高吸水性树脂的性能及应用
高吸水性树脂的应用与市场分析及发展预测
高 吸水 性 树脂 ，又 称 高吸 水性 聚合 物 （ Ｓ ｕ ｐ ｅ ｒ ａ ｂ ｓ ｏ ｒ ｂ ｅ ｎ ｔ ｐ ｏ ｌ ｙ ｍ ｅ ｒ ，
Ｓ Ａ Ｐ ）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 高分 子聚 合 物 。通常 采 用含 羧基 、羟 基 、或 氨基 等 的 亲水 性单 体 ，在 引发 剂和 交联剂 的作 用下 ，发 生 聚合 、水解 、交 联 的化学 反应 ， 形 成 不溶 于 水但 在 水 中能高 度溶 胀 的三 维 网状 聚合 物 。这种 树脂 不 但 吸 水 性 高 ，而且 吸 收的 水不 易 蒸发 ，并 有很 强 的增 稠性 能 ，但在 含 有 盐 类 电解 质 的水 溶 液 中 ，吸 水 量会 大大 下 降 。按 所 用原 料 不 同 ，可 分
摘
要 ：高吸水性树脂是一种含有羧基、 羟基等强 亲水性基 团并具有一定 交联度的水溶胀型 高分子聚合物。 由于它具有独特的吸水性、保水性 、
应用与预测
膨 胀 性 、缓 释 性 、 生 物 亲 和 性 而被 广 泛应 用 ，行 业 应 用 前 景 广 阔 。
关键 词：高吸水性树脂 生物亲和性
意义 。
二 、 主 要 应 用 高吸 水性 树 脂 是指 与水 接触 时 能很 快吸 收 水份 而发 生 膨胀 的 高 分 子 材料 ，它 可 以 吸收 自身重 量几 十倍 到千 倍 以上 的 水份 。 由于它 具 有 独 特 的吸水 性 、保 水性 、膨胀 性 、缓 释性 、生物 亲和 性而 被 广泛 应 用 于 生理 卫 生 用 品 、农林 园艺 、工 业 密封 堵 漏 、光 纤 电缆 阻水 、水 力 、 油 田 、 日用 化 工 、 电子 工业 等 。高 吸水 保 水材 料 具有优 异 的性 能 ，除 了 用于 植物 栽 培 、土壤 改 良 、沙漠 改造 和 生理 卫 生用 品 等领 域外 ，高 吸 水保 水材 料 还 在医 疗 （ 人 工 角膜 、医药 缓 释材 料 、多孔 材等 ） 、土木 建筑 （ 密 封材 料 、防火 灭火 材料 、防 结露 防雾 材料 、调 湿 除湿材 料 等） 、 食 品（ 保鲜 添 加剂 、脱 水剂 、干燥 剂等 ） 、工 业 （ 油 田处 理剂 、油水 分离 剂等 ） 、 日用化工 （ 化妆 品 、保湿乳 液 、肥 皂 等） 方面 取得广 泛 的应 用 。
简述高吸水性树脂的吸水和保水机理
简述高吸水性树脂的吸水和保水机理高吸水性树脂具有较强的吸附性能，对油和水的亲合力很大，因此常用作脱水剂，还用于制造纸张等。
下面就由小编为大家介绍关于高吸水性树脂的吸水和保水机理，希望大家喜欢！一、吸水性树脂在吸附和解吸过程中，分子的运动情况不同。
1。
表面活性剂——阳离子基团分子定向排列在可见光区，可与水分子形成氢键缔合。
这种结构特点使得它在水中保持高度的亲水性。
表面活性剂的亲水基与水分子相互作用的结果，使表面活性剂表现出两个重要的特征：(1)一般来说，与水分子形成氢键缔合的物质在水中有更高的溶解度，并且容易迁移到有利的水环境中。
(2)在吸水过程中，这些水化产物之间的静电斥力比水分子与水化产物之间的作用力小。
因此，表面活性剂能够通过静电引力的作用从水中吸收水分子。
2。
高分子聚合物——电荷转移（共价键）吸水性树脂基本上是多糖，带正电荷，在溶液中能自由移动。
当溶液中加入高分子聚合物时，带负电的高分子链会与溶液中的阳离子基团进行吸附、电子交换或缔合，因而使溶液中的阴离子和水分子获得相应的吸附或解吸。
如果吸水过程完全是电子转移过程，则此时的吸水速率取决于聚合物吸附水分子的数目。
不溶性高吸水性树脂吸水是靠吸收外界水分子而达到其饱和浓度的。
吸水速率不受温度变化的影响，但随着溶液浓度增大，吸水速率增大。
因此，这类高吸水性树脂主要用作高级洗涤剂。
