高吸水树脂应用研究□鹿现栋ＳＡＰ作为一种具有良好发展前景的功能性高分子材料，目前已被广泛应用，成为国民经济和人们日常生活中不可缺少的重要产品。无论从产品种类还是生产数量来看，众多领域的开发与应用都对ＳＡＰ的发展起到了良好的推动作用。    高吸水树脂（Super Absorbent Polymer, SAP）是一种含有强亲
    高吸水树脂（Super Absorbent Polymer, SAP）是一种含有强亲水基团，适度交联的功能性高分子材料，是高分子材料领域中迅速发展的一类新材料。由于SAP的应用十分广泛，一直是人们研究的热点，目前世界需求量的年均增长速率是30%～40%。    我国在20世纪80年代引入SAP技术，发展迅速，研究对象主要
    我国在20世纪80年代引入SAP技术，发展迅速，研究对象主要是淀粉接枝丙烯氰和丙烯酸盐系SAP。由于存在生产放大等问题，我国SAP的生产能力一直不能满足国内市场的需求。    一、ＳＡＰ结构及类别
    一、ＳＡＰ结构及类别    SAP与海绵、棉花等吸水材料不同，它具有突出的特点：能吸收
    SAP与海绵、棉花等吸水材料不同，它具有突出的特点：能吸收成百上千倍于自身重量的水分；吸收的水分不能通过简单的物理方法挤出，具有很强的保水性；吸水速度较快，吸水量可在几分钟内达到自身重量的几百倍；SAP吸收水后形成一定强度的凝胶，对生物组织无机械刺激作用。    SAP的众多优点是由于其特殊的结构。从化学结构上看，SAP的
    SAP的众多优点是由于其特殊的结构。从化学结构上看，SAP的主链或接枝侧链上含有羧基、羟基等强亲水性官能团，这些亲水基团与水的亲和作用是其具有吸水性的最主要内因；从物理结构看，SAP具有合适交联度，形成了三维网络，可以保持吸收的水分，其网络骨架可以是淀粉、纤维素等天然高分子，也可以是合成树脂；从微观结构来看，SAP的微观结构因体系的不同而呈现多样性，其吸水能力是由于水中的高分子电解质的离子电荷相斥而引起的伸展和由交联结构及氢键而引起的阻止扩张的相互作用所产生的效果。如淀粉接枝丙烯酸类SAP呈现海岛型，聚丙烯酸类物质是“岛”，淀粉是“海”，淀粉是聚丙烯酸类物质不溶于水而本身吸水作用较小。纤维素接枝丙烯酰胺树脂则呈现粒状结构。   SAP按原材料可以分为淀粉接枝聚合物体系、纤维素接枝聚合物
   SAP按原材料可以分为淀粉接枝聚合物体系、纤维素接枝聚合物体系及合成聚合物体系，目前研究较多的是丙烯酸类聚合物。    常见的产品形状主要有颗粒状、微粉状、球状、纤维状和薄膜状。
    常见的产品形状主要有颗粒状、微粉状、球状、纤维状和薄膜状。生产方法有水溶液法、反相悬浮法等，其合成过程都经过聚合与中和两个阶段，目前常用的多为水溶液法。水溶液法产品因呈不规则粉末状，容易分布均匀，吸收速率快，使用效果好。    二、ＳＡＰ应用现状
    二、ＳＡＰ应用现状    1. 卫生用品
    1. 卫生用品    SAP具有低度交联亲水性的三维空间网络结构，可以吸收大量水
    SAP具有低度交联亲水性的三维空间网络结构，可以吸收大量水分，并能在吸水后形成凝胶，保持水分，并且形成的凝胶对生物组织无机械刺激和毒副作用，因此广泛应用于个人卫生用品。全球每年生产的SAP约95%用于制造个人卫生用品，如用作一次性尿布、尿垫、卫生巾的吸水保水材料，这也是SAP目前最主要的用途。    1979年日本三洋公司率先成功将SAP添加到妇女卫生用品中，
    1979年日本三洋公司率先成功将SAP添加到妇女卫生用品中，到1991年，日本公司首先将SAP应用于薄型纸尿布（裤）中，随后含有SAP的卫生用品很快风靡市场。在我国，随着人们消费意识的改变，对这类卫生用品的需求会有增加，尤其是纸尿裤（垫）会进入一般家庭；同时随着我国老龄化趋势的出现，对护理成人失禁垫片的用量也会增大。    2. 农林方面
