1. 高吸水性树脂都分哪几类
高吸水性树脂生产现状及市场前景
hc360慧聪网塑料行业频道 2004-05-27 18:36:49
摘要：本文介绍了高吸水性树脂的国内外研究、生产概况和消费概况，并对我国高吸水性树脂今后的发展提出了建议。
关键词：高吸水性树脂；生产；市场；消费；建议
中图分类号： 文献标识码：A 文章编号：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
高吸水性树脂（Super Absorbent Polymer, SAP）是一种含有羧基、羟基等强亲水性基因，并具有一定交联度网络结构的高分子聚合物[1]，是一种特殊功能材料。它不溶于水，也不溶于有机溶剂，并具有独特的性能，通过水合作用能迅速地吸收几十倍乃至上千倍自身重量的水，也能吸收几十倍至100倍的食盐水、血液和尿液等液体，同时具有较强的保水能力。SAP作为一种很有前途的新型功能性高分子材料，完全不同于传统的吸水材料如海绵、纸、棉等。其应用涉及众多行业，除卫生用品领域外，在农林园艺和水土保持、医疗、化妆品、建材领域、电缆、电子工业方面也有广泛的应用[2]。
目前，发达国家对SAP在卫生用品方面的需求虽然日趋饱和，但在广大发展中国家在这方面的需求却日趋扩大，各公司纷纷扩大生产，增加研究和开发力度，由于SAP的用途极为广泛，受到各国高度重视，可见进一步开发SAP仍然有很重大的意义。
2. SAP的生产方法
2.1. SAP的分类
SAP一般按原料分为淀粉系、纤维素系和合成树脂系三大类。交联的丙烯酸盐聚合物是合成树脂系吸水材料的重要方面，而且被认为最有希望的吸水树脂。目前用于医药卫生用品的大部分SAP是丙烯酸类高吸水聚合物。与其它类型高吸水剂比较，该类聚合物除了具备高吸水性能外，其还具有生产成本低，工艺简单，产品质量稳定，长时间储存不会变质等特点，因此成为SAP产品的主流。
2.2 聚丙烯酸盐系SAP的生产方法
聚丙烯酸盐系SAP的生产方法主要有水溶液聚合法和反相悬浮聚合法[3-7]。
2.2.1 水溶液聚合法
水溶液聚合法是以水为溶剂，将经碱部分中和后的丙烯酸，在交联剂存在下进行交联聚合、干燥粉碎而制得的SAP的方法。
该法以水为溶剂，生产过程不产生污染，对设备要求低，投资省.操作简单，生产效率高，缺点是反应速度快.温度不易控制，后处理需增加干燥.粉碎.筛分工序，产品性能较差。主要表现：吸水率（吸蒸馏水和生理盐水）低，吸水速度慢、产品强度小、易吸潮、产品粒度不均等。很难达到卫生用品的要求。采用该法的厂家有日本触媒、住友精化、三洋化成等公司。国内的SAP生产也基本采用该法。
2.2.2 反相悬浮聚合法
反相悬浮聚合法是以溶剂为分散介质，经碱中和的水溶液单体丙烯酸钠，在悬浮分散剂和搅拌作用下分散成水相液滴，引发剂和交联剂溶解在水相液滴中进行的聚合方法。
该法解决了水溶液聚合法的传热、搅拌困难等问题，且反应条件温和，可直接获得珠状产品，生产的SAP粒径大小可根据用途和吸水要求调节。且吸水率高，吸水速度快，产品强度大，不易吸潮等。符合医疗卫生用品质量要求，但此法生产的吸水树脂的特性是其它方法无法比拟的，是一种合成SAP的独特方法。该方法的缺点是主设备材质要求高，设备投资大，采用有机溶剂。需要溶剂回收装置，容易产生污染。只能进行间歇性生产，设备利用率低，生产效率低。采用该法生产的有日本住友精化和触媒等公司。我国目前未见采用该法工业生产的报导。
3 SAP的生产概况
1978年日本实现了SAP的工业化生产，随后，美国Chemdal公司、日本住友精化、触媒化学公司、德国Stockhause、日本三洋化成、Dowchemica等数十家公司先后投产，1980年世界生产能力均为5 kt，1990年生产能力增强到210 kt，1998年已发展到850 kt，而到2000年，世界SAP生产能力迅速增加到1200 kt左右。目前主要生产地区包括美国、日本、西欧，随着亚洲市场的扩大，有些公司在亚洲也建厂并投产，东南亚也将成为第四大生产区。
