高吸水性树脂的合成与应用探讨

苏文媛 陈常修

江苏斯尔邦石化有限公司 江苏 连云港 222000

1 高吸水性树脂的特点及性能

高吸水性树脂的三维结构和亲水性基团使其具有很好的亲水特性，表现出很好的保水性和吸水性。当高吸水性树脂吸收水分时，会膨胀成为一种水凝胶，即便是在压力作用下，水也很难从凝胶中分离出来[1]。与传统的吸水材料相比较，高吸水性树脂的吸水速度更快，吸水量更多，能够达到其自身数量的百倍乃至千倍。因此，高吸水性树脂被广泛应用于生理卫生用品、农林园艺以及医药等领域。

2 高吸水性树脂的种类

2.1 淀粉类高吸水性树脂

淀粉是一种广泛存在于植物中的天然高分子聚合物。利用淀粉制备高吸水性树脂不仅能够降低生产成本，而且制备的高吸水性树脂具有较好的生物降解性。淀粉类高吸水性树脂的主要合成方法是接枝共聚，淀粉在引发剂的作用下与乙烯类有机单体进行接枝共聚。该反应主要利用偶氮类、过氧化物以及氧化还原类引发剂进行反应，在特殊的情况下也可采用辐射引发[2]。吴瑞红[3]在采用过硫酸钾引发红薯淀粉-丙烯酸-丙烯酰胺接枝共聚，实验结果表明，该高吸水性树脂具有较好的吸水性和耐盐性。

2.2 纤维素类高吸水性树脂

纤维素的来源比较广泛，在市场上很容易获得，同时价格也比较便宜，在化学反应过程中自身的属性很容易发生改变。因此，利用纤维素作为高吸水性树脂的原料也是一个重要的发展方向。秦传高[4]在中以过硫酸钾为引发剂，N，N-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂，麦秸秆纤维素和丙烯酸作为原料合成了高吸水性树脂，实验结果表明，该吸水性树脂对去离子水、自来水以及0.9%生理盐水的吸收率分别达到了322.7g/g、167.2g/g和30.6g/g。

2.3 合成树脂类高吸水性树脂

合成树脂的发展起步比较晚，最开始是在日本及西方发达国家应用起来的。目前，合成树脂类高吸水性树脂成为了主要的研究方向，其主要分为丙烯酸（盐）类、丙烯腈类以及聚乙烯醇类。

2.4 高吸水性树脂制备方法

在使用高吸水性树脂时，由于对高吸水树脂的形貌、适用范围以及对其吸水能力的需求不尽相同，因此，在制作高吸水树脂时，要挑选针对性的合成工艺，其特性详见表1。

表1 高吸水性树脂制备方法

3 高吸水性树脂的应用

3.1 生理卫生用品

高吸水性树脂是具有低交联度三维空间网络结构和亲水性基团的聚合物，吸水量达到自身的百倍以上，高吸水性树脂吸水后呈现出保水性能良好的凝胶状。高吸水性树脂的优良特性使得其在生理卫生用品中获得了广泛的应用，如：卫生巾、婴儿纸尿裤以及成人失禁垫等。

3.2 医用材料

吸水后的高分子吸水树脂有着柔软、不刺激生物组织的优势，高分子吸水树脂与传统的生物组织相比较，其适应性、凝固性、透过性等效果都更加明显，机械强度也更强，广泛应用与医学领域之中，尤其是医用材料方面。

用高吸水性树脂凝胶制作的柔软隐形眼镜，在市场上有着良好的销售前景，同时与传统的隐形眼镜相比较，消费者戴着更加的舒适、透气性更好，使用寿命更长。近年来，我国科技发展速度越来越快，抗血栓材料中高吸水性树脂的应用也取得了一定的成绩，经过科研学者的深入研究，人体的血小板与血浆蛋白质会受到高吸水性树脂凝胶的影响，形成抗血栓，同时在凝胶表面形成能够溶解早期血栓膜的尿激酶等多种线溶性活性酶，为新型抗凝血剂的研发工作创造了全新的路径。此外，该高吸水性树脂也可以起到操控药物成分见效速率的作用，它可以利用更改药物的水分含量来调节药物的见效速率，提高了生物体的能力，维持了药物的恒定数值，保证了药物在较长生效期内的释放速率不会过快。另外，在其它医用材料上，高吸水性树脂也有着较高的应用价值。

