1. 高吸水性樹脂都分哪幾類
高吸水性樹脂生產現狀及市場前景
hc360慧聰網塑料行業頻道 2004-05-27 18:36:49
摘要：本文介紹了高吸水性樹脂的國內外研究、生產概況和消費概況，並對我國高吸水性樹脂今後的發展提出了建議。
關鍵詞：高吸水性樹脂；生產；市場；消費；建議
中圖分類號： 文獻標識碼：A 文章編號：1009-4725(2003)12-00
Proction Status and Market Foreground of Super Absorbent Polymers
LIU Fu-shun3, YANG Xiao-rong1, YU Yang3, PANG Hui-yuan2, LI Shu-hong1, ZHAO Jing-feng1
(1. Institute of Science and Technology, Siping 136000, China; 2. Xia San Tai Reservoir, Siping 136000, China; 3. Dan Qing Pharmacy Factory, Siping 136000, China)
Abstract: This paper introced the research, proction and consumption of super absorbent polymers (SAP) at home and abroad. Suggestions about the development of SAP in the future were put forward in the end.
Keywords: super absorbent polymers; proction; market; consumption; suggestion
1 概述
高吸水性樹脂（Super Absorbent Polymer, SAP）是一種含有羧基、羥基等強親水性基因，並具有一定交聯度網路結構的高分子聚合物[1]，是一種特殊功能材料。它不溶於水，也不溶於有機溶劑，並具有獨特的性能，通過水合作用能迅速地吸收幾十倍乃至上千倍自身重量的水，也能吸收幾十倍至100倍的食鹽水、血液和尿液等液體，同時具有較強的保水能力。SAP作為一種很有前途的新型功能性高分子材料，完全不同於傳統的吸水材料如海綿、紙、棉等。其應用涉及眾多行業，除衛生用品領域外，在農林園藝和水土保持、醫療、化妝品、建材領域、電纜、電子工業方面也有廣泛的應用[2]。
目前，發達國家對SAP在衛生用品方面的需求雖然日趨飽和，但在廣大發展中國家在這方面的需求卻日趨擴大，各公司紛紛擴大生產，增加研究和開發力度，由於SAP的用途極為廣泛，受到各國高度重視，可見進一步開發SAP仍然有很重大的意義。
2. SAP的生產方法
2.1. SAP的分類
SAP一般按原料分為澱粉系、纖維素系和合成樹脂系三大類。交聯的丙烯酸鹽聚合物是合成樹脂系吸水材料的重要方面，而且被認為最有希望的吸水樹脂。目前用於醫葯衛生用品的大部分SAP是丙烯酸類高吸水聚合物。與其它類型高吸水劑比較，該類聚合物除了具備高吸水性能外，其還具有生產成本低，工藝簡單，產品質量穩定，長時間儲存不會變質等特點，因此成為SAP產品的主流。
2.2 聚丙烯酸鹽系SAP的生產方法
聚丙烯酸鹽系SAP的生產方法主要有水溶液聚合法和反相懸浮聚合法[3-7]。
2.2.1 水溶液聚合法
水溶液聚合法是以水為溶劑，將經鹼部分中和後的丙烯酸，在交聯劑存在下進行交聯聚合、乾燥粉碎而製得的SAP的方法。
該法以水為溶劑，生產過程不產生污染，對設備要求低，投資省.操作簡單，生產效率高，缺點是反應速度快.溫度不易控制，後處理需增加乾燥.粉碎.篩分工序，產品性能較差。主要表現：吸水率（吸蒸餾水和生理鹽水）低，吸水速度慢、產品強度小、易吸潮、產品粒度不均等。很難達到衛生用品的要求。採用該法的廠家有日本觸媒、住友精化、三洋化成等公司。國內的SAP生產也基本採用該法。
2.2.2 反相懸浮聚合法
反相懸浮聚合法是以溶劑為分散介質，經鹼中和的水溶液單體丙烯酸鈉，在懸浮分散劑和攪拌作用下分散成水相液滴，引發劑和交聯劑溶解在水相液滴中進行的聚合方法。
該法解決了水溶液聚合法的傳熱、攪拌困難等問題，且反應條件溫和，可直接獲得珠狀產品，生產的SAP粒徑大小可根據用途和吸水要求調節。且吸水率高，吸水速度快，產品強度大，不易吸潮等。符合醫療衛生用品質量要求，但此法生產的吸水樹脂的特性是其它方法無法比擬的，是一種合成SAP的獨特方法。該方法的缺點是主設備材質要求高，設備投資大，採用有機溶劑。需要溶劑回收裝置，容易產生污染。只能進行間歇性生產，設備利用率低，生產效率低。採用該法生產的有日本住友精化和觸媒等公司。我國目前未見採用該法工業生產的報導。