我国从20世纪八十年代初开始了对SAP的研究工作，先后有40多个单位从事过SAP的研究，专利报道有几十项。目前我国SAP的生产能力在30 kt/a左右，生产企业近30家，但规模都不大，生产能力在1 kt以上的仅7家。其中年产5 kt 的有：陕西华光实业有限公司、青海新型高分子材料有限公司、江苏国达高分子材料有限公司。3 kt/a的有：保定科翰科技发展有限公司.唐山博亚科技发展有限公司.无锡佳宝卫生材料厂；1 kt/a的有：上海高桥浦江塑料厂，开工率不高，2001年产量约为15 kt。据报导，日本Sandage Polymer公司考虑中国对SAP需求的急速增长，计划在江苏南通新建一个产量为130 kt/a的生产基地，预计2005年竣工投产。日本触媒株式会社将于年底开工建设的日触化工（张家港）有限公司，总投资4300万美元，计划2004年底建成。投入运行后可实现年产SAP 30 kt 的生产能力。产品主要用于纸尿布。
4 SAP的消费情况
SAP是一种功能性吸水材料，由于SAP的应用十分广泛，SAP的消费近十年来增长很快，美国、西欧和日本是SAP的主要消费国，1999年世界高吸水性树脂原消费量估计为800 kt，其主要消费国为美国，消费量约为280 kt，占世界消费量的35%，其次是欧洲，消费量约为200 kt，占世界消费量的25%，日本消费量约为80 kt，占世界总消费量的10%。南美.中东和东南亚等地的消费量占30%，据预测，到2003年全球的需求量将达到1000 kt以上，高吸水性树脂主要用于卫生材料，如卫生巾.婴儿尿片.尿裤及病人床垫等，卫生材料的使用量约占总量的80%，农.林保水和育种占8%，建筑助剂占4%，油田矿产助剂占3%，其它占5%。
在我国进入90年代，随着卫生用品的迅速发展，已形成了中国SAP消费市场，但国内产品无论在价格还是产品质量方面都无法与进口产品竞争，与国外相比还有距离。在我国SAP的消费主要以卫生用品应用为主，预计到2003年，国内SAP的需求将达到30 kt，其中个人卫生用品的消费量约为26 kt ，农林和其它方面的消费量约为4 kt ，到2010年国内SAP的需求量将达到100 kt。目前国内卫生用品使用的SAP大部分为进口产品，目前进口价为1.5～1.8万元/t，国内SAP生产成本在1.2～1.5万元/t，售价为1.8～2.2万元/t。
5 发展建议
高吸水性树脂是一种多品种、多功能的材料，具有优异的吸水性和保水性，在许多领域已广泛应用。但是，目前我国高吸水性树脂的应用还仅局限于个人卫生用品，应大力开展其在农业、医药用品、日用化工和建筑等其它领域的应用研究。目前我国有几十家单位研究和生产，至今尚未形成生产规模，由于产品性能和造价过高，国内大部分高吸水性树脂仍需进口。因此，我国有关部门应积极合作，加大投入，加快科技进步，对现有的技术进行改进，尽快实现反相悬浮聚合的工业化生产，缩短同国外先进技术的差距，带动高吸水性树脂的产业化进程。
虽然国内市场对高吸水性树脂的市场需求迅速增加，但是从世界范围来看，随着一批新建装置的投产，高吸水性树脂的市场需求会逐渐趋于饱和，中国加入WTO，会给中国企业带来较大的冲击。因此，国内高吸水性树脂行业要克服小装置遍地开花现象。中国加入WTO后，国外的大公司不会再一味地兼并或重新建厂，而是带着自己的资金或技术在中国寻找伙伴。因此我国企业应改变观点、放下包袱，抓住机遇，积极同国外的企业进行合作，充分利用他们的资金或技术优势，尽快提升自己的产品竞争力，以满足我国人民日益增长的需求。
联系电话：0434-3271139。
参考文献：
[1] 林润雄，王基伟.高吸水性树脂的合成与应用[J].高分子通报，2000，(2) ：85-92.