3.3 低温渗透压脱水片

适用于低温环境的渗透压脱水片的构成要素较为繁杂，其由渗透压力大于百万帕的材料、高吸水性树脂、半透膜等组成，并制作成片状。低温渗透压脱水片在食品领域中有着广泛的应用。鱼类、肉类在解冻时，细胞组织可能会发生破坏，香味下降。想要解决以上问题，就要对想要冷冻的鱼类、肉类先使用脱水片脱水，脱水后再冷冻，这样鱼类、肉类的细胞组织就不会被破坏，食物存储的质量就会升高。一般情况下食物中的水分占到自身重量的百分之七十以上，渗透压为几百到十几万帕。食物中的水分在于低温渗压脱水片接触的时候，在渗透压的影响下，食物中的水分进入到低温渗压脱水片之中。如果想要恢复食物中的水分，可以对低温渗压脱水片进行挤压，挤压后低温渗压脱水片中的水分又会回到包装的食物之中，根据食物需要水分的多少，对低温渗压脱水片挤压程度进行合理的控制。使用完的低温渗压脱水片还可以回收利用，节约企业的经济成本，同时在医学领域中低温渗压脱水片也有着广泛的应用。

3.4 化妆品的添加剂

在化妆品中添加适当的高分子吸水树脂，利用其比较强的保湿性，代替传统化妆品中的保湿剂，进一步提升化妆品的保湿效果。高分子吸水树脂与传统的水溶性高分子相比较，有着比较特殊的凝胶状，其黏度更高，增稠性更强，增加了化妆品的黏度。我们可以将高吸水性树脂少量添加到雪花膏、香皂、粉底霜等化妆品中，加强化妆品保水增稠的效果，同时化妆品的香味更加持久。

3.5 土壤保水剂

在干旱和半干旱地区，农业生产率低的主要原因是土壤蒸发和蒸腾量增加、土壤保水能力降低以及水分缺失。因此，提高土壤的保水能力是提高农作物产量的重要途径。高吸水性树脂可以少量的添加到土壤之中，既可以提高土壤的水分利用率，又可以使植物从土壤中吸取更多的水分，从而达到增产的目的。高吸水树脂被大量运用于造林和荒漠改造，其重要作用是增加土壤含水量，提高植物存活几率。

3.6 除臭剂、杀菌剂

我们可以充分利用高吸水性树脂羧基聚合物的阴离子，通过调节PH值，实现对氨气的吸附，用来对卫生间进行除臭。人们普遍使用的除臭剂是由高吸水性树脂、三聚磷酸二氢铝脱臭，与纤维状强化材料配比制作，混合液呈酸性，在不断蒸发该溶液的情况下，可以实现杀菌、除臭功能。此外，混合液中还可以适当的添加一些香料，溶液蒸发的同时既能达到除臭的目的，又能实现留香的目的。

3.7 制作留香材料

将高吸水性树脂与香料进行混合，充分发挥出高吸水性树脂缓释和吸附的优势，达到留香的作用。我们通常使用的香纸，主要的制作方式就是使用透气性比较好的纸张，将高吸水性树脂包在中间，形成香味薄膜，高吸水性树脂中的香味慢慢扩散，达到留香的目的；还有我们经常使用的空气清新剂，制作方式是将乳化剂和香料加入到高吸水性树脂中，实现空气中香味保持的目的。最近几年，留香材料的应用范围越来越广，其中高吸水性树脂的应用也越来越普遍，例如贺年卡、台历、挂历等都可以使用。

3.8 吸水材料

（1）高吸水性树脂有着较强的吸水性，它具有很强的吸水性，同时吸收的有机溶剂也很少，所以它能被运用于含有水的石油当中，从而能够迅速地去除油中的水分子，进而达到使石油与水分子分离的效果。

（2）借助高吸水性树脂高温吸水、低温防水的平衡吸水优势，可以将吸水性树脂应用在室内装饰材料中，制作成纤维状或者纸片状，避免墙壁天花板上露水出现凝结。同时高吸水性树脂还能作为调温调湿剂使用，实现环境温度大于百分之六十时自动吸水，环境温度小于百分之六十时自动放水，对环境湿度进行科学合理的控制。

（3）以高吸水性树脂为原材料，制备出油包水（W/O）型高吸水性树脂乳液，再将其添加到吸水纸张或无纺织软布中，通过喷涂、浸渍等工艺，制备出具有超强吸水性能的高吸水纸及吸水织物。

（4）将高吸水性树脂和芳香剂配比制成吸汗垫，置于护具帽中可以吸附汗水；它还可以和吸湿性较好的无机盐类（如CaCl2，P205等）进行复配，作为一种调湿制剂，用于调节周围空气的湿度。

4 结束语

高吸水性树脂凭借自身结构的优势，在生理卫生用品、农业、医药等领域有着广泛的应用。然而，研究者对于高吸水性树脂性能方面还缺乏深入的研究，比如：吸水速率、通液速率以及加压吸水量等，这也使得我国的高吸水性树脂较落后于国外的高吸水性树脂。所以，应对高吸水性树脂的性能和反应机理进行深入研究，力求研发出综合性能优异的高吸水性树脂。