3 SAP的生產概況
1978年日本實現了SAP的工業化生產，隨後，美國Chemdal公司、日本住友精化、觸媒化學公司、德國Stockhause、日本三洋化成、Dowchemica等數十家公司先後投產，1980年世界生產能力均為5 kt，1990年生產能力增強到210 kt，1998年已發展到850 kt，而到2000年，世界SAP生產能力迅速增加到1200 kt左右。目前主要生產地區包括美國、日本、西歐，隨著亞洲市場的擴大，有些公司在亞洲也建廠並投產，東南亞也將成為第四大生產區。
我國從20世紀八十年代初開始了對SAP的研究工作，先後有40多個單位從事過SAP的研究，專利報道有幾十項。目前我國SAP的生產能力在30 kt/a左右，生產企業近30家，但規模都不大，生產能力在1 kt以上的僅7家。其中年產5 kt 的有：陝西華光實業有限公司、青海新型高分子材料有限公司、江蘇國達高分子材料有限公司。3 kt/a的有：保定科翰科技發展有限公司.唐山博亞科技發展有限公司.無錫佳寶衛生材料廠；1 kt/a的有：上海高橋浦江塑料廠，開工率不高，2001年產量約為15 kt。據報導，日本Sandage Polymer公司考慮中國對SAP需求的急速增長，計劃在江蘇南通新建一個產量為130 kt/a的生產基地，預計2005年竣工投產。日本觸媒株式會社將於年底開工建設的日觸化工（張家港）有限公司，總投資4300萬美元，計劃2004年底建成。投入運行後可實現年產SAP 30 kt 的生產能力。產品主要用於紙尿布。
4 SAP的消費情況
SAP是一種功能性吸水材料，由於SAP的應用十分廣泛，SAP的消費近十年來增長很快，美國、西歐和日本是SAP的主要消費國，1999年世界高吸水性樹脂原消費量估計為800 kt，其主要消費國為美國，消費量約為280 kt，佔世界消費量的35%，其次是歐洲，消費量約為200 kt，佔世界消費量的25%，日本消費量約為80 kt，佔世界總消費量的10%。南美.中東和東南亞等地的消費量佔30%，據預測，到2003年全球的需求量將達到1000 kt以上，高吸水性樹脂主要用於衛生材料，如衛生巾.嬰兒尿片.尿褲及病人床墊等，衛生材料的使用量約占總量的80%，農.林保水和育種佔8%，建築助劑佔4%，油田礦產助劑佔3%，其它佔5%。
在我國進入90年代，隨著衛生用品的迅速發展，已形成了中國SAP消費市場，但國內產品無論在價格還是產品質量方面都無法與進口產品競爭，與國外相比還有距離。在我國SAP的消費主要以衛生用品應用為主，預計到2003年，國內SAP的需求將達到30 kt，其中個人衛生用品的消費量約為26 kt ，農林和其它方面的消費量約為4 kt ，到2010年國內SAP的需求量將達到100 kt。目前國內衛生用品使用的SAP大部分為進口產品，目前進口價為1.5～1.8萬元/t，國內SAP生產成本在1.2～1.5萬元/t，售價為1.8～2.2萬元/t。
5 發展建議
高吸水性樹脂是一種多品種、多功能的材料，具有優異的吸水性和保水性，在許多領域已廣泛應用。但是，目前我國高吸水性樹脂的應用還僅局限於個人衛生用品，應大力開展其在農業、醫葯用品、日用化工和建築等其它領域的應用研究。目前我國有幾十家單位研究和生產，至今尚未形成生產規模，由於產品性能和造價過高，國內大部分高吸水性樹脂仍需進口。因此，我國有關部門應積極合作，加大投入，加快科技進步，對現有的技術進行改進，盡快實現反相懸浮聚合的工業化生產，縮短同國外先進技術的差距，帶動高吸水性樹脂的產業化進程。
雖然國內市場對高吸水性樹脂的市場需求迅速增加，但是從世界范圍來看，隨著一批新建裝置的投產，高吸水性樹脂的市場需求會逐漸趨於飽和，中國加入WTO，會給中國企業帶來較大的沖擊。因此，國內高吸水性樹脂行業要克服小裝置遍地開花現象。中國加入WTO後，國外的大公司不會再一味地兼並或重新建廠，而是帶著自己的資金或技術在中國尋找夥伴。因此我國企業應改變觀點、放下包袱，抓住機遇，積極同國外的企業進行合作，充分利用他們的資金或技術優勢，盡快提升自己的產品競爭力，以滿足我國人民日益增長的需求。
聯系電話：0434-3271139。
參考文獻：
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[3] 鄭延成，周愛蓮.溶液法合成高吸水性樹脂的條件優化[J].精細石油化工，1999，(5)：34-36.