[2] 王勇，张玉英.高吸水性树脂的研究进展[J].中国塑料，2001，(10)：14-16.
[3] 郑延成，周爱莲.溶液法合成高吸水性树脂的条件优化[J].精细石油化工，1999，(5)：34-36.
[4] 邹新禧.超强吸水剂[M].北京：化学工业出版社，1991.
[5] 日本公开特许[P]，83-127714.
[6] 华峰君，钱孟平，谭春红.反相悬浮法合成超强吸水剂[J].功能高分子学报，1996，(4)：589-596.
[7] 范荣，朱秀林，路建美，等.丙烯酸钠反相悬浮聚合吸水性能研究[J].高分子材料科学与工程，1995，(6)：25-29.
2. 什么是凝胶强度以高吸水性树脂为例：为什么要测定它的凝胶强度，凝胶强度大或小对高分子材料有什么影响
强度大，说明分子间作用力较大，所形成的分子结构较稳定，材料本身不易被损坏。凝胶强度是能反映高分子材料分子结构稳定的一个参数。
3. 高吸水性树脂的分类
高吸水性树脂发展很快，种类也日益增多，并且原料来源相当丰富，由于高吸水性树脂在分子结构上带有的亲水基团，或在化学结构上具有的低交联度或部分结晶结构又不尽相同，由此在赋予其高吸水性能的同时也形成了一些各自的特点。从原料来源、结构特点、性能特点、制品形态以及生产工艺等不同的角度出发，对高吸水性树脂进行分类，形成了多种多样的分类方法。
1 按原料来源进行分类
随着人们对高吸水性树脂研究的不断深入对传统的高吸水性树脂分为淀粉系列、纤维素系列和合成树脂系列的分类方法，已不能满足分类要求。因此，邹新禧教授结合自己的研究成果，提出了六大系列的分类 。
淀粉系：包括接枝淀粉、羧甲基化淀粉、磷酸酯化淀粉、淀粉黄原酸盐等；
纤维素系：包括 接枝纤维素、羧甲基化纤维素、羟丙基化纤维素、黄原酸化纤维索等；
合成聚合物系：包括聚丙烯酸盐类、聚乙烯醇类、聚氧化烷烃类、无机聚合物类等；
蛋白质系列：包括大豆蛋白类、丝蛋白类、谷蛋白类等；
其他天然物及其衍生物系：包括果胶、藻酸、壳聚糖、肝素等；
共混物及复合物系：包括高吸水性树脂的共混、高吸水性树脂与无机物凝胶的复合物、高吸水性树脂与有机物的复合物等。
2 按亲水化方法进行分类
高吸水性树脂在分子结构上具有大量的亲水性化学基团，而这些基团的亲水性很大程度上影响着高吸水性树脂的吸水保水性能，如何有效获得这些化学基团在高吸水性树脂化学结构上的组织结构，充分发挥各化学基团所在亲水点的效能，已经成为现在对高吸水性树脂研究的重点。故可以从亲水化方法进行分类。
亲水性单体的聚合(如聚丙烯酸盐、聚丙烯酰胺、丙烯酸-丙烯酰胺共聚物等)；
疏水性(或亲水性差的)聚合物的羧甲基化(或羧烷基化)反应(如淀粉羧甲基化反应、纤维素羧甲基化反应、聚乙烯醇(PVA)-顺丁烯二酸酐的反应等)；
疏水性(或亲水性差的)聚合物接枝聚合亲水性单体(如 淀粉接枝丙 烯酸盐、淀 粉接枝 丙烯酰胺、纤维素接枝丙烯酸盐、淀粉-丙烯酸-丙烯酰胺接枝共聚物等)；
含氰基、酯基、酰胺基的高分子的水解反应(如淀粉接枝丙烯腈后水解、丙烯酸酯-醋酸乙烯酯共聚物的水解、聚丙烯酰胺的水解等)。
3 按交联方式进行分类