高吸水性树脂在吸收水分子后，溶液浓度虽然会降低，但其保水性能优良，可以防止水分损失，减少溶液的蒸发损失。
所以该类高吸水性树脂适宜用作化妆品的乳剂和牙膏。
由于不溶性高吸水性树脂吸水后存在剩余树脂，所以将不溶性高吸水性树脂配成固含量较高的乳液，用作涂料时，涂层的透明性和耐水性都比较好。
二、保水性树脂在吸水和解吸过程中，分子的运动情况不同。
1、表面活性剂——阳离子基团分子定向排列在可见光区，可与水分子形成氢键缔合。
这种结构特点使得它在水中保持高度的亲水性。
高吸水性树脂
高吸水性高分子材料材料学吕岩1411093004摘要：在这篇综述中，探究的领域是高吸水性高分子材料，其中主要指的是高吸水性树脂。
大体概述了其发展、结构，分类，吸水原理等；及几类简单的高吸水性树脂的制备方法。
如淀粉类、纤维素类、共聚合类等。
高吸水性树脂是一种新型功能高分子材料，由于它能吸收自身质量几百至上千倍的水,且吸水膨胀后生成的凝胶具有优良的保水性,因而广泛地应用于农业、医疗卫生、园艺、建筑材料、食品加工等多个领域。
关键词：高吸水性树脂原理性能制备广泛应用Super absorbent polymer materialsMaterial science lvyan 1411093004Abstract:In this review, I explore the area about super absorbent polymer materials, mainly refers to the superabsorbent resin. Generally overview of its development, structure, classification, principle of absorbing water, etc.; And at the same time introduce some simple method of preparation of superabsorbent resin. Such as starch, cellulose, copolymerization, etc. Super absorbent resin is a kind of new functional polymer material, because it can absorb hundreds to thousands of times the mass of the water, and it has good water retention. So it has been widely used in agriculture, health care, gardening, building materials, food processing and other fields.Keywords: Super absorbent resin Principle PerformancePreparation Super extensive applications引言高吸水性高分子材料(Super Absorbent Polymer简称SAP)主要指高吸水性树脂，也称为超强吸水剂、高吸水性聚合物一种具有优异吸水能力和保水能力的新型功能高分子材料。
高吸水性树脂
高吸水性树脂神奇的功能高分子材料—高吸水性树脂随着科学技术和国民经济的发展，高分子材料已经渗透到各个领域。
各种塑料制品、薄膜、人造皮革、合成橡胶、合成纤维等已经成为人们生活中不可缺少的材料。
功能高分子材料是20世纪60年代发展起来的新型领域，是高分子材料渗透到电子、生物、能源等领域后开发涌现出的一种新型材料。
功能高分子有时也称为精细高分子或特种高分子，至今还没有一个准确的定义，一般是指具有传递、转换或贮存物质、能量和信息作用的高分子及其复合材料，或具体地指在原有力学性能的基础上，还具有化学反应活性、光敏性、导电性、催化性、生物相容性、药理性、选择分离性、能量转换性、磁性等功能的高分子及其复合材料。
