高吸水性树脂是20世纪60年代开发出来的一种新型吸水性材料，又称SAP。与传统吸水性材料（如棉、麻、纸）相比，SAP吸水能力强，可达自身质量的几十倍甚至几千倍（传统材料只有10～20倍），有优异的保水性，在受压条件下也不轻易失水，而传统材料用力一挤就出水。此外，高分子吸水料可型性好，可用各种成型方法加工制品，且具有较好的力学性能、耐热和耐蚀性能，因此它广泛用于农业、林业、石化、建材、医疗卫生等行业。其国内外生产厂很多，如江苏无锡海龙卫生材料厂、广州精细化学工业公司、上海丙烯酸厂等。
表16-14 医用分离膜的主要用途
1.吸水机理
大多数吸水性高分子树脂为含有强亲水基团（羧基、羟基、酰胺基、氨基等）并有一定交联度网状结构的高分子电解质聚合物（有部分结晶型树脂，如丙烯酸/醋酸乙烯酯，为亲水性聚合物，不需交联），因此它们遇水后既有强烈的吸水性和储存性，又有良好的保水作用。
树脂在吸水前是固态网络结构的，遇水后由毛细管吸附和分散作用吸水，同时亲水基与水分子发生水合作用，水渗入网络内使高分子电解质解离，形成网络四周边为负离子，网络内为正离子与网络外的水离子形成离子浓度差。由于外部水分子的压力大，产生渗透压使水分子向网络内部迁移，网络不断扩张，大量的水即可吸入网络结构内，产生了异常的高吸水现象（此时如水中加入了盐分，则会降低渗透压力及吸水性），但网络结构溶胀后向三维空间扩展，网络受到应力而产生弹性收缩。这会产生阻止水分子渗入的反作用，当渗入与反渗入作用平衡时，则树脂的吸水能力达到饱和状态。另外，网络的弹性收缩也起到了阻止网络内水分子自由溢出的作用，因此也提供了良好的保水性。
综上所述，对交联型的吸水性树脂，其三维网络孔径越大吸水率越高，但交联度太高，网络空间变小，则吸水率下降，因此这类树脂只有当有一定的交联度时才能发挥最好吸水作用。但对部分具有结晶的直链状亲水性的聚合物，在水中溶解性差，故不需交联就可吸水，它是依靠结晶度大小来控制吸水性的。
2.高吸水性树脂品种及分类
高吸水性树脂通常都是带有电离基团的高分子电解质聚合物。按原料可分为天然高分子系列与合成树脂系列两大类；按亲水化方法及反应类型可分为水溶性高分子交联树脂、亲水性单体聚合树脂、疏水性聚合的羧甲基化和磺酸化树脂、疏水性聚合物与亲水性单体接枝共聚树脂。含氰基与酯基等聚合物的水解物等；按树脂的形状可分为粉状树脂、颗粒状树脂及薄片状树脂和纤维状树脂。
目前，人们还开发了一种非离子型非电解质性能的吸水树脂，如含醚键、羟基、酰胺基团的聚环氧乙烷交联聚合物，它具有耐盐性强的特点，在盐水中也具有较强的吸水性，但与电解质类树脂相比吸水能力小，一般为50倍左右，故目前只用作水凝胶等。
几种主要吸水性高分子材料见表16-15。
表16-15 几种吸水性高分子材料
3.高分子吸水性树脂的性能
高分子吸水性树脂除应具有常规树脂的一般物性外还应具有如下主要的功能特性特点。
（1）高吸水性 吸水性能用吸水率、吸水速度或吸水能力来表示，这些性能与材料品种及其内在结构有关，有些性能还相互约制。当交联度适当时则吸水能力强，但吸液后形成水凝胶，不及交联度高的结构保水性好；当交联度过小时无吸水性，但交联度过大时则保水性大而吸水能下降。
1）吸水能力是用吸水倍数来度量的，吸水率是指1g的SAP能吸收液体达饱和时的质量。其试验方法是将一定量的SAP吸液至饱和量，然后移至150μm（100目）筛的尼龙网中悬挂，去除未吸尽的水后称重即可。
但是，SAP的吸水能力与液体成分有关，它对水的吸收能力最强，而对盐液和尿液等含盐、氨性的液体则吸收能力小，对有机液和油的吸收能则更小。所以通常测试SAP吸水性时，用质量分数0.9%～1.0%的生理盐水作标准测试液，它基本可反映SAP对血液和尿液的吸水能力。
2）吸水速率是指1g的SAP在单位时间内吸收液体的体积或质量，一般用茶袋法测量，即将一定量的SAP放入一系列茶袋中浸入液体，依次在不同时间内取出称重计算即可测得SAP的吸水速率。吸水速率是表示SAP的吸水速度的。
吸水能力及吸水率与树脂的交联度、自身电荷密度、亲水性、水解度及水液的pH值、含盐量有密切关系，如亲水性、水解度高的树脂其交联网络会因水解度高而破坏失去吸水性、又如粒度小、比表面积大的料其吸水速度快，但粒度过小（如<50μm（280目），吸水后树脂呈面团状，不能均匀吸水，则吸水率降低，因此通常将其制成薄膜或多孔大粒料较好。通常，高分子吸水性树脂吸水量可达自身质量的500～1000倍，比纸、棉花和海绵都高，但吸水速率比它们低，一般在数分钟后才能达到饱和状态。(www.xing528.com)
