高吸水树脂(High absorption resin)是具有一定交联程度的
高聚物,它能够很快
吸收比自身重量大数百倍的水形成凝胶,此凝胶在一定压力下仍能保持住水分而
不分离出来。聚
丙烯酸盐、淀粉
丙烯酸盐聚合物、淀粉-
丙烯腈接技
共聚物、
丙烯酰胺-丙烯腈-丙烯酸
三元共聚物等均可作为高吸水树脂。一般制成粉状或细
颗粒状,其具有吸水速度快、
吸水量高的特点。在
造纸工业中用于
纸尿布、卫生巾、
餐巾纸等。还可用作化妆品,软膏、药物、洗涤剂的
增稠剂,土壤改进剂,药物缓释
基料,水泥、砂浆、混凝土
改性剂,
工业用油品和气体
脱水剂,造林育苗
保水剂等。
简介
高吸水树脂(Super Absorbent Polymer,
SAP)是一种新型功能
高分子材料。具有
亲水基团、能大量吸收水分而溶胀又能保持住水分不外流的
合成树脂,如淀粉接枝丙烯酸
盐类、接枝
丙烯酰胺、高
取代度交联
羧甲基纤维素、交联羧甲基纤维素接枝丙烯酰胺、交联型
羟乙基纤维素接枝
丙烯酰胺聚合物等,一般可以吸收相当于树脂体积100倍以上的水分,最高的
吸水率可达1000倍以上,一般作为医用材料,如尿布、
卫生巾等,工业上亦用作
堵漏材料。
性状
功能
高分子吸水树脂,为网状高分子无毒
聚合物,有吸水性能。本产品采用国外最先进的技术。
用途
(1)
医疗卫生:卫生巾,
尿垫,尿裤,医用床垫,
吸水纸,缓释性药物,膏,
水袋等。
(3)工业:止水膨胀橡胶,吸水
防污涂料,
防结露涂料,
防静电涂料,油田
堵水及
油水分离,光缆
用阻胶带及缆膏,混凝土的养护等。
包装
本产品易
吸潮,应于塑料袋中密封保存。包装:25KG/
纸塑袋。
基本介绍
按原料分类
高吸水树脂是一类含有亲水基团和
交联结构的
大分子,最早由Fanta等采用淀粉接枝
聚丙烯腈再经皂化制得。按原料划分,有淀粉系(接枝物、羧甲基化等)、纤维素系(
羧甲基化、接枝物等)、
合成聚合物系(
聚丙烯酸系、
聚乙烯醇系、聚氧乙烯系等)几大类。其中聚丙烯酸系高吸水树脂较淀粉系及纤维素系相比,具有
生产成本低、工艺简单、生产效率高、
吸水能力强、产品保质期长等一系列优点,成为当前该领域的研究热点。世界高吸水树脂生产中,聚丙烯酸系占到80%以上。
吸水性能
高吸
水树脂一般为含有亲水基团和交联结构的高分子电解质。吸水前,
高分子链相互靠拢缠在一起,彼此交联成
网状结构,从而达到整体上的紧固。与水接触时,水分子通过
毛细作用及
扩散作用渗透到树脂中,链上的电离基团在水中电离。由于链上同离子之间的
静电斥力而使高分子链伸展
溶胀。由于
电中性要求,
反离子不能迁移到树脂外部,树脂内外部溶液间的
离子浓度差形成反渗透压。水在反渗透压的作用下进一步进入树脂中,形成
水凝胶。
同时,树脂本身的交联网状结构及氢键作用,又限制了凝胶的无限膨胀。
当水中含有少量盐类时,反渗透压降低,同时由于反离子的屏蔽作用,使
高分子链收缩,导致树脂的吸水能力大大下降。通常,高吸水树脂在0.9%
NaCl溶液中的吸水能力只有在去离子水中的1/10左右。
吸水和保水是一个问题的两个方面,在一定温度和压力下,高吸水树脂能自发地吸水,水进入树脂中,使整个体系的
自由焓降低,直到平衡。若水从树脂中逸出,使自由焓升高,则不利于体系的稳定。
差热分析表明,高吸水树脂吸收的水在150°C以上仍有50%封闭在凝胶网络中。因此,常温下即使施加压力,水也不会从高吸水树脂中逸出,这是由高吸水树脂的
热力学性质决定的。
发展
高吸水聚合物是上世纪60年代末发展起来的。1961年
美国农业部首次将淀粉接枝于
丙烯腈,制成一种超过传统
吸水材料的HSPAN淀粉丙烯腈
接枝共聚物。1978年日本率先将高吸水聚合物用于
一次性尿布,从此引起了世界各国科学工作者的高度重视。上世纪70年代末,美国提出用
放射线处理交联各种氧化烯烃聚合物,合成了非离子型高吸水聚合物,其吸水能力达到2000倍,从而打开了合成非离子型高吸水聚合物的大门。1983年,日本又采用
丙烯酸钾在甲基二
丙烯酰胺等
二烯化合物存在下,进行聚合制取高吸水聚合物。之后,又连续制成了各种改性聚丙烯酸和
聚丙烯酰胺组合的高吸水聚合物体系。上世纪末,各国科学家又相继进行开发,使高吸水聚合物在世界各国迅速发展。
用途
高吸水聚合物用途广泛,应用前景非常广阔。其主要用途仍然是卫生用品,约占市场总量的70%左右。由于
聚丙烯酸钠高吸水树脂吸水能力很大,并具有优异的保水性能,所以作为
土壤保水剂在农业、林业方面
应用范围很广。如果在土壤中加入少量的高
吸水性聚丙烯酸钠,就能提高某些
豆类的
发芽率和
豆苗的抗旱能力,使土壤的透气性能增强。另外,由于高吸水树脂的
亲水性及优良的防雾性和抗结露性能,所以又可作为新的包装材料。利用高吸水聚合物独特性能制成的包装薄膜可有效地保持食品鲜度。在化妆品中加入少量的高吸水聚合物,还可使其乳液粘度增大,是一种理想的
增稠剂。利用高吸水聚合物只吸水不吸油或
有机溶剂的特点,在工业上又可作为
脱水剂。
由于高吸水聚合物具有无毒、对人体无刺激性、无
副反应、不引起
血液凝固等特点,近年来,已被广泛应用于医药领域。例如,用于
含水量大、使用舒适的外用软膏;生产能吸收手术及外伤出血和
分泌液,并可防止化脓的医用绷带及棉球;制造能使水分和药剂通过而微生物不能透过的抗
感染性人造皮肤等。
随着科学技术的发展,环境保护已越来越受到人们的关注。如果将高吸水聚合物装入到一个可溶于污水的袋中,并将此袋浸入污水中,当袋子被溶解后,高吸水聚合物就可迅速地吸收液体而使污水固体化。
在
电子工业中,高吸水聚合物还可用作
湿度传感器、水分
测量传感器及
漏水检测器等。高吸水聚合物可作为重金属离子
吸附剂及吸油材料等。
总之,高吸水聚合物是一种用途非常广泛的
高分子材料,大力开发高吸水聚合物树脂具有巨大的
市场潜力。今年在我国北方大部分地区干旱少雨的情况下,如何进一步推广和使用高吸水聚合物,是摆在农业和林业
科技工作者面前的一项迫切任务。在西部大开发战略
实施过程中,在改良土壤的工作中,大力开发和应用高吸水聚合物的多种实用功能,具有现实的
社会效益和潜在的
经济效益。