高吸水性树脂就是一种新型的功能高分子材料，它具有优异的吸水、保水功能，可吸收自身重量几百倍、上千倍，最高可以达到5300倍的水，即使挤压也很难脱水，被冠予“超级吸附剂”的桂冠。
高吸水性树脂的种类很多，所用原料及工艺方法也各不相同。
主要类型有聚丙烯酸酯类、聚乙烯醇类、醋酸乙烯共聚物类、聚氨酯类、聚环氧乙烷类、淀粉接校共聚物类等，此外还有与橡胶共混的复合性吸水材料。
在上述各种类型中，研究开发较多的为聚丙烯酸酯类。
该树脂系以丙烯酸和烧碱为主要原料，采用逆向聚合法而制得。
由于工艺较为简单，易于操作，制得的树脂吸水率高，生产成本较低，因此发展非常迅速。
高吸水性树脂是一种白色或徽黄色、无毒无味的中性小颗粒。
它与海绵、沙布、脱脂棉等吸水材料的物理吸水性不同，是通过化学作用吸水的。
所以树脂一旦吸水成为膨胀的凝胶体，即使在外力作用下也很难脱水，因此可用作农业、园林、苗不移植用保水剂。
在蔬菜，花卉种植中，预先在土壤中撒千分之几的高吸水性树脂，可使蔬菜长势旺盛，增加产量。
在植树造林中，各种苗木移植期间往往因为保管不善而干枯死亡。
如果将刚出土的苗木用高吸水性树脂的水凝胶液进行保水处理，其成活率可显著提高。
有人做过山茶花、珊瑚树的移植试验。
吸水树脂用途
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。
吸水树脂
淀粉类高吸水性树脂的制备方法
美国农业部北方研究中心最早开发的淀粉 类高吸水性树脂是采用接枝合成法制备的。即 先将丙烯腈接枝到淀粉等亲水性天然高分子 上，再加入强碱使氰基水解成羧酸盐和酰胺基 团。这种接枝化反应通常采用四价铈作引发 剂，反应在水溶液中进行。
22
23
用该方法制得的高吸水性树脂虽有较好的 吸水能力，但由于反应体系的粘度通常很大， 水解反应不可能十分彻底，最终产品中会残留 有毒的丙烯腈单体，故限制了它们的应用。 日本三洋化成公司采取的改进方法是将淀 粉和丙烯酸在引发剂作用下进行接枝共聚。这 种方法的单体转化率较高，残留单体仅0.4％以 下，而且无毒性。
应用领域
日常生活 婴儿一次性尿布、宇航员尿巾、 妇女卫生用品、插花材料、餐巾、手帕、绷 带、脱脂棉等。 农用保水剂，土壤改良剂 用作医疗卫生材料：外用药膏的基材、缓释 性药剂、抗血栓材料 工业吸水剂 食品工业 包装材料、保鲜材料、脱水剂、 食品增稠剂等 3
高吸水性树脂的分类
分类方法
42
(b) 聚丙烯腈水解法 将聚丙烯腈用碱水解，再用甲醛、氢氧化 铝等交联剂交联成网状结构分子，也是制备高 吸水性树脂的有效方法之一。这种方法较适用 于腈纶废丝的回收利用。 如用氢氧化铝交联腈纶废丝的皂化产物， 最终产品的吸水率为自身重量的700倍。反应 历程如下：
43
44
(c) 聚丙烯酸酯水解法 通过聚丙烯酸酯的水解引入亲水性基团是 目前制备聚丙烯酸盐系高吸水性树脂最常用的 方法。这是因为丙烯酸酯品种多样，自聚、共 聚性能都十分好，可根据不同聚合工艺制备不 同外形的树脂。用碱水解后，根据水解程度的 不同，就可得到粉末状、颗粒状甚至薄膜状的 吸水能力各异的高吸水性树脂。
NaOH
高吸水性树脂
简介发展历史编辑本段简介高吸水性树脂是一种新型的高分子材料，聚丙烯酸钠盐SUPER-ABSORBENT POLYMER,1976年，日本三洋化成是全球最早研究和生产吸水性树脂的厂家.编辑本段发展历史1950年微架桥聚合丙烯酸(增粘剂)的工业化（Goodrich 公司；USA）1960年亲水性高分子上市，架桥聚氧化乙烯（土壤保水剂），架桥聚乙烯醇（人工水晶体）增粘剂1974美国农业部发表了吸水性树脂的研究成果. 1978年世界上最早的吸水性树脂的商业化生产开始 (三洋化成) 吸水性树脂1982年用于纸尿裤的需求增大。
高分子凝胶的相转移理论的发表（田中豊一）90年代高分子学会开始成立「高分子凝胶研究会」（对于机能性凝胶的研究发表日趋活跃）机能性凝胶它能够吸收自身重量几百倍至千倍的水分，无毒、无害、无污染；吸水能力特强，保水能力特高，通过丙烯酸聚合得到的高分子量聚合物→高保水量，高负荷下吸收量的平衡，所吸水分不能被简单的物理方法挤出，并且可反复释水、吸水。
