功能高分子之吸水树脂(精)

高吸水树脂高吸水性树脂（Super Absorbent Polymer, 简称SAP），通用名高吸水树脂、吸水树脂，用于不同行业又有专业俗称如农林保水剂、光缆阻水粉、高分子吸水珠、人工水晶泥、蓄热蓄冷剂等。

kl-sap主要化学成分是低交联型聚丙烯酸钠盐，属新型功能高分子吸水材料。

它能吸收比自身重几百或上千倍的无离子水。

吸水后即成凝胶状，即使加压也很难挤出水来。

具体特性如下：1.高吸水性能吸收自身重量的数百倍或上千倍的无离子水。

2.高吸水速率每克高吸水树脂能在30秒内就吸足数百克的无离子水。

3.高保水性吸水后的凝胶在外加压力下，水也不容易从中挤出来。

4.高膨胀性吸水后的高吸水树脂凝胶体体积随即膨胀数百倍。

5.吸氨性低交联型聚丙烯酸盐型高吸水性树脂其分子结构中含有羧基阴离子，遇氨可将其吸收，有明显的去臭作用。

6.安全性送样经江苏省卫生防疫站检测属无毒、无刺激。

详见江苏省卫生防疫站质量检测报告书[（毒）字第20000097号]。

具体指标如下：(执行标准Q/320682RYM01-2009)附：规格按颗粒大小分有：kl-5,kl-40,kl-80,kl-120,kl-150,kl-300按应用要求分有：速膨松散型(A)和缓膨增粘型(B)凯姆勒化学技术（北京）有限公司吸水材料部门是专业从事高吸水性树脂的技术研发、生产及推广应用的高新技术跨国联合体，与国外在该领域有着先进经验的技术专家和科研机构共同合作，同时还和国内重点科研院校共同承担该领域的专项课题的研发工作。

我们研制生产的各种性状的高分子吸水树脂已在农业、林业、园艺、工业生产、医疗卫生、日用化妆品及特殊领域广泛应用。

农林园艺：抗旱、保墒、节水、土壤润湿剂，用于种子包衣、人工草坪、育种移栽、无土栽培、土壤保水、苗木运输、花卉。

卫生用品：卫生巾、婴儿纸尿布、成人失禁垫片、吸水纸。

医疗医药：吸水、防粘接、缓释用，用于纱布、软膏、绷带、冰袋、缓释性药物。

工业生产：吸水、止水、增稠，用于膨胀橡胶、密封条、电缆止水条、电池、涂料、油水分离。

吸水树脂用途高吸水树脂的用途及价格高分子吸水树脂因其具有吸水量大，保水能力强和分之聚合物的许多性能，如:力学性能，可塑性，易加工和便于使用等，近二十年来发展速度，被广泛应用与一次性卫生用品，农用领域，光电缆业和防水行业。

一次性卫生用品是高分子吸水树脂的主要的也是较为成熟的应用领域，约占高分子吸水树脂总用量的70%-80% ，主要是婴幼儿护理卫生用品，妇女护理卫生用品和成人失禁卫生用品。

由于上述产品所处理的液体不是简单的水，而是含有盐，矿物质以及血液的混合物。

所以，我们在测试高分子吸水树脂和尿裤时使用的是生理盐水和人造血浆，以更符合实际使用时的状况。

尿裤的技术要求尿裤是以木浆和高分子吸水树脂为主构成的吸收芯体，以及无妨布，纸巾，松紧带和粘合剂等组成。

消费者对尿裤的要求是婴儿穿戴时不产生渗漏和吸水及保水性，并使婴儿皮肤表面干爽，穿戴舒适。

尿裤生产商对尿裤产品的性能要求主要表现在保水性能，穿渗速度，液体扩散和防漏等。

而尿裤的原材料对尿裤的每一种性能所作的贡献是不同的，如表面导流层的无妨布对穿渗速度，液体扩散范围影响比较大，而高分子吸水树脂会对尿裤等回渗性能产生比较大的影响，大约有 70% 的贡献来自吸收树脂。