    2. 农林方面    由于SAP可吸收大量水分，并且保水性非常强，吸收的水分具有
    由于SAP可吸收大量水分，并且保水性非常强，吸收的水分具有可逆性，可以被植物吸收和利用，并能在植物的根系附近形成一个局部湿润的环境，对植物来说，能起到很好的“微型水库”的作用。土壤中混入0.1%～0.5% SAP后，即使土壤中水分过多或干旱缺水时都能保持土壤的有效湿度稳定，可减少浇水的次数，促进作物生长，提高产量，同时也有效防止水分的流失和蒸发。1992年日本沙漠开发协会为实现干燥地区的节水型农业，在埃及建成了生成SAP保水剂的中试车间。    在沙漠干旱地区，SAP可作为水分保持剂、肥料缓释剂，对于植
    在沙漠干旱地区，SAP可作为水分保持剂、肥料缓释剂，对于植树造林保持水土等具有良好的效果。由于在SAP的分子结构中有网状分子链，把它释放在土壤以后，下雨时水分渗透到土壤中，高分子结构中的电解质接触水分子后立即离解为带正电和负电的离子，这些离子和水有强烈的亲合作用，因而具有极强的吸水性和保水性。当遇到干旱无雨时节，吸附在吸水树脂内的水分被植物根部毛细管所吸附，可以把水分输送到植物体内，满足植物生长过程中所需要的水分。目前我国西部10省（区、市）的16个荒漠化治理示范区，就应用SAP作为水分保持剂，使得苗木成活率达到98%。另外北京的20km“申奥大道”绿色长廊工程也采用了高分子吸水树脂作为水分保持剂。     SAP与种子混合，用于大规模机械化流体播种，不仅可以节省
     SAP与种子混合，用于大规模机械化流体播种，不仅可以节省种子，而且可减少种子受到的机械损害，提高成活率。另外，SAP还有改善土壤团粒结构的作用。目前，学术界和产业界对于SAP作为土壤改良剂的开发生产给予了高度的重视。    目前，我国已开发成功的技术有：苗木移栽蘸根、大棚蔬菜栽培
    目前，我国已开发成功的技术有：苗木移栽蘸根、大棚蔬菜栽培保湿、水稻育秧、保鲜膜、抗旱播种多功能种子包衣剂。随着SAP价格日趋合理，种子包衣、苗木栽培、无土栽培的良好应用，会进一步促使SAP用量的增大。    3. 食品包装
    3. 食品包装    包装材料市场可充分利用SAP吸收并贮留液体的特性。当运输和
    包装材料市场可充分利用SAP吸收并贮留液体的特性。当运输和贮存可能会受潮或本身可能会溢流的货物时，可用含SAP的复合材料包装，以保证货物安全，如用于化学品、食品、花和植物的包装。    由于SAP具有无毒、无害、无副作用的特点，它又是理想的食品
    由于SAP具有无毒、无害、无副作用的特点，它又是理想的食品添加剂，可以增强蛋白质的粘附力，使食品长久保持风味不变质。    SAP具有平衡水分的功能，在高湿度下能吸收水分，在低湿度下
    SAP具有平衡水分的功能，在高湿度下能吸收水分，在低湿度下又能放出水分，可以用作露点抑制剂。国外已制造了SAP无纺布，将它衬在包装箱内或做成口袋包装瓜果蔬菜，可防止在塑料袋内形成水珠，以保持水果、蔬菜等的鲜度。   4. 建筑装璜
   4. 建筑装璜   用SAP和橡胶或塑料共混后加工成各种形状，一遇水就会急剧膨
   用SAP和橡胶或塑料共混后加工成各种形状，一遇水就会急剧膨胀，可用于土木建筑接缝，具有很高的水密性；也可以做成无纺布用于内墙装饰，可防止结露，并依据室内情况来调节空气湿度。    此外，SAP可以应用在涂料行业，因为膏体类涂料的主体是水溶