高吸水性树脂交联控制是控制其空间组织结构状态的重要方面，其交联点的密度大小直接影响高吸水性树脂 的吸水和保水能力。因此根据交联点形成方式的不同，可进行如下分类 。
交联剂进行网状化反应(如多反应官能团的交联剂水溶性的聚合物、多价金属离子交联水溶性的聚合物、用高分子交联剂对水溶性的聚合物进行交联等)；
自交联网状化反应(如聚丙烯酸盐、聚丙烯酰胺等的自交联聚合反应)；
放射线照射网状化反应(如聚乙烯醇、聚氧化烷烃等通过放射线照射而进行交联)；
水溶性聚合物导入疏水基或结晶结构 (如聚丙烯酸与含长链(C12～C20)的醇进行酯化反应得到不溶性的高吸水性聚合物等) 。
4 其他分类方法
以制品形态分类，高吸水性树脂可分为粉末状、纤维状、膜片状、微球状等 。
以制备方法分类，高吸水性树脂可分为合成高分子聚合交联、羧甲基化、淀粉接枝共聚、纤维素接枝共聚等。
以降解性能分类，SAR可分为非降解型(包括丙烯酸钠、甲基丙烯酸甲酯等聚合产品)、可降解型(包括淀粉、纤维素等天然高分子的接枝共聚产品)。
4. 实验开题报告范文
一、研究背景、概况及意义
1、 背景及概况
保水凝胶是一种具有划时代意义的高新技术产品，它晶莹剔透、颜色光彩夺目、人见人爱。从此， 不需要用肮脏的泥土种养花草。 只需将自己喜爱的花草插在一个盛满水晶土的玻璃花瓶中，便可把植物摆放在家居、办公室、宾馆大堂、餐厅等处.目前成为风靡欧美、东南亚的室内种花养草的新产品，它不仅取dai了肮脏的泥土，而且集时尚、美观、环保(无蚊虫、污水)，便捷于一身。水晶泥不但掀起了室内种养花草的新革命，而且带来了水晶盆景、鲜花礼品的新时尚。五彩水晶盆景特别适合家庭、宾馆、酒店、酒吧、歌舞厅、西餐厅、茶艺馆等作为装饰摆设，也可作为送礼之佳品。试想将康乃馨插入水晶泥中送给康复中的病人，预兆病人早日康复;将玫瑰插入水晶泥中，五彩缤纷的水晶泥连同漂亮的水晶瓶送给恋人，意味着永恒的爱情如水晶般纯洁无暇.水晶泥在日韩及港台地区已成为畅销产品。
在水晶土中加入适量的香料或香水更可作为固体空气清新剂，留香持久，有助改善室内环境氛围。水晶土最适宜种养阴生或水生绿色观叶植物，它不需要经常浇水护理，也不会生虫、惹蚊惹蚁，干净卫生，本产品主要成份为树脂，不含海藻酸或淀粉成份，故不会变质和褪色，且无毒、无害、无污染，是宾馆、家庭及其它公共场所种养花草、美化环境的最新最佳材料。
水晶泥是一种储存水分、养分及微量元素并具有多种颜色的高吸水性载体。产品吸水后晶莹剔透、色泽艳丽，极似水晶，可用于种植植物和作为装饰品观赏。用于室内种植各种荫生水生植物，即使一个月不浇水，植物也能安然无恙;它还含有一定量的、P、K和多种微量元素等营养成分，满足植物正常生长所需。
水晶泥色彩缤纷多样，既能种花又能插花，还可根据个人喜好将各种颜色的彩色水晶泥搭配起来，以达到自己最喜爱的效果。广泛应用于室内各类植物的栽培，装饰水仙花池、插花、水晶烛台、水簇装饰品以及都市人的写字台、圣诞节礼物、日常居家绿化等，将成为都市一道亮丽的风景线。
我国是花卉生产大国，各地的花卉市场逐年增多， 竞争日益激烈，要想在占有更多的市场份额，就必须从传统泥土栽培 转向无土栽培 ——研究生产成本更低的水晶泥生产技术，其市场前景广阔。
2、 意义