高分子吸水树脂的性能高分子吸水树脂的出现带动了尿裤使用和生产的革命，由于它的高吸水性以及良好的保水性能使现代的一次性尿裤为母亲带来方便的同时也为婴儿带来干孀和舒适。

作为尿裤原材料的高分子吸水树脂具有许多特性，如:吸收速率，吸收量，加压下的吸收量和保水量。

吸收速率:它显示高分子吸水树脂在某个时间段中最大的吸收量，一般数据是以开始的30s,60s 或180s 内1g 高分子吸水树脂所能吸收的生理盐水。

吸收量:它显示1g 高分子吸水树脂最大的所能吸收的生理盐水量。

加压下的吸收量(0.70pa) :它显示在受到0.7pa 压力的情况下，1g 高分子吸水树脂最大的吸收量。

这是因为婴儿在很多情况下是坐着或躺着的，而这时尿液往往是在人体的压迫下吸收尿液。

高吸水性树脂的结构特点和应用前景高吸水性树脂是一种新型的功能高分子材料, 由含强亲水性基团的单体经过适度交联使其能够吸收上百倍甚至上千倍的水, 并且具有很强的保水性能。

它的微观结构因其合成体系不同而呈现多样性。

它的吸水机理可以用Flory 的凝胶理论及刘廷栋的离子网络结构来解释。

一、高吸水性树脂的结构特点高吸水性树脂吸水但不溶于水, 也不溶于常规的有机溶剂。

用不同方法合成的不同种类的吸水性树脂的结构也是千差万别。

对绝大多数高吸水性树脂而言, 从化学结构看, 它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合作用是其具吸水性的最主要内因; 从物理结构看, 要实现其高吸水性, 树脂必须是一个低交联度的三维网络, 网络的骨架可以是淀粉、纤维素等天然高分子, 也可以是合成树脂(如聚丙烯酸类) ; 从微观结构看, 高吸水性树脂的微观结构也因其合成体系不同而呈现出多样性: 如黄美玉等研究的淀粉接枝丙烯酸呈海岛型结构, I1Sakata等研究的纤维素接枝丙烯酰胺呈峰窝型结构, 而部分水解的聚丙烯酰胺树脂则呈粒状结构( GranularSt ructure) 等。

I1Sakata 等采用冷冻态—SEM 透镜法来研究高吸水性树脂的微观结构, 此法具有高准确度和客观反映原始结构的优点, 另外, 研究树脂吸水后形成水凝胶的多孔网状结构对其吸水机理的探讨及性能的改进也有十分重要的意义。

日本的吉武敏彦认为, 高吸水性树脂是具有像ABS 塑料那样的“岛屿”型微相分离结构。

在聚乙烯醇—丙烯酸盐嵌段共聚物中, 聚丙烯酸盐就像无数的“小岛”分布在聚乙烯醇的“大海”中。

聚乙烯醇使聚丙烯酸盐不再溶于水, 当聚丙烯酸盐吸水溶胀时, 分子伸展, 使吸水凝胶具有高强度。

而当聚丙烯酸盐失水时, 聚乙烯醇又对失水起着阻挡层的作用。

对于淀粉—聚丙烯酸盐接枝聚合物来说, 聚丙烯酸盐是“岛”, 而淀粉是“海”, 淀粉使聚丙烯酸盐不溶于水而本身吸水作用不大。

高吸水性树脂高吸水性树脂是一种典型的功能高分子材料，能够吸收并保持自身重量数百倍乃至数千倍的水分或数十倍的盐水，通常又称为“高吸水性聚合物”、“吸水性高分子材料”、“吸水性高分子树脂”或者“超强吸水剂”等。

高吸水性树脂与普通吸水或吸湿材料，如脱脂棉、海绵、琼脂、硅胶、氯化钙和活性炭等相比，具有吸水速度快、保水能力强等特点，可以广泛应用于农业、林业和日常生活等领域中。