[4] 鄒新禧.超強吸水劑[M].北京：化學工業出版社，1991.
[5] 日本公開特許[P]，83-127714.
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[7] 范榮，朱秀林，路建美，等.丙烯酸鈉反相懸浮聚合吸水性能研究[J].高分子材料科學與工程，1995，(6)：25-29.
2. 什麼是凝膠強度以高吸水性樹脂為例：為什麼要測定它的凝膠強度，凝膠強度大或小對高分子材料有什麼影響
強度大，說明分子間作用力較大，所形成的分子結構較穩定，材料本身不易被損壞。凝膠強度是能反映高分子材料分子結構穩定的一個參數。
3. 高吸水性樹脂的分類
高吸水性樹脂發展很快，種類也日益增多，並且原料來源相當豐富，由於高吸水性樹脂在分子結構上帶有的親水基團，或在化學結構上具有的低交聯度或部分結晶結構又不盡相同，由此在賦予其高吸水性能的同時也形成了一些各自的特點。從原料來源、結構特點、性能特點、製品形態以及生產工藝等不同的角度出發，對高吸水性樹脂進行分類，形成了多種多樣的分類方法。
1 按原料來源進行分類
隨著人們對高吸水性樹脂研究的不斷深入對傳統的高吸水性樹脂分為澱粉系列、纖維素系列和合成樹脂系列的分類方法，已不能滿足分類要求。因此，鄒新禧教授結合自己的研究成果，提出了六大系列的分類 。
澱粉系：包括接枝澱粉、羧甲基化澱粉、磷酸酯化澱粉、澱粉黃原酸鹽等；
纖維素系：包括 接枝纖維素、羧甲基化纖維素、羥丙基化纖維素、黃原酸化纖維索等；
合成聚合物系：包括聚丙烯酸鹽類、聚乙烯醇類、聚氧化烷烴類、無機聚合物類等；
蛋白質系列：包括大豆蛋白類、絲蛋白類、谷蛋白類等；
其他天然物及其衍生物系：包括果膠、藻酸、殼聚糖、肝素等；
共混物及復合物系：包括高吸水性樹脂的共混、高吸水性樹脂與無機物凝膠的復合物、高吸水性樹脂與有機物的復合物等。
2 按親水化方法進行分類
高吸水性樹脂在分子結構上具有大量的親水性化學基團，而這些基團的親水性很大程度上影響著高吸水性樹脂的吸水保水性能，如何有效獲得這些化學基團在高吸水性樹脂化學結構上的組織結構，充分發揮各化學基團所在親水點的效能，已經成為現在對高吸水性樹脂研究的重點。故可以從親水化方法進行分類。
親水性單體的聚合(如聚丙烯酸鹽、聚丙烯醯胺、丙烯酸-丙烯醯胺共聚物等)；
疏水性(或親水性差的)聚合物的羧甲基化(或羧烷基化)反應(如澱粉羧甲基化反應、纖維素羧甲基化反應、聚乙烯醇(PVA)-順丁烯二酸酐的反應等)；
疏水性(或親水性差的)聚合物接枝聚合親水性單體(如 澱粉接枝丙 烯酸鹽、淀 粉接枝 丙烯醯胺、纖維素接枝丙烯酸鹽、澱粉-丙烯酸-丙烯醯胺接枝共聚物等)；
含氰基、酯基、醯胺基的高分子的水解反應(如澱粉接枝丙烯腈後水解、丙烯酸酯-醋酸乙烯酯共聚物的水解、聚丙烯醯胺的水解等)。
3 按交聯方式進行分類
高吸水性樹脂交聯控制是控制其空間組織結構狀態的重要方面，其交聯點的密度大小直接影響高吸水性樹脂 的吸水和保水能力。因此根據交聯點形成方式的不同，可進行如下分類 。
交聯劑進行網狀化反應(如多反應官能團的交聯劑水溶性的聚合物、多價金屬離子交聯水溶性的聚合物、用高分子交聯劑對水溶性的聚合物進行交聯等)；