应用于农林业方面，可在植物根部形成“微型水库”。
高吸水性树脂除了吸水，还能吸收肥料、农药，并缓慢的释放出来以增加肥效和药效。
高吸水性树脂以其优越的性能，广泛用于农林业生产、城市园林绿化、抗旱保水、防沙治沙，并发挥巨大的作用。
此外，高吸水性树脂还可应用于医疗卫生、石油开采、建筑材料、交通运输等许多领域。
现有的高吸水性树脂的厂家有：三大雅精细化学品有限公司、日本触媒、得米化工、住友精化、巴斯夫、台塑这几大公司占了全球产量的99％，其中三大雅占55％。
高吸水性树脂目录简介发展历史编辑本段简介高吸水性树脂是一种新型的高分子材料，聚丙烯酸钠盐SUPER-ABSORBENT POLYMER,1976年，日本三洋化成是全球最早研究和生产吸水性树脂的厂家.编辑本段发展历史1950年微架桥聚合丙烯酸(增粘剂)的工业化（Goodrich 公司；USA）1960年亲水性高分子上市，架桥聚氧化乙烯（土壤保水剂），架桥聚乙烯醇（人工水晶体）增粘剂1974美国农业部发表了吸水性树脂的研究成果. 1978年世界上最早的吸水性树脂的商业化生产开始 (三洋化成) 吸水性树脂1982年用于纸尿裤的需求增大。
7.高吸水性树脂详解
1 概述
自古以来，吸水材料的任务一直是由纸、 棉花和海绵以及后来的泡沫塑料等材料所承担 的。但这些材料的吸水能力通常很低，所吸水 量最多仅为自身重量的20倍左右，而且一旦受 到外力作用，则很容易脱水，保水性很差。
1
高吸水性树脂
60年代末期，美国首先开发成功高吸水性 树脂。这是一种含有强亲水性基团并通常具有 一定交联度的高分子材料。它不溶于水和有机 溶剂，吸水能力可达自身重量的500～2000 倍，最高可达5000倍，吸水后立即溶胀为水凝 胶，有优良的保水性，即使受压也不易挤出。 吸收了水的树脂干燥后，吸水能力仍可恢复。
27
高吸水性树脂
(b) 聚丙烯腈水解法 将聚丙烯腈用碱水解，再用甲醛、氢氧化 铝等交联剂交联成网状结构分子，也是制备高 吸水性树脂的有效方法之一。这种方法较适用 于腈纶废丝的回收利用。 如用氢氧化铝交联腈纶废丝的皂化产物， 最终产品的吸水率为自身重量的700倍。反应 历程如下：
28
高吸水性树脂
29
后将产物用碱水解后得到乙烯醇与丙烯酸盐的 共聚物，不加交联剂即可成为不溶于水的高吸 水性树酯。这类树脂在吸水后有较高的机械强 度，适用范围较广。
13
高吸水性树脂
（4）改性聚乙烯醇类 这类高吸水性树脂由聚乙烯醇与环状酸酐
反应而成，不需外加交联剂即可成为不溶于水 的产物。这类树脂由日本可乐丽公司首先开发 成功，吸水倍率为150～400倍，虽吸水能力较 低，但初期吸水速度较快，耐热性和保水性都 较好，故是一类适用面较广的高吸水性树脂。
25
高吸水性树脂
CH2 CH
+ CH2 CH R CH CH2
COOH
引发剂
CH2 CH CH2 CH CH2 CH CH2 CH
关于高吸水性树脂的研究与应用
Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｐ … Ｃ ｈ ｅ ｏ ｒ — ｉ 一 ｃ ａ ｌ Ｔ ； ｒ ～ ａ ｄ ｅ
一
月
关于高吸水性树脂的研究与应用
孟 龙
７１ ０ ３ ０ ２） （ 陕西 国防工业职 业技术 学院 ，陕西西 安
摘
要 ：高吸水性树脂广泛地应用于各 个行业领域 ，在经济建设中起 着举足轻重 的作 用。本文主要介 绍了高吸 水性树 脂的研 究方向和研 究领域 高 高吸水性树脂在各个行业的应用与作 用，并展望 了高吸水性树脂 的未来发展方 向。 关键词：高吸水
