国内外高分子吸水树脂的市场现状及挑战
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高吸水树脂是一种含有强亲水基团适度交联的功能高分子材料它是高分子材料领域迅速发展的一类新材料在年首先由美国科学家研制成功并用作土壤保水剂由于的应用十分广泛一直是人们研究的热点我国引入技术是在上世纪年代但发展迅速研究对象主要是淀粉接枝丙烯氰和丙烯酸盐系高吸水树脂由于存在产品放大等问题我国生产的能力不能很好的满足国内市场的需求年国内消费为吨国产品为吨近几年国内产品的比重有所增加但有些产品我国对 还要进口
一的结构及类别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呈现海岛型聚丙烯酸类物质是岛”而淀粉是海”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酞胺树脂则呈现粒状结构高吸水树脂按原材料可以分为如下类别淀粉接枝聚合物体系纤维素接枝聚合物体系及合成聚合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生产方法是水溶液法反相悬浮法等方法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与海绵棉花等吸水材料不同它具有如下特点能吸收成百上千倍于自身重量的水份吸收的水份不能通过简单的物理方法挤出即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之所以具有如此的特点是因为它具有奇特的结构从化学结构上看的主链或接枝侧链上含有梭基羚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具有合适交联度形成了三维网络可以保持吸收的水份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高吸水树脂的微观结构虽然因体系的不同而呈现多样性但其吸水能力可以看作是由二的应用现状作为一种有良好发展前景的新型功能性高分子材料目前其应用领域已经涉及多个行业已经成为国民经济和人们日常生活中不可缺少的功能材料年世界的生产能力不足万吨年到年升至万吨年年世界的生产能力达到了万吨年无论从产品的种类及生产的数量众多领域的开发与应用对的发展起到了良好的推动作用卫生用品高分子吸水树脂是低度交联亲水性的三维空间网络结构可以吸收大量的水分并能吸水后形成凝胶保持水分而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高分子吸水树脂约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是目前最主要的用途
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年日本三洋公司率先成功将 添加到妇女卫生用品中年日本公司首先将应用于薄型纸尿布裤之后含有的卫生用品很快风靡市场年共消费万吨就我国而言在年出生婴儿为万人以的婴儿每月使用片尿布使用时间按个月计如果每片尿布用高吸水树脂则每年需要 吨高吸水树脂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对用护理成人失禁垫片用量也会增大农林方面由于高吸水树脂可吸收大量水份并且保水性非常强吸收的水份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能很好的起到微型水库的作用土壤中混入一高吸水树脂后即使土壤中水份过多或因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保水剂的中试车间在沙漠干旱地区可作为水份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高吸水性树脂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份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种带正电和负电的离子和水有强烈的亲合作用因而使其具有极强的吸水性和保水性当干旱无雨时吸附在吸水树脂内的水份可以被植物根部毛细管吸附再输送到植物体内目前我国西部省区市的个荒漠化治理示范区就应用高吸水树脂作为水份保持剂使得苗木成活率达到另外北京正在进行的公里申奥大道绿色长廊工程也采用了高分子吸水树脂作为水份保持剂来保证绿色长廊的成功高吸水树脂吸收后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也有报道高吸水树脂还有改善土壤团粒结构的作用目前学术界和产业界对于 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保湿水稻育秧保鲜膜抗旱播种多功能种子包衣剂随着价格日趋合理在用于种子包衣苗木栽培无土栽培的良好应用会进一步促使用量的增大食品包装包装材料市场是可充分利用吸收并贮留液体的领域当运输和贮存易受潮或本身可能会溢流的货物时可用含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高吸水树脂具有无毒无害无副作用的特点因而又是理想的食品添加剂它可以增强蛋白质的粘附力使食品长久保持风味不变质高吸水树脂具有平衡水份的功能在高湿度下能吸收水份在低湿度下又能放出水份可以用作露点抑制剂国外已制造了高吸水树脂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瓜果蔬菜等的鲜度建筑装磺用高吸水树脂和橡胶或塑料共混后加工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生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高吸水树脂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同时也造成生产成本的大幅度上升而应用高吸水树脂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的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的涂料一天可在底部沉结为硬块而采用防沉措施后一天内不会产生硬块沉淀而影响使用医用材料高分子吸水树脂吸水后可以形成柔软的凝胶
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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等这些特性都为在医用材料的研究应用奠定了基础目前市面上销售的有高吸水树脂凝胶做的柔软隐形眼镜制作材料的主要成分是含水左右的聚甲基丙烯酸一仪一轻基乙醋及与角膜含水率相近的一乙烯毗睫与坚硬隐形眼镜比较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高分子吸水树脂在医药中的应用也吸引了人们的关注比如利用的特性可以用来防止血栓的形成也可以用高分子吸水树脂作为控制药物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高分子吸水树脂制造的其它医用材料也不断出现例如现在由甲基丙烯酸一仪一经基乙醋和聚乙二醇制成的人造皮肤甲基丙烯酸一仪一轻基乙酞和甲基丙烯酸共聚物的凝胶可用做避孕药剂高吸水树脂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其它方面的用途高分子吸水树脂在其它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裹到高分子吸水树脂中制成香味薄膜也可以制作空气清新剂是在高分子吸水树脂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可调节空气气氛保持香味利用这种高分子树脂还可以生产出油水分离剂它能够有效地吸收油中的水份因而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高分子吸水树脂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它水性流体就因吸水膨胀而具有良好的密封性在石油工业中可以用于油气管输或其它流体的管输中可以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也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将渗入的水份吸收用时起密封作用阻止水份继续渗入
三、的市场分析及前景展望虽然的应用领域较多但我们也应当充分认识现在的市场状况首先是市场的严酷竞争目前全球的总生产能力估计是万吨年以上同时现有的生产厂家也在积极的扩大生产规模如公司在年底在比利时建成生产能力为万吨年的生产线并此前在泰国已建成了万吨年生产线据悉其也在南美和中国就项目进行可行性研究德国的公司也考虑在南美建立项目日本的公司是日本的主要的生产企业正在推行全球发展战略以期占领全球的市场并在中国选点建立第四个的生产基地等其次开发新的技术包括提高现在的吸水能力和吸收盐水的能力的新技术简化生产工艺提高生产效率的新技术和新工艺等目前已经有文献报道现在开发了高吸水纤维素以及就现在的合成的良好工艺方法如辐射悬浮聚合等等高吸水树脂在短短的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虽然有关的竞争日益激烈但随着人们关注环境植树造林以及对日常生活的要求对高吸水树脂的发展提供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高吸水树脂都有着巨大的市场潜力各大公司仍然看好年的市场前景尤其是亚洲和拉美地区的需求增长较快将取代发达国家成为主要消费市场一些研究表明目前该地区 市场正以两位数的速度增长同时我们也应当充分了解 的发展需要相关政策和技术的支持并借鉴学习和总结国际有关高分子吸水树脂发展的经验为我国高吸水树脂的良好发展提供帮助侧阅