自交聯網狀化反應(如聚丙烯酸鹽、聚丙烯醯胺等的自交聯聚合反應)；
放射線照射網狀化反應(如聚乙烯醇、聚氧化烷烴等通過放射線照射而進行交聯)；
水溶性聚合物導入疏水基或結晶結構 (如聚丙烯酸與含長鏈(C12～C20)的醇進行酯化反應得到不溶性的高吸水性聚合物等) 。
4 其他分類方法
以製品形態分類，高吸水性樹脂可分為粉末狀、纖維狀、膜片狀、微球狀等 。
以制備方法分類，高吸水性樹脂可分為合成高分子聚合交聯、羧甲基化、澱粉接枝共聚、纖維素接枝共聚等。
以降解性能分類，SAR可分為非降解型(包括丙烯酸鈉、甲基丙烯酸甲酯等聚合產品)、可降解型(包括澱粉、纖維素等天然高分子的接枝共聚產品)。
4. 實驗開題報告範文
一、研究背景、概況及意義
1、 背景及概況
保水凝膠是一種具有劃時代意義的高新技術產品，它晶瑩剔透、顏色光彩奪目、人見人愛。從此， 不需要用骯臟的泥土種養花草。 只需將自己喜愛的花草插在一個盛滿水晶土的玻璃花瓶中，便可把植物擺放在家居、辦公室、賓館大堂、餐廳等處.目前成為風靡歐美、東南亞的室內種花養草的新產品，它不僅取dai了骯臟的泥土，而且集時尚、美觀、環保(無蚊蟲、污水)，便捷於一身。水晶泥不但掀起了室內種養花草的新革命，而且帶來了水晶盆景、鮮花禮品的新時尚。五彩水晶盆景特別適合家庭、賓館、酒店、酒吧、歌舞廳、西餐廳、茶藝館等作為裝飾擺設，也可作為送禮之佳品。試想將康乃馨插入水晶泥中送給康復中的病人，預兆病人早日康復;將玫瑰插入水晶泥中，五彩繽紛的水晶泥連同漂亮的水晶瓶送給戀人，意味著永恆的愛情如水晶般純潔無暇.水晶泥在日韓及港台地區已成為暢銷產品。
在水晶土中加入適量的香料或香水更可作為固體空氣清新劑，留香持久，有助改善室內環境氛圍。水晶土最適宜種養陰生或水生綠色觀葉植物，它不需要經常澆水護理，也不會生蟲、惹蚊惹蟻，干凈衛生，本產品主要成份為樹脂，不含海藻酸或澱粉成份，故不會變質和褪色，且無毒、無害、無污染，是賓館、家庭及其它公共場所種養花草、美化環境的最新最佳材料。
水晶泥是一種儲存水分、養分及微量元素並具有多種顏色的高吸水性載體。產品吸水後晶瑩剔透、色澤艷麗，極似水晶，可用於種植植物和作為裝飾品觀賞。用於室內種植各種蔭生水生植物，即使一個月不澆水，植物也能安然無恙;它還含有一定量的、P、K和多種微量元素等營養成分，滿足植物正常生長所需。
水晶泥色彩繽紛多樣，既能種花又能插花，還可根據個人喜好將各種顏色的彩色水晶泥搭配起來，以達到自己最喜愛的效果。廣泛應用於室內各類植物的栽培，裝飾水仙花池、插花、水晶燭台、水簇裝飾品以及都市人的寫字台、聖誕節禮物、日常居家綠化等，將成為都市一道亮麗的風景線。
我國是花卉生產大國，各地的花卉市場逐年增多， 競爭日益激烈，要想在佔有更多的市場份額，就必須從傳統泥土栽培 轉向無土栽培 ——研究生產成本更低的水晶泥生產技術，其市場前景廣闊。
2、 意義
