高吸水树脂(Super Absorbent Polymer,SAP)是一种新型功能高分子材料。它具有吸收比自身重几百到几千倍水的高吸水功能,并且保水性能优良,一旦吸水膨胀成为水凝胶时,即使加压也很难把水分离出来。因此,它在个人卫生用品、工农业生产、土木建筑等各个领域都有广泛用途。
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。
原理目前世界高吸水树脂生产中,聚丙烯酸系占到80%。 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.
历史高吸水聚合物是上世纪60年代末发展起来的。1961年美国农业部北方研究所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年日本三洋化成株式会社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UCC公司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,日本三洋化成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,该公司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。目前,已形成日本触媒、三洋化成和德国Stockhausen公司三大生产集团三足鼎立态势,它们控制着当今世界70%的市场,彼此之间又以技术合作方式进行国际性联合经营,垄断世界所有国家的高吸水聚合物销售权。 高吸水聚合物用途广泛,应用前景非常广阔。目前其主要用途仍然是卫生用品,约占市场总量的70%左右。
用途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。
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。
应用领域1、在农业与园艺方面的应用
2、在医用、卫生方面的应用
3、在工业方面的应用
4、在建筑方面的应用