    此外，SAP可以应用在涂料行业，因为膏体类涂料的主体是水溶性胶液和碳酸钙等助剂，两者之间的比重相差太大，容易形成沉淀。虽然通过增加胶质物的含量，提高胶液粘度，可以延缓体质料的沉降速度，保持一定的贮运期，但是，这样不仅给生产带来困难，还会造成生成成本的大幅度上升。而应用SAP可以通过吸水溶胀形成团、絮状的滑腻胶体，这些胶体分散在涂料中，便形成许多棚架，起到承托体质料和阻止物料沉降的作用，并且对涂料的品质影响不大，相反还有滑腻特性。一般未使用SAP的涂料1～3天可在底部沉结为硬块，而采用SAP防沉措施后，15～20天内不会产生硬块沉淀而影响使用。    5. 医用材料
    5. 医用材料    SAP吸水后可以形成柔软的凝胶，对生物组织没有机械的刺激作
    SAP吸水后可以形成柔软的凝胶，对生物组织没有机械的刺激作用，并且与生物组织十分相近，且凝胶具有溶质透过性，组织适应性和抗血凝固性等，这些特性都为SAP在医用材料的研究应用奠定了基础。目前市面上销售的有SAP凝胶做的柔软隐形眼镜，制作材料的主要成分是含水38%左右的聚甲基丙烯酸-α－羟基乙酯及与角膜含水率相近的Ｎ－乙烯吡啶。与坚硬隐形眼镜相比，柔软隐形眼镜氧气透过性好，配戴者具有良好的舒适感，可长时间连续戴用。    ＳＡＰ在医药中的应用也吸引了人们的关注。例如， ＳＡＰ可
    ＳＡＰ在医药中的应用也吸引了人们的关注。例如， ＳＡＰ可以防止血栓的形成，也可作为控制释放药物控制释放速度的载体，通过改变药剂含水率的不同而改变药剂的释放速度，使血药浓度基本维持恒定值。如现在药物牙膏可用高分子树脂的凝胶分散氟化钠，控制氟离子缓慢放出，达到防止龋蚀的目的。    应用ＳＡＰ制造的其他医用材料也不断出现。例如由甲基丙烯酸
    应用ＳＡＰ制造的其他医用材料也不断出现。例如由甲基丙烯酸－α－羟基乙酯和聚乙二醇制成人造皮肤；甲基丙烯酸－α－羟基乙酰和甲基丙烯酸共聚物的凝胶可用做避孕药剂；ＳＡＰ用于软膏基质，具有提高药效，清洁方便的特点；可以制成冰枕、冰袋／带具有降低体温，防止体温局部过热的作用。    ６． 其他
    ６． 其他    ＳＡＰ在其他方面的应用也很广泛。例如现在发展比较快的留香
    ＳＡＰ在其他方面的应用也很广泛。例如现在发展比较快的留香材料，就是将香料浸泡或包裹到ＳＡＰ中制成香味薄膜，应用到挂历、台历等，给使用者带来长久温馨的享受；ＳＡＰ也可以制作空气清新剂，是在其中加入香料和乳化剂制成的，可以应用到家庭、卫生室、车厢等处。   利用ＳＡＰ还可以生产油水分离剂，它能够有效地吸收油中的水
   利用ＳＡＰ还可以生产油水分离剂，它能够有效地吸收油中的水分，析出原油，采用这种技术可以提高原油的采收率，提高出油质量，还可以延长老油井的开采寿命。也可以将ＳＡＰ与塑料或橡胶等材料混合，采用添加表面活性剂的方法，制成密封材料，这种材料遇到水或其他水性流体就吸水膨胀，具有良好的密封性。在石油工业中，可以用于油气管输或其他流体的管输中，防止油气渗漏、废水渗漏等，避免污染环境，减少资源浪费，同时还可以用作油气钻探中的堵漏材料等。    在工业用品中，电缆包覆防潮是ＳＡＰ的另一种重要用途。电缆
    在工业用品中，电缆包覆防潮是ＳＡＰ的另一种重要用途。电缆受潮会降低其可靠性，为了提高电缆的安全性和延长使用寿命，可用ＳＡＰ将渗入的水分吸收，并可起密封作用，阻止水分继续渗入。    三、开发前景
    三、开发前景    ＳＡＰ在短短的２０年内，无论从产品种类及生产数量，还是从
    ＳＡＰ在短短的２０年内，无论从产品种类及生产数量，还是从应用状况来看，都获得了巨大的发展。随着人们对环境的日益关注，对植树造林以及日常生活的要求的不断提高，ＳＡＰ拥有了良好的发展机遇，尤其在我国无论是农林业还是卫生用品方面，都有着巨大的市场潜力。