水晶泥材料具有优异的性能，是一种高吸水性树脂，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，水晶泥 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。我国山多，干旱、半干旱地区约占国土面积的51%，水土流失严重，我国干旱缺水的地区涉及20多个省、市，森林资源贫乏，森林覆盖率仅为13.9296。由于造环境条件较差，在干旱区植树成活率仅为10%'-'30%，半干旱区为3096～5096。因此，节水保水，改善生态环境是一项长期而艰巨的任务。开发高吸水保水材料对我国促进农林业的发展，改善生态环境，实施可持续发展战略均具有重要意义。
水晶泥树脂最早是被用于制作吸收体液的卫生纸、尿布生理卫生用品。目前，全球高吸水性树脂的需要量已突破200万t。其中，纸尿裤和卫生巾的用量占高吸水性树脂市场的90-96%以上。用作化妆品添加剂，可提高化妆品的润湿性。高吸水性树脂还可用于空气清洗剂、人造雪等。在食品方面的应用主要用作保鲜材料、脱水剂等。可以保持水果和蔬菜的新鲜。
农业用保水剂可促进植物根系发育，提高出苗率和移栽成活率，促进植株的生长发育，延缓凋萎时间。施入土壤中的高吸水性树脂，在降雨和灌溉期可大量吸收水分，在干旱期缓慢释放水分，供植物吸收，提高农业用水的利用率，延长灌溉周期，增强作物抗旱能力。
我国地域辽阔，自然资源丰富。但是由于水资源的缺乏，西部水土流失、沙漠化、盐渍化等土地退化现象严重;水生态失调，干旱、沙尘暴等自然灾害的发生日趋频繁，已成为我国经济和社会可持续发展的重要制约因素。因此，围绕水资源的合理利用，回复西部生态环境是实施国家西部大开发战略的重要前提。稀土抗旱高吸水性树脂不仅含有新型高分子保水材料，还含有植物生长过程中不可缺少的氮、磷、钾以及多种微量元素和稀土元素。在治理水土流失、防止荒漠化、恢复生态环境方面，能够促进林、草种子的萌发，提高种子的发芽率，促进根系的生长，对林、草根系的形成有极为显著的作用。从而增强了林、草抵御不良环境的能力。生态环境的恢复对多功能、低成本保水剂有较大的需求。进一步开发研究新型高吸水性树脂，具有重要的意义。
二、研究主要内容
1、本研究的基本思路是：
(1) 通过文献阅读与资料查找，明确保水凝胶的结构特征、功能性质和类型，以及前人对保水凝胶做了哪些研究;
(2)确定本次课题研究的基本方向;
(3)出具实验研究方案和实验产品性能测试方案，以及实验所需的药品和仪器，明确实验方法和实验步骤;
2、实验方案设计
(1)实验原理
我们所用的单体为丙烯酸(CH2=CH—COOH)，引发剂为过硫酸铵(H4S2o8)，交联剂为，’一亚甲基双丙烯酰胺，碱为氢氧化钠，其制造原理为自由基连锁聚合反应：
CH2=CH—2=H—COOa+H20
CH2=CH—2 Oa
丙烯酸盐聚合时进行剧烈反应，就可得到不溶性聚合物。其网络结构示意式如图l。其主链上的---COOH、-OOa基团是影响树脂吸水性的主要基团，交联剂则在形成网络密度方面起重要作用。如交联剂使用得当，即能形成合适的高分子网络，从而具有一定的吸水性能，交联剂分子链的长短、反应基团的活性及所含亲水基团的数目，都对树脂的吸水性能产生较大的影响。