而普通水或吸湿材料一般只能吸收自身质量的几十倍或仅仅十几倍的水分，并且容易在加压时失水，保水能力很差，其开发应用因此受到了很大的限制。

高吸水性树脂发展很快，种类也日益增多，并且原料来源相当丰富，由于高吸水性树脂在分子结构上带有的亲水基团，或在化学结构上具有的低度联度或部分结晶结构又不尽相同，由此在赋予其高吸水性能的同时也各自形成了一些各自的特点，从不同角度出发，就形成了多种多样的分类方法。

按原料来源进行分类。

按照原料来源对高吸水性树脂进行分类，在高吸水性树脂的发展过程中，人们的分类方式也是随着发展水平的提高而不断变化和完善的。

日本的温品谦二曾将高吸水性树脂分为淀粉系列、纤维素系列和合成树脂系列三个系列。

后来，邹新禧结合高吸水性树脂的发展和自己的研究成果，从原料来源的角度提出了六大系列，即淀粉系、纤维素系、合成聚合物系、蛋白质系、其他天然物及其衍生物系和共混物及复合物系。

按亲水化方法进行分类。

高吸水性树脂在分子结构上具有大量的亲水化化学基团，这些化学基团的亲水性很大程度上影响着高吸水性树脂的吸水保水性性能，如何有效获得这些化学基团在高吸水性树脂化学结构上的组织结构，充分发挥各化学基团所在亲水点的效能，也是影响高吸水性树脂性能的重要方面。

因此，为了获得具有良好性能的高吸水性树脂，需要从亲水性化学基团的选择和化学结构的组织构造两个方面进行考虑，即从亲水化方法考虑。

从这个角度，可以将高吸水性树脂分为两大类。

亲水性单体直接聚合法：选择丙烯盐酸、丙烯酰胺等亲水性良好的单体，直接进行均聚合或者进行共聚合反应，获得如聚丙烯盐酸、聚丙烯酰胺或者丙烯酸/丙烯酰胺共聚物等高吸水性树脂。