水晶泥材料具有優異的性能，是一種高吸水性樹脂，除了用於植物栽培、土壤改良、沙漠改造和生理衛生用品等領域外，水晶泥 材料還在醫療(人工角膜、醫葯緩釋材料、多孔材等)、土木建築(密封材料、防火滅火材料、防結露防霧材料、調濕除濕材料等)、食品(保鮮添加劑、脫水劑、乾燥劑等)、工業(油田處理劑、油水分離劑等)、日用化工(化妝品、保濕乳液、肥皂等)方面取得廣泛的應用。我國山多，乾旱、半乾旱地區約占國土面積的51%，水土流失嚴重，我國乾旱缺水的地區涉及20多個省、市，森林資源貧乏，森林覆蓋率僅為13.9296。由於造環境條件較差，在乾旱區植樹成活率僅為10%'-'30%，半乾旱區為3096～5096。因此，節水保水，改善生態環境是一項長期而艱巨的任務。開發高吸水保水材料對我國促進農林業的發展，改善生態環境，實施可持續發展戰略均具有重要意義。
水晶泥樹脂最早是被用於製作吸收體液的衛生紙、尿布生理衛生用品。目前，全球高吸水性樹脂的需要量已突破200萬t。其中，紙尿褲和衛生巾的用量占高吸水性樹脂市場的90-96%以上。用作化妝品添加劑，可提高化妝品的潤濕性。高吸水性樹脂還可用於空氣清洗劑、人造雪等。在食品方面的應用主要用作保鮮材料、脫水劑等。可以保持水果和蔬菜的新鮮。
農業用保水劑可促進植物根系發育，提高出苗率和移栽成活率，促進植株的生長發育，延緩凋萎時間。施入土壤中的高吸水性樹脂，在降雨和灌溉期可大量吸收水分，在乾旱期緩慢釋放水分，供植物吸收，提高農業用水的利用率，延長灌溉周期，增強作物抗旱能力。
我國地域遼闊，自然資源豐富。但是由於水資源的缺乏，西部水土流失、沙漠化、鹽漬化等土地退化現象嚴重;水生態失調，乾旱、沙塵暴等自然災害的發生日趨頻繁，已成為我國經濟和社會可持續發展的重要制約因素。因此，圍繞水資源的合理利用，回復西部生態環境是實施國家西部大開發戰略的重要前提。稀土抗旱高吸水性樹脂不僅含有新型高分子保水材料，還含有植物生長過程中不可缺少的氮、磷、鉀以及多種微量元素和稀土元素。在治理水土流失、防止荒漠化、恢復生態環境方面，能夠促進林、草種子的萌發，提高種子的發芽率，促進根系的生長，對林、草根系的形成有極為顯著的作用。從而增強了林、草抵禦不良環境的能力。生態環境的恢復對多功能、低成本保水劑有較大的需求。進一步開發研究新型高吸水性樹脂，具有重要的意義。
二、研究主要內容
1、本研究的基本思路是：
(1) 通過文獻閱讀與資料查找，明確保水凝膠的結構特徵、功能性質和類型，以及前人對保水凝膠做了哪些研究;
(2)確定本次課題研究的基本方向;
(3)出具實驗研究方案和實驗產品性能測試方案，以及實驗所需的葯品和儀器，明確實驗方法和實驗步驟;
2、實驗方案設計
(1)實驗原理
我們所用的單體為丙烯酸(CH2=CH—COOH)，引發劑為過硫酸銨(H4S2o8)，交聯劑為，’一亞甲基雙丙烯醯胺，鹼為氫氧化鈉，其製造原理為自由基連鎖聚合反應：
CH2=CH—2=H—COOa+H20
CH2=CH—2 Oa
丙烯酸鹽聚合時進行劇烈反應，就可得到不溶性聚合物。其網路結構示意式如圖l。其主鏈上的---COOH、-OOa基團是影響樹脂吸水性的主要基團，交聯劑則在形成網路密度方面起重要作用。如交聯劑使用得當，即能形成合適的高分子網路，從而具有一定的吸水性能，交聯劑分子鏈的長短、反應基團的活性及所含親水基團的數目，都對樹脂的吸水性能產生較大的影響。
