高吸水性树脂的性能及应用

黄跃东

吉林工业职业技术学院

高吸水性树脂的性能及应用

黄跃东

吉林工业职业技术学院

高吸水树脂经过近些年的发展,被广泛的应用于工业、农业、建筑、环保等各个领域。日常生活各个领域所使用的功能高分子材料，吸水能力由最初的几十倍达到如今的几百倍。

高吸水性树脂；性能；吸水机理

1、前言

1.1 高吸水性树脂简介

高吸水性树脂又称高吸水聚合物，简称SAP。因为SAP含有强亲水性基团并且有一定交联度的功能性。高吸水性树脂能吸收自身重量的数百倍或上千倍的无离子水，最高的吸水率可达7000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。

1.2 高吸水性树脂的交联网络结构

高吸水性树脂的保水性能比较强大，在处于吸水状态时，施加一定的物理压力很难将SAP中的饱和水溢出。相比传统的吸水海绵材料，高吸水性树脂能吸收达到自身重量的100倍的液体。SAP具有低交联度亲水性的三维空间网络结构，那么高吸水性取决SAP的化学结构以及聚集态时的极性基团分散程度。高吸水性树脂是化学分子键交联与高化学分子团之间的相互缠绕交联构成一定的稳定强结构。SAP在正常状态下(不吸水)，材料高分子链交联成网状结构，保持SAP整体上的张弛状态；吸水后，SAP成为高分子离散结构，相当于离子电解质和水的混合体。

1.3 高吸水性树脂的吸水机理

对于SAP的吸水机理,现阶段存在两种从物理化学学科上的解释说法，从物理角度上来,水润湿、毛细管效应和渗透压是SAP具有高吸水性能的主要因素。水润湿是高吸水性树脂以及其他吸水物质所具备的必要条件；能使水迅速地扩散到聚合物主要靠毛细管的效应作用；渗透压的大小直接关系到水在毛细管中扩散的快慢程度、在渗透压的作用下将水由稀浓度连续向电解质浓度方向扩散。

此外，有专家从化学角度解释，SAP的吸水能力大小有其化学结构上的亲水化学键有关系，存在化学分子之间作用力。水分子之间存在范德华力和氢键，亲水基团对水分子的拉拢吸附相互作用。

2、高吸水性树脂的应用领域

2.1 电缆和电气方面

高吸水性树脂主要性能之一的溶胀性，可以广泛运用在电缆和电气方面。保护避免长年累月的雨雪对电力电缆和通讯电缆所造成侵害。在电缆或者其他电线的包覆中加入SAP高分子材料减少一定的经济上损失，又提高电缆的安全性和延长使用寿命，可以减轻电工维修人员的工作量。

2.2 建筑工业

高吸水性树脂用于建筑构件之间的粘接，保证了水泥与结构件之间的良好密封性。高吸水性树脂运用在建筑基础中，水泥浆中现场添加高吸水性树脂可以保持水泥及其他材料在混合成土壤过程中，作为混合水凝土中稳定剂，改进水泥浆的流动性，可以吸收周围土壤地基中的多余水分，高吸水性树脂吸水后膨胀就在结构环境密封阻断水分的进一步渗入，可增加水泥的黏度，形成较坚硬的表面建筑环境，然后放置建筑基础。高吸水性树脂用作水泥添加剂，，还可以改进水泥的强度和硬度，可以做成土壤稳定剂。

2.3 日用化妆品

目前，发达国家在高吸水性树脂材料上的运用大多数用于卫生用品这一方面，包括婴儿尿布、成人失禁垫、妇女卫生巾，保证了卫生用品在吸收大量的液体之后不会出现溢流现象。另外，高吸水性树脂还可以运用于化妆品中，表现为增稠剂功效使得化妆品有效成分长时间的作用于皮肤表面，可以保持化妆品在外界环境中长期润湿，达到延长使用期的效果。

2.4 包装和运输领域

将高吸水性树脂与超市保鲜薄膜按照一定的比例结合起来，通过再加工就可以生产各种场合的新型包装材料，无论是肉类食品还是易过期的海鲜产品以及冷冻的新鲜水果等，新型的包装材料可以保持食品的新鲜口感，对于时令蔬菜和水果都可以保证食品的在长期的市场交易或者长途运输过程中，食品的营养大量流失继而降低提高商品价值。即使是食品溢流出来的水分，新型包装袋也会保证食品不存留液体。

2.5 农林领域

高吸水性树脂在农林领域上的研究就是将少量0.1%一0.3%的高吸水性树脂材料运用在土壤种植中，就可以改善土壤颗粒之间的空隙，增加土壤在各种环境下的透气性，有利于作物的呼吸生长。高吸水性树脂吸收在土壤中的少量水分，让土地时常保持一种水分充足的状况下，延长土壤的保湿期有利于提高农作物的成活率，促进作物生长。

3、展望

高吸水性树脂因为自己的高强吸水性能，运用到领域比较广泛，随着人们生活水平的提高，对高吸水性树脂的再开发和研究使其高性能化、复合化。如填充剂、改质剂、硫化剂等助剂，加工成型，制成密封材料。因此可用于埋于地下的油气管道或浮于水上的管线的房水、密封等方面。SAR在沙漠治理及表土绿化方面极具应用前景。还可利用其成膜性，制成水气透过性、细菌过滤性、药物保持性均优的人造皮肤。

[1]崔英德，郭建维，廖列文等.[J].化工学报，2001，52(7): 601～605

[2]张小红，崔笔江，崔英德.[J].高分子材料科学与工程，2005，(1):46～49

[3]Soon Hong Yuk，Tsunami Koji.[J].Eur.Pol gym.1996，32(1): 101～104

黄跃东（1968-），男，汉，吉林人，学历：工程硕士，职称：实验师，主要研究方向：高分子化工化学工程化工计算机仿真，单位名称：吉林工业职业技术学院。