另外，其吸氨性也应注意，特别对用作尿布、卫生巾等制品的SAP，应具有良好的吸氨性可发挥除臭作用。
（2）保水性 由于SAP吸水后水分子与SAP中大分子链中的羟基形成氢键，交联网络凝胶化阻止吸入的水分子逸出，所以有良好的保水性，只有在一定的加热温度和压力作用下才能释水，不像棉花等材料一挤就出水。例如，聚丙烯酸钠接枝淀粉在150℃时仍有50%的水分封闭在材料中，当200℃时才可将水释放出来。又如，吸500倍的SAP，加压至4.5kPa和16kPa时吸水倍数才降至430～380倍，保水率为55%左右，而纸材如吸水18倍时再加压其倍数迅速降至1～2倍，保水率为2%以下。在自然条件下丙烯酸与醋酸乙烯酯嵌段共聚物需经125h后吸水率才能降至20%，如果用作土壤改性剂则可有效地吸收水分并起到保水抗旱作用。
（3）凝胶强度 高吸水树脂吸水后发生溶胀，形成凝胶，此时应保持一定的凝胶强度，当其受压后不会轻易释水或被压破，可用受压后凝胶抗破碎的程序来度量。其抗压程度与树脂品种、内部结构及交联度有关。如饱和吸水500倍的聚丙烯酸钠的抗压强度为10～20kPa，国外有些品种此时的抗压强度可达50kPa。
（4）其他性能 用作医用材料时，SAP应具有良好的与人体相容性，如组织适应性，抗血栓性、溶质渗透性。对用于油田钻井用水溶性涂SAP，则要求形成水凝胶后可迅速增加水的粘度。
4.常用SAP树脂的性能
几种常用SAP树脂的性能见表16-16。
表16-16 几种SAP树脂的性能
5.SAP的应用
SAP有多种特性，可用于各种场合。高吸水性树脂特性的应用见表16-17。
表16-17 高吸水性树脂特性的应用
其各项具体应用举例如下：
（1）用作卫生用品 利用其吸水保水性、质轻易加工等性能，可制作卫生用品，如餐巾纸、卫生巾、医用衬垫、抹布、药棉、吸汗内衣、手套等，常用材料有淀粉接枝丙烯腈、含羧基亲水交联聚合物，丙烯酸/丙烯酰胺共聚交联物、顺丁烯二酸系共聚交联物、亲水性纤维和水凝胶混合物、纤维接枝丙烯腈等。用作尿布、尿纸、尿袋、婴儿用品、卫生巾等制品的，一般用吸水、吸氨、除臭和抗压性好的SAP，如聚氧化乙烯、淀粉/丙烯腈接枝共聚物，聚乙烯醇系、聚丙烯酸盐等。
（2）用作医疗用品 可制作吸血、吸收药物和湿气等制品，如用聚甲基丙烯酸-2-羟乙酯（PHE-MA）作软质接触眼镜（但目前还需提高透氧率及吸水率）、吸浸出液外用软膏、防化脓的治伤绷带、人工皮肤和药物缓释剂等。凝胶可防止血浆蛋白和血小板粘连及抗血栓，可用作植入软骨等。
（3）在农林园艺方面 丙烯酸和丙烯酸酰胺共聚交联物可作土壤改良剂，使土壤呈团粒结构，有利于吸水、吸肥料和吸农药，既可保水、保肥、保药、和缓慢释放，又可提高透气性，抗旱保苗，提高保墒能力，尤其在改造荒山、秃岭、沙漠等方面对提高植被面积，提高树木成活率和种子发芽率有很大作用。另外，它对城市绿化、草坪护坡、移植树木花草、园艺培植、阳台花草等方面的水土平衡也都有很大作用。此外，利用SAP吸水形成的凝胶受热后失水时会需吸收热量的特点，故可作灭火剂喷入火中，从而会吸收大量燃烧热并成膜，可隔绝空气灭火防火。
（4）在建材应用方面 用淀粉或纤维接枝物，如聚氧乙烯、聚乙烯醇等SAP可作吸水剂，用其填料可作建筑物或机械设备中缝隙防水密封填料；用其制作防水涂料或壁纸可作防水、吸湿（如湿吸天花板）、防露材料；利用吸水后凝胶性可作水泥固化剂，可加快水泥凝固速度，缩短工期，节省养护喷水用量。
（5）在工业方面 利用其吸油、吸有机物能力差的特点，可用于油水分离作脱水剂，广泛用于油井、石化、化工和食品工业中作脱水剂。还可利用SAP吸收缓释的作用，将其加入化妆品、建材、食品、牙膏和香皂中，使SAP吸收芳香剂或杀菌剂等成分后，便可缓慢释放香味，使物品具有长期保香性。
（6）用于其他方面 SAP还可与橡胶、聚醋酸烯酯、聚氯乙烯、聚氨酯等材料复合使用，可作吸水橡胶、热敷剂、食品冷冻剂、化妆品增稠剂和保湿剂等。
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