圖1
(2)葯品及儀器
葯品：分散劑Spa-60 溶劑環己烷 丙烯酸 氫氧化鈉 交聯劑乙二醇
過硫酸銨
儀器：烘箱 攪拌器 迴流冷凝器 溫度計 三口瓶 布氏漏斗 孔隙度分析儀
(2)實驗步驟
1)在裝有攪拌器、迴流冷凝器、溫度計的三口瓶中加人1 g分散劑(Spa一60或吐溫40或碳酸鈣)和一定量的環己烷，加熱到45℃，攪拌35ml使分散劑充分溶解。
2)把一定量丙烯酸用濃度為5 mol/L的氫氧化鈉溶液中和到設定中和度，冷卻後依次加入一定量的引發劑和交聯劑，攪拌混合，充分溶解後加入三口瓶中升溫到75℃攪拌反應1.5 h左右。
3)將反應混合物冷卻、抽濾、恆溫乾燥後進行性能測定和產品加工。
(4)影響因素研究
pH：即丙烯酸被aOH中和程度，也就是說，丙烯酸與aOH用量的相對多少對產品吸水率的影響，可用pH來度量;
丙烯酸濃度：在制備過程中丙烯酸的濃度(C)大小對產品吸水率的影響; 引發劑用量：探求引發劑用量(m)多少對實驗產品吸水率的影響; 交聯劑用量：研究交聯劑用量(m)多少對實驗產品吸水率的影響;
反應時間：研究反應時間長短(t)對實驗產品吸水率的影響;
(3)性能參數測試
產品重量：實驗製得產品的質量 m1
孔隙度：多孔體中所有孔隙的體積與多孔體總體積之比,即 β=(V2-V1)/V1
吸水率：製品浸入水中所吸收水的重量對其浸水前實測重量的百分率，即 α=(m2-m1)/m1
保水時間：模擬實際栽培條件，充分吸水的保水凝膠水分散失掉的時間 。
三、 研究進度計劃
1、2012年三月份，研究人員討論實驗目的、原理等事項，做好實驗前的理論准備;
2、2012年四月、五月份份，進入實驗研究階段，制備產品，做正交實驗尋求最佳實驗條件，控制變數探尋各種因素對產品的影響，並對產品性能進行測量;
3、2012年六月份，整理研究數據，出具研究報告。
學生簽名： 2012年3月 日 指導老師意見：
指導老師簽字： 2012年 月 日
1 腦
XX葯物對大鼠智力的影響
XX葯物對大鼠痛覺的影響
影響腦耗氧量的因素探討
……
2 心
影響動脈血壓的主要因素分析
影響血管收縮性(or血流速度)的主要因素分析
影響心肌收縮性(or舒張性)的神經因素分析
影響心肌收縮性(or舒張性)的體液因素分析
缺血(or感染)對心肌舒縮功能的影響
……
3 肺
影響動、靜脈血氧分壓(PO2)和血氧飽和度的因素探討
影響動、靜脈血二氧化碳分壓(PCO2)的因素探討
影響肺通氣功能的因素探討
影響肺換氣功能的因素探討
交感神經對呼吸運動的調節作用
迷走神經對呼吸運動的調節作用
4 肝膽胰
肝損害對血漿蛋白質與量的影響
肝損害對凝血功能的影響
肝損害對解毒功能(or葯物半衰期)的影響
影響膽汁(or胰液)分泌的神經因素分析
影響膽汁(or胰液)分泌的體液因素分析
食物成分對膽汁(or胰液)分泌的影響
病理情況下對膽汁(or胰液)分泌的影響
……
5 胃腸
影響胃(or腸)液分泌的神經因素分析
影響胃(or腸)液分泌的體液因素分析
影響胃(or腸)蠕動的神經因素分析
影響胃(or腸)蠕動的體液因素分析
XX葯物對胃(or腸)功能的影響
……