高吸 水性树脂 （ ｓ Ａ Ｐ ） 是 一种新型 功能高 分子材料 。它是 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 ，一般 可 以 吸 收 相 当于 树 脂 体 积 １ ０ ０倍 以 上 的 水 分 ，最 高 的 吸 水 率 可 达 １ ０ ０ ０ ％以上 。Ｓ Ａ Ｐ的优 良特 性决 定了 它具有 广 阔的 应 用前景 ，一 般在 医用材 料 、工业 、建筑 行业 、轻 工业 、食 品 以及 日用 品等方 面应 用 比 较广泛 。
高吸 水性 材料 可用 于制 备能 吸收 手术 及外伤 出血和 分泌 液 ，并可 防 止化脓 的医 用绷 带 、棉球 和纱 布等 ；用 于制造 人 工玻 璃体 、人 工 角 膜 、人工 皮肤 、人 工 血管 、人 工 肝脏 、人 工 肾脏 等人 工 器 官 。其 次 ， 高 吸水 性树 脂 在生 理 卫生 用 品方面 的应 用也是 比较 成熟 的 一个 领 域 。 在 医疗医 药方 面今 后应 加强 利用 高吸 水性 树脂 制备 医药 释放 水凝 胶材 料及 人工 器官 的研 究 。在 生 理卫 生方 面今 后应 重点 加强 利用 高吸 水性 树脂 使生理 卫生材料 更加 小型化 、轻便化 、舒适化 的开发 研究 。
丙烯酸_丙烯酰胺共聚超吸水性树脂的合成及其应用研究
课题展望与发展
高吸水性树脂是一种新型材料，它安全无毒且吸水倍率极高，然而却由 于技术不成熟、价格昂贵，并未大量投入到实际运用当中。因而在未来 的研究过程中，发展方向有： ①进一步简化工艺流程，让工业大量生产成为可能。 ②理论上对高吸水性树脂进行改善，改变实验材料和方法，进一步提高 吸水效率。 ④研究合成系高吸水性树脂和其他类高吸水性树脂的配比复合配方。 ⑤测定不同温度下高吸水性树脂的保水率。 ⑥用气相色谱法定量研究高吸水性树脂的缓释率。 ⑦水培植物的研究。 ⑧在沙土中大面积种植，更实际治理土壤荒漠化。 ⑨扩大实际应用范围，发明与创造如：鞋垫、止血剂、空气清新剂、纸 尿布、油田管道、神奇拖把等一系列有用而有效的产品。
丙烯酸_丙烯酰胺共聚超吸水性树 脂的合成及其应用研究
化学CH12 朱杰毅 周杰沁 指导教师：汤晨毅
摘要
高吸水性树脂（Super Water Absorbable Resin, 简称SWAR）是一种合 成高分子聚合物，是20世纪60年代开始发展起来的新型高分子材料。高 吸水性树脂现已逐步开始应用于工业、农业、食品、医疗卫生、生活用 品和环境保护等领域。本文通过水溶液聚合法制得丙烯酸-丙烯酰胺 （PAAAM）高吸水性树脂，并讨论了合成的重要制备条件——引发剂的 质量分数和种类与树脂吸水性的关系，改善了高吸水性树脂的吸水性能。 结果表明：使用过硫酸钾+硫代硫酸钠作为引发剂，且引发剂相对于单 体的质量分数为0.1%时有最佳吸水效果，其吸水倍率提高16.6%。此外， 本文优化了溶液除氧的实验步骤，为大规模工业生产提供借鉴。本文测 定了高吸水性凝胶与黄沙混合后的保水性，发现丙烯酸-丙烯酰胺 （PAAAM）高吸水性树脂在沙漠中的保水能力优异，且具有反复吸水和 保水的能力。本文还利用合成的树脂进行植物培育，研究发现只要在种 下绿豆种子时加入吸水材料、水和化肥，此后不用再浇水和化肥，凭借 吸水材料的保水性和缓释性，可以让植物发育。将保水剂应用于沙漠中 的植物种植，可大大提高植物的生长速度和存活率，维持沙漠中水分， 减少水土流失，成为治理土地荒漠化的一种有效方式并使沙漠转变成绿 洲成为可能。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
高吸水性树脂的性能及应用 叶良隐 02300021 [摘 要]综述了高吸水树脂的制备、结构及吸水机理，介绍了高吸水树脂在各方面的应用，并提出了目前的主要研究趋势。 [关键词]高吸水树脂；吸水机理；发展；制备；应用。
高吸水性树脂也称超强吸水性聚合物(SuperabsorbentPolymers ),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]。