高吸水树脂的结构特点一、引言高吸水树脂是一种具有优异吸水性能的新型高分子材料，广泛应用于医疗、卫生、环保、农业等领域。

本文将从结构特点方面对高吸水树脂进行详细介绍。

二、高吸水树脂的定义及分类1. 高吸水树脂的定义：高吸水树脂是一种具有超强吸水性能的聚合物，其在水中可迅速膨胀形成凝胶体。

2. 高吸水树脂的分类：按照不同的化学结构和用途，高吸水树脂可以分为聚丙烯酰胺类、聚丙烯酸钠类、聚乙烯酰胺类等多种类型。

三、高吸水树脂的结构特点1. 化学结构：高吸水树脂主要由交联聚合物组成，其中含有大量的亲水基团。

常见的亲水基团包括羧酸基和羟基等。

2. 物理结构：高吸水树脂具有三维网状结构，形成了许多微孔和微通道。

这种结构使得高吸水树脂具有极强的吸水性能和保水性能。

3. 形态结构：高吸水树脂通常呈现为白色或淡黄色的颗粒状物质，大小和形态不一。

四、高吸水树脂的应用1. 医疗领域：高吸水树脂可用于医用敷料、止血剂、消毒剂等方面，具有良好的止血和消毒效果。

2. 卫生领域：高吸水树脂可制成卫生巾、尿不湿等产品，提高了产品的舒适度和使用寿命。

3. 环保领域：高吸水树脂可作为土壤保墒剂、植物生长调节剂等，具有良好的保水性能和调节作用。

4. 农业领域：高吸水树脂可作为农业保墒材料、植物营养液载体等，提高了农作物产量和品质。

五、高吸水树脂的优缺点1. 优点：（1）极强的吸水性能；（2）良好的保水性能；（3）可降解性好，对环境无污染。

2. 缺点：（1）价格较高；（2）易受温度和压力影响。

六、高吸水树脂的发展趋势1. 多元化发展：高吸水树脂将逐渐向多领域、多功能方向发展，扩大其应用范围。

2. 绿色化发展：高吸水树脂将逐渐朝着绿色环保方向发展，开发出更加环保的产品。

3. 降低成本：高吸水树脂将逐渐降低成本，提高其市场竞争力。

七、结论高吸水树脂是一种具有广泛应用前景的新型材料，其结构特点决定了其优异的性能。

未来，随着科技的不断进步和需求的不断增加，高吸水树脂必将得到更广泛的应用和推广。

高吸水性树脂又将迎来新一轮增长中国化工信息中心产业经济研究院朱燕高吸水性树脂（英文简称SAP）是一种典型的功能高分子材料，也称超级吸水聚合物、超强吸水剂等，是一种具有松散网络结构的低交联度的亲水性高分子化合物，既不溶于水，也难溶于有机溶剂，具有迅速吸收和保持大于自身质量几百倍甚至上千倍水分的能力。

高吸水性树脂品种很多，性能和用途也不相同，作为商品的主要是交联的聚丙烯酸盐、交联的聚丙烯酰胺及淀粉-丙烯酸接枝聚合物等。

目前，由于安全性和高的应用凝胶强度，聚丙烯酸盐型是目前最重要的高吸水性树脂类型，本文也主要讨论该类型的高吸水性树脂。

1 国外供应出现短缺，2013年迎来一批新增产能SAP作为快速消费品的原料，近年生产保持持续增长。

但2010年国外多套丙烯酸装置意外出现故障，使得高纯丙烯酸产量受限，影响到了SAP的生产。

2011年，随着丙烯酸生产的恢复，高吸水性树脂的生产也趋于正常。

2012年9月29日，日本触媒公司位于日本姬路市SAP厂的丙烯酸储罐发生爆炸并引发大火，致使姬路市的工厂停产。

日本触媒公司是世界第一大SAP生产商，其生产中断，导致全球SAP的开工率降低，从2012年末到2013年中期，SAP供应出现短缺。

2013年6月起，日本触媒陆续获得政府批准，重新启动其姬路的16万吨/年丙烯酸和32万吨/年SAP装置。

至此，SAP的供应得以逐步恢复。

2012~2013年，国外知名SAP生产商也在不断扩产。

2012年底，日本住友化学在日本姬路的SAP装置从10.9万吨/年增至16.4万吨/年。

2013年中期，日本住友化学在法国的SAP装置产能从2万吨/年增至4.7万吨/年。

2013年1月，LG化学在韩国新投产8万吨/年SAP装置。

2013年10月，日本触媒在印度尼西亚芝勒贡（Cilegon）新建的8万吨/年丙烯酸和9万吨/年SAP联合体装置举行开工仪式。

2010~2013年全球SAP产能年均增长率为11.6%，2013年同比增长15.2%。

高分子吸水树脂SAP剖析高吸水性树脂（英文名为Super Absorbent Resin，简写为SAR），或者称为高吸水性聚合物（英文名为Super Absorbent Polymer，简写为SAP），是一种含有羧基等强亲水性基团并具有一定交联度的水溶胀型高分子聚合物。