图1
(2)药品及仪器
药品：分散剂Spa-60 溶剂环己烷 丙烯酸 氢氧化钠 交联剂乙二醇
过硫酸铵
仪器：烘箱 搅拌器 回流冷凝器 温度计 三口瓶 布氏漏斗 孔隙度分析仪
(2)实验步骤
1)在装有搅拌器、回流冷凝器、温度计的三口瓶中加人1 g分散剂(Spa一60或吐温40或碳酸钙)和一定量的环己烷，加热到45℃，搅拌35ml使分散剂充分溶解。
2)把一定量丙烯酸用浓度为5 mol/L的氢氧化钠溶液中和到设定中和度，冷却后依次加入一定量的引发剂和交联剂，搅拌混合，充分溶解后加入三口瓶中升温到75℃搅拌反应1.5 h左右。
3)将反应混合物冷却、抽滤、恒温干燥后进行性能测定和产品加工。
(4)影响因素研究
pH：即丙烯酸被aOH中和程度，也就是说，丙烯酸与aOH用量的相对多少对产品吸水率的影响，可用pH来度量;
丙烯酸浓度：在制备过程中丙烯酸的浓度(C)大小对产品吸水率的影响; 引发剂用量：探求引发剂用量(m)多少对实验产品吸水率的影响; 交联剂用量：研究交联剂用量(m)多少对实验产品吸水率的影响;
反应时间：研究反应时间长短(t)对实验产品吸水率的影响;
(3)性能参数测试
产品重量：实验制得产品的质量 m1
孔隙度：多孔体中所有孔隙的体积与多孔体总体积之比,即 β=(V2-V1)/V1
吸水率：制品浸入水中所吸收水的重量对其浸水前实测重量的百分率，即 α=(m2-m1)/m1
保水时间：模拟实际栽培条件，充分吸水的保水凝胶水分散失掉的时间 。
三、 研究进度计划
1、2012年三月份，研究人员讨论实验目的、原理等事项，做好实验前的理论准备;
2、2012年四月、五月份份，进入实验研究阶段，制备产品，做正交实验寻求最佳实验条件，控制变量探寻各种因素对产品的影响，并对产品性能进行测量;
3、2012年六月份，整理研究数据，出具研究报告。
学生签名： 2012年3月 日 指导老师意见：
指导老师签字： 2012年 月 日
1 脑
XX药物对大鼠智力的影响
XX药物对大鼠痛觉的影响
影响脑耗氧量的因素探讨
……
2 心
影响动脉血压的主要因素分析
影响血管收缩性(or血流速度)的主要因素分析
影响心肌收缩性(or舒张性)的神经因素分析
影响心肌收缩性(or舒张性)的体液因素分析
缺血(or感染)对心肌舒缩功能的影响
……
3 肺
影响动、静脉血氧分压(PO2)和血氧饱和度的因素探讨
影响动、静脉血二氧化碳分压(PCO2)的因素探讨
影响肺通气功能的因素探讨
影响肺换气功能的因素探讨
交感神经对呼吸运动的调节作用
迷走神经对呼吸运动的调节作用
4 肝胆胰
肝损害对血浆蛋白质与量的影响
肝损害对凝血功能的影响
肝损害对解毒功能(or药物半衰期)的影响
影响胆汁(or胰液)分泌的神经因素分析
影响胆汁(or胰液)分泌的体液因素分析
食物成分对胆汁(or胰液)分泌的影响
病理情况下对胆汁(or胰液)分泌的影响
……
5 胃肠
影响胃(or肠)液分泌的神经因素分析
影响胃(or肠)液分泌的体液因素分析
影响胃(or肠)蠕动的神经因素分析
影响胃(or肠)蠕动的体液因素分析
XX药物对胃(or肠)功能的影响
……