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[2]。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程度；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[3]。
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[3]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（如—OH，—COOH等）；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。
2.高吸水性树脂的发展 高吸水性树脂是一种具有特殊功能的高分子化合物 ,其起源也是在高分子化合物出现以后。1961年美国农业部北方研究中心的Russell等人从淀粉接枝丙烯腈首先开始研究 ,其后 Fanta等人在前人研究工作的基础上继续进行了淀粉接枝丙烯腈的研究,发现接枝产物加碱水解后生成的产物具有优良的吸水性能,这种树脂的最大特点是高吸水性和很强的保水性,并于 1966年首先发表了淀粉改性物质具有优越的吸水能力的论文,指出淀粉衍生物具有优越的吸水能力,吸水后形成的凝胶膨润体保水性很强,且具有吸湿放湿性。这些特性超过了以往的高 吸水性树脂。该产品最初在HenkelCorporation公司工业化获得成功,其商品名为SGP(Starch Graft Polymer) ,至1981年已达年产几千吨StarchGraftPol的生产能力。首次开发成功后 ,紧接着世界各国对高吸水性树脂在体系、种类、制备方法、性能改进、应用领域等方面进行了大量的研究工作 ,并取得了一系列的研究成果。1976年,ChatterjeeP.等人用含羧基和酰胺基的单体接枝纤维素,得到的高吸水性树脂应用于尿布、吸血巾等卫生用品领域中。 1977年,Lindsay等人用淀粉接枝丙烯腈,得到的接枝共聚物可以大大减小卫生用品的体积,并研究了这种高吸水性树脂加压下的保水性。1978年,日本三洋化成公司考虑到丙烯腈单体残留在聚合物中有毒性,卫生上不安全 ,所以提出了不同的方法来制备高吸水性树脂,提出了淀粉、丙烯酸、交联性的单体接枝共聚反应的合成方法,并于1979年在日本名古屋投产了1000t/a的生产设备,随后,又研究了将丙烯酰胺、含磺酸基单体在淀粉链上进行接枝共聚合成超强吸水剂的方法。 我国高吸水性树脂的研究从20世纪80年代初开始,如中国科学院兰州化学物理研究所、吉林石油化工研究所和航天部101所等研究制备出了吸水倍率为1000倍的高吸水性树脂。中国科学院北京化学所、新疆化学研究所、湖北化学研究所、北京化工大学等也相继开展了这方面的研究工作,多数研究吸水类型为淀粉接枝丙烯腈皂化水解物,淀粉接枝丙烯酸、丙烯腈水解物、聚丙烯酸盐、聚乙烯醇衍生物等。湖南湘潭大学自1981年开展了合成吸水剂的研究,先后对淀粉系、纤维系、合成系的吸水剂性能和合成方法进行了研究,制备出了淀粉接枝丙烯腈水解物、淀粉接枝丙烯酸盐、淀粉与丙烯酸及丙烯酰胺、顺丁烯二酸酐等四元接枝共聚物、纤维素接枝丙烯酸盐、聚乙烯醇变性物、聚丙烯酸盐交联物等三大系列8个品种,其吸蒸馏水性能从40～2000g/g,吸盐水的能力从15～160g/g不等,具有优越的性能。兰州大学也从20世纪80年代对淀粉接枝丙烯腈、丙烯酸盐、丙烯酰胺、醋酸乙烯酯等制备超强吸水剂进行了系统地研究 ,产品的性能也非常优异。 20世纪90年代至今,超强吸水剂的合成研究和应用就更为广泛,在吸水剂的性能改进和提高、制备方法的简化实用、应用领域的不断拓宽上进展很快。欣凯等人以过硫酸铵为引发剂,环氧氯丙烷为交联剂,先将丙烯酸钠、丙烯酰胺进行预聚,再加入淀粉的二步聚合法制备超强吸水剂,所得产品对去离子水及0.9%食盐水的吸水率最高分别为2800g/g和160g/g,且吸水速度快,可用作农用保水剂、土壤改良剂和增粘剂,更适用于生理卫生用品和纸尿布。 