与传统吸水材料如海绵、纤维素、硅胶相比，它不溶于水，也不溶于有机溶剂，却又有着奇特的吸水性能和保水能力，同时又具备高分子材料的优点。

高吸水性树脂的吸水量高，可达到自重的千倍以上，而且保水性强，即使在受热、加压条件下也不易失水，对光、热、酸碱的稳定性好，还具有良好的生物降解性能。

高吸水性树脂的开发与研究只有几十年的历史。

是一种典型的功能高分子材料，具有一般高分子化合物的基本特性。

它能够吸收并保持自身质量数百倍乃至数千倍的水分或都数十倍的盐水，并且能够保水贮水，即使加压也很难把水分离出来。

这是由于其分子结构上带有大量具有很强亲水性的化学基团，而这些化学基团又可形成各种相应的复杂结构，从而赋予该材料良好的高吸水和高保水特性。

高吸水性树脂与水有很强的亲和力使它在个人卫生用品方面得到广泛应用，并在农业、土木建筑、保鲜材料、改造环境等方面的应用也显示出广阔的前景。

如婴儿纸尿片、老年失禁纸尿片布、妇女用卫生巾等，广大发展中国家在这方面的需求不断增长，各国纷纷扩大生产，增加研究和开发力度。

高吸水性树脂作为通讯电缆的防水剂、湿度调节剂、凝胶转动装置、活体酶载体、人造雪等方面也得到了大量的研究和应用。

高吸水性树脂在农艺园林方面的应用也已表现出令人鼓舞的前景，它有利于节水灌溉、降低植物死亡率、提高土壤保肥保水能力、提高作物发芽率等。

高吸水树脂在沙漠治理方面的应用更是具有无可估量的社会效益。

由此可见进一步开发高吸水性树脂仍然有很重大的意义。

1.国外状况高吸水树脂的研究开发始于20世纪60年代后期。

1966年美国农业部北方研究所Fan-ta等进行了淀粉接枝丙烯腈的研究，从此开始了高吸水树脂的发展。

高吸水性树脂简介高吸水性树脂也称超强吸水性聚合物简写为SAP.它是一种含有羧基,羟基等强亲水性基团并具有一定交联度的水溶胀型的高分子聚合物,不溶于水也不溶于有机溶剂,能够吸收自身重量的几百倍甚至上千倍的水,且吸水膨胀后生成的凝胶具有良好的保水性和耐候性,一旦吸水膨胀成水凝胶 ,即使加压也难以将水分离出来.同时 ,高吸水性树脂可循环使用.因此 ,越来越受到人们的关注.目前 ,超强吸水树脂已在工业,农业,林业,卫生用品等领域中得到广泛应用 ,并显示出更为广阔的发展前景.1. SAR的结构与吸水机理1.1 SAR的交联网络结构SAR 与传统的吸水材料不同,它可以吸收比自身重几百倍甚至几千倍的水.在处于吸水状态时其保水性好,在压力下水也不会从中溢出.而传统的吸水材料只能吸收自身重量的20倍的水.树脂的高吸水性主要与它的化学结构和聚集态中极性基团的分散状态有关,它具有低交联度亲水性的三维空间网络结构.它是由化学交联和聚合物分子链间的相互缠绕物理交联构成.吸水前,高分子链相互缠绕在一起,彼此交联成网状结构,从而达到整体上的紧固度;吸水后,聚合物可以看成是高分子电解质组成的离子网络和水的构成物.在这种离子网络中存在可移动离子对,它们是由高分子电解质离子组成的.1.2 SAR的吸水机理关于SAR的吸水机理存在不同的说法.其中有两种占主要地位,金益芬等认为SAR吸水有3个原动力:水润湿,毛细管效应和渗透压.高吸水能力主要由这3个方面的因素决定.水润湿是所有物质吸水的必要条件,聚合物对水的亲和力大,必须含有多个亲水基团;毛细管效应的作用则是让水容易迅速地扩散到聚合物中去;渗透压可以使水通过毛细管扩散,渗透到聚合物内部或者渗透压以水连续向稀释聚合物固有的电解质浓度方向发动.刘廷栋等[2]则认为当水与高分子表面接触时主要有 3 种相互作用:一是水分子与高分子电负性强的氧原子形成氢键;二是水分子与疏水基团相互作用;三是水分子与亲水基团的相互作用.上述两种理论虽然表述不相同,但二者的理论都是建立在高吸水聚合物的主体网络结构基础之上的,实质是相同的。

高吸水性树脂的制备高吸水性高分子（Superabsorbent polymers，简称SAP，也叫高吸水性树脂，高吸水性聚合物），是一种含有羧基、羟基等强亲水性基团并能够吸收、保留相对于其本身质量要大得很多的液体的新型功能高分子材料。

传统的吸水性材料如棉花、纸张、海绵、泡沫塑料等吸水倍率均较低，一般只有自身重量的20倍，且稍加挤压，极易失去水分，与之相比，高吸水树脂具有独特的优势：不溶于水喝任何有机溶剂，但能吸收相当于其自身重量几百倍乃至几千倍的水；其吸收的水份不易用机械压力压出，具有优异的保水性能；在吸收水分后能形成一定强度的凝胶，对生物组织无刺激作用；使用方法简单，具有成本低、高效益的绿色环保性。

由于高吸水树脂具有以上的优点，已被广泛应用于生理卫生用品、农业园艺、沙漠防治与绿化、环境治理、建筑等领域，是今年来深受人们重视、发展较快的新型功能高分子材料。

现在全世界高吸水树脂的年生产能力已超过14万吨。

目前，美国和日本在高吸水树脂的研究开发方面居领先地位。

我国这方面的研究起步较晚。

高吸水性树脂根据原料来源，高吸水树脂可分为淀粉体系、纤维素体系和合成树脂体系。

高吸水性树脂（SAP）又称超强吸水剂，1. 淀粉接枝丙烯腈共聚物（HSPAN）这种高吸水树脂有美国农业部提供。

工业化后，商品名为“Super Slurper”。

生产过程是将淀粉在90℃水中糊化，加入丙烯腈，以硝酸铈铵为引发剂，在20-30℃下，进行接枝共聚反应，产物在强碱作用下水解，使接枝的聚丙烯腈部分转变为相应的聚丙烯酰和聚丙烯酸盐，然后用甲醇作沉淀剂，分离、干燥得到成品，所形成的聚合物可吸收600-1000倍的水分，但长期保水性不好。

2. 淀粉-丙烯酸盐接枝共聚生产过程与HSPAN相似，方法是使用淀粉和聚丙烯酸钠的水溶液经加热混炼，由于混炼加热，在高分子键上产生自由基，取代了通常的引发剂的作用，从而形成接枝共聚物。

通常教练机用环氧氯丙烷或氯化钙。

高吸水性树脂高吸水性树脂(Super Absothent Polymer，简称SAP)，是由低分子物质经聚合反应合成或由高分子化合物经化学反应制成，是一种经适度交联而具有三维网络结构的新型功能高分子材料，分子链上含有很多强亲水基团，能吸收相当于自身重量几百倍甚至几千倍的水，这是以往材料所不可比拟的。

高吸水性树脂不但吸水能力强，且保水能力非常高,吸水后无论加多大压力也不脱水【5】。

因此被广泛地应用到农业、林业、园艺等的土壤改良剂、卫生用品材料、工业用脱水剂、保鲜剂、防雾剂、医用材料、水凝胶材料等。

1高吸水树脂的结构高吸水树脂是一种三维网络结构，它不溶于水而大量吸水膨胀形成高含水凝胶。

高吸水树脂的主要性能是具有吸水性和保水性。

要具有这种特性，其分子中必须含有强吸水性基团和一定的网络结构，即具有移动的交联度。

实验表明：吸水基团极性极性越强，含量越多，吸水率越高，保水性也越好。

而交联度需要适中，交联度过低则保水性差，尤其在外界有压力时水很容易脱。

高吸水性树脂的微观结构因合成体系的不同而呈现出多样性[1]。

1.1离子型高吸水树脂结构大多数高吸水性树脂是由分子链上含有强亲水性基团(如梭基、磺酸基、酞图1 高吸水树脂的离子网络结构胺基、轻基等)的三维网状结构所组成，如图1所示。

吸水时，首先是离子型亲水团在水分子的作用下开始离解，阴离子固定在高分子链上，阳离子作为可移动离子在树脂内部维持电中性由于网络具有弹性，因而可容纳大量水分子，当交联密度较大时，树脂分子链的伸展受到制约，导致吸水率下降。

随着离解过程的进行，高分子链上的阴离子数增多，离子之间的静电斥力使树脂溶胀，同时，树脂内部的阳离子浓度增大，在聚合物网络内外溶液之间形成离子浓度差，渗透压随之增大，使水进一步进入聚合物内部。

当离子浓度差提供的驱动力不能克服聚合物交联构造及分子链间相互作用(如氢键)所产生的阻力时，达到饱和量。

1.2淀粉接枝型高吸水性树脂结构日本三洋化成工业公司温品谦二等根据V on E. Cgruber等的方法探讨了淀粉接枝丙烯酸的聚合物结构，见图2如示【2】。