森政雄在橡胶类粘合剂中分散由内藏有药物的水溶性的囊壁物质形成的微囊及淀粉接枝丙烯酸共聚物的吸水性树脂制成药物控制释放型透皮吸收制剂。伊藤喜一等人将丙烯酸系单体在惰性烃溶剂中,以HLB=2～12 的山梨糖醇酐脂肪酸酯和C—20～50的烷烃和/或烯烃与 α、β—不饱和多元羧酸酐的共聚物或其衍生物作表面活性剂进行油包水型反相悬浮聚合制备超强吸水剂。张林栋等人[5]把高吸水性树脂施入土壤中,不仅可使土壤具有良好的吸水和保水性能,还可降低土壤容重、调节空气及热量的分布,在玉米田中施入高吸水性树脂,可增产 20.36%。刘延栋等人[2]以丙烯酸盐为原料,过硫酸盐为引发剂,N,N—亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,司班为悬浮剂,轻油为分散介质,采用反相悬浮聚合法和共沸脱水法合成球状聚丙烯酸盐类高吸水性树脂,并对合成条件进行了筛选。杨通在等人[4]将淀粉和丙烯酸辐射接枝共聚制备高吸水性树脂,并对辐射剂量率、单体浓度、单体配比、单体中和度和淀粉种类对树脂吸水率的影响进行了研究。苏州大学的朱秀林等人[6]侧重于提高吸盐水能力和吸水速率等方面的研究,主要采用反相悬浮聚合法,此工艺适用于实验室中高吸水性树脂的制备,但不易工业化,即使工业化也有有机溶剂回收处理等问题。兰州大学柳明珠等人以简单的生产工艺、较低的生产成本开发出性能良好的“福民牌吸水保水剂”,该产品已得到国家科技部等的肯定 ,并被列为全国重点科技成果在全国推广。其合成工艺为在不通氮的情况下采用水溶液聚合法,该工艺较悬浮聚合法容易工业化。同时,他们还对耐盐性高吸水性树脂进行了大量的研究。用反相悬浮聚合法制备了聚丙烯酸钠高吸水性树脂,对0.9%食盐水的吸收倍率为75倍[7]。
3 高吸水性树脂的分类 高吸水性树脂从诞生起发展到现在,种类繁多,产品的性能各异,应用各有侧重点,分类比较复杂。根据现有品种及其发展按以下几个方面进行分类 。 3.1 按原料来源分类 高吸水性树脂从原料来源来分,有三大系列,分别是淀粉系、纤维素系、合成聚合物系。 3.1.1淀粉类 对天然淀粉进行改性制备SAR是成本较低的一种方法，主要有两种形式：一是在淀粉上引入亲水基团（AA或AM），并使其有一定的交联度；另一种是先对淀粉进行部分交联，再引入羟甲基亲水性基团得到SAR，该方法原料来源丰富，成本低，吸水率高，其缺点是耐热性与其保水性能差，使用中易受微生物分解而失去吸水保水能力。 3.1.2纤维素类 纤维素类SAR也包括两种类型，一种是纤维素与亲水性单体接枝共聚，另一种是氯醋酸与纤维素反应引入羟甲基再用交联剂交联而得，该类树脂的主要特点是可以制成高吸水织物，与合成纤维混纺，改善最终产品的性能。 3.1.3其他种类 此类主要是指淀粉、纤维素以外的多糖类SAR，其中有些接枝物也有较好的吸水能力，但迄今为止，成功的例子不多。 以上3种天然物系列SAR的分子结构单元中都存在多糖单元，所以产品易腐败是此类树脂的主要缺点。 3.2 按亲水化方法分类 高吸水性树脂从亲水化方法来分 ,有四大系列。分别是:1. 亲水性单体的聚合物(如聚丙烯酸盐、聚丙烯酰胺、醋酸乙烯/ 顺丁烯二酸酐共聚物、丙烯酸/丙烯酰胺的共聚物等); 2. 疏水性聚合物的羧甲基化反应物(如纤维素羧甲基化反应、淀粉羧甲基化反应、聚乙烯醇/顺丁烯二酸酐的反应等);3 疏水性聚合物接枝聚合亲水性单体共聚物(如淀粉/丙烯酸/丙烯酰胺/顺酐接枝共聚物、聚乙烯醇接枝丙烯酸盐、纤维素接枝丙烯酰胺、纤维素接枝丙烯酸盐、淀粉接枝丙烯酸盐、淀粉接枝丙烯酰胺等);4. 含腈基、酯基、酰胺基的高分子水解反应物(如聚丙烯酰胺的水解物、纤维素接枝丙烯腈的水解物、淀粉接枝丙烯腈的水解物、丙烯酸酯/醋酸乙烯酯共聚物的水解等)。 3.3 按交联方法分类 高吸水性树脂按不溶化方法分为用交联剂进行网状化反应、自交联网状化反应、放射线照射网状化反应和水溶性聚合物导入疏水基或结晶结构等四种。其中用交联剂进行网状化反