关于高吸水性树脂的研究与应用

摘 要：高吸水性树脂广泛地应用于各个行业领域，在经济建设中起着举足轻重的作用。本文主要介绍了高吸水性树脂的研究方向和研究领域，以及高吸水性树脂在各个行业的应用与作用，并展望了高吸水性树脂的未来发展方向。

关键词：高吸水 高分子 树脂 研究

高吸水性树脂（SAP）是一种新型功能高分子材料。它是具有亲水基团、能大量吸收水分而溶胀又能保持住水分不外流的合成树脂，一般可以吸收相当于树脂体积100倍以上的水分，最高的吸水率可达1000%以上。SAP的优良特性决定了它具有广阔的应用前景，一般在医用材料、工业、建筑行业、轻工业、食品以及日用品等方面应用比较广泛。

一、高吸水性树脂的研究方向

高吸水性树脂的研究主要是从吸水率、吸水速度、凝胶强度三个方面进行研究。通过改进树脂粒子的形状，增大比表面积，可以提高其吸水率。离子型的高吸水性树脂，如聚丙烯酸盐，由于同离子屏蔽效应造成其耐盐性差，通过于非离子型单体共聚，可以提高其耐盐性。复合吸水材料是改进吸水性树脂凝胶强度的新方法。为了提高吸水性树脂的吸水性能，广大科研工作者已经做了大量工作，不断优化和改进已有的合成体系，同时还在努力探索新的聚合方法和聚合体系。

高性能化、复合化和低成本的农用高吸水性树脂是未来研究的发展方向。我国的研究起步较晚，尚未形成规模生产能力，因此未来在研究和应用高吸水性树脂主要加强以下几个方面的工作：

1.加强其制备方法的研究：它的综合性能的改善取决于多种因素，但制备方法的研究非常重要。反应原料不同的聚合工艺或采用相同的反应原料而不同的合成手段，其产物的性能有较大差别。

2.加强有机-无机复合研究：复合化是改进树脂吸水性能和强度的新方法。树脂可易于无机物、有机物复合，制备出性能优良，成本低廉的吸水材料，其兼有多种性能。

3.加强多功能的研究：目前在农业应用中，单一用高吸水性树脂很难发挥作用，需要与各种肥料抗旱剂和微量元素配合使用，以提高土壤的保水抗旱能力和肥力。

二、高吸水性树脂的应用

高吸水树脂的优良特性决定了它具有广阔的应用前景。目前高吸水性树脂的应用领域在逐步扩大，随着高吸水性树脂在医用材料、工业、建筑行业、轻工业、食品以及日用品等行业的广泛应用，使得高吸水性树脂具有良好的发展前景。

1.在沙漠治理方面及农林园艺的应用

大量研究表明，土壤中加入一定浓度的高吸水性树脂能加强土壤对水的吸收能力并能抑制土壤水分的蒸发而且可以保持土壤结构的稳定性。同时，高吸水性树脂可以改进植物的生长情况，对农作物产量的产生影响。

高吸水性树脂不但吸水性、保水性极佳，而且可以改良土壤的团粒结构，缩小土壤白天和晚上的温差，同时还能吸收肥料、农药，防止肥料、农药以及水土流失，并使肥料、农药、水缓慢放出，增强肥料、农药效果，以及大大增强抗旱效果，明显地减少灌溉费用。高吸水性树脂的出现，给沙漠变绿洲带来了新的希望。很多国家进行的相关研究表明，把高吸水性树脂用作土壤保水剂来治理沙漠是一项行之有效的方法，各国将吸水树脂用于沙漠治理都取得了显著的效果。

目前，高吸水性树脂在农艺园林方面的应用还非常有限，主要是因为它的成本较高而且在土壤中的吸水能力不够，反复使用性较差。高吸水性树脂在这方面的应用还具有较大的潜力，今后应重点开发高吸水、保水并能反复使用而且成本较低的高吸水性树脂。并应进一步加强利用高吸水性树脂改良干旱贫瘠土壤，特别是改造沙漠方面的研究。

2.在医疗卫生方面的应用

高吸水性树脂在生物体中的适应性已经有不少的学者进行过这方面的研究，结果表明某些合成和半合成的高吸水性物质，具有一定的生物适应性。利用高吸水性材料具有极强的吸水性和保水性，可制成和生物体含水量相近的各种组织材料，而且医药高吸水性材料吸水后形成的凝胶比较柔软，具有人体适应性，如对人体无刺激性、无副反应、不发生炎症、不引起血液凝固等，这些都为其在医药上的应用创造了条件。

高吸水性材料可用于制备能吸收手术及外伤出血和分泌液，并可防止化脓的医用绷带、棉球和纱布等；用于制造人工玻璃体、人工角膜、人工皮肤、人工血管、人工肝脏、人工肾脏等人工器官。其次，高吸水性树脂在生理卫生用品方面的应用也是比较成熟的一个领域。在医疗医药方面今后应加强利用高吸水性树脂制备医药释放水凝胶材料及人工器官的研究。在生理卫生方面今后应重点加强利用高吸水性树脂使生理卫生材料更加小型化、轻便化、舒适化的开发研究。

3.在工业上的应用

高吸水性树脂在工业中的应用非常多，包括石油工业、矿山工业、冶金工业、环保工业、日用化学品工业、食品工业等。如在石油工业中用作油田处理剂、油水分离剂、油田勘探中用作钻头的剂、泥浆的凝胶剂.。在矿山工业中作为膨润性堵水剂、作为地基加固剂、作为无声膨胀炸药、作为管道物料输送防离析剂、作为露天矿路面抑尘剂、作为煤和硫化矿石自燃的阻燃灭火剂、作为炸药水泥防潮剂等。

在环保工业中，人们开始研究用高吸水性树脂来处理污水，SAP可迅速吸收液体而使污水固体化。另外高吸水性树脂对重金属离子的吸附能力很强，可处理重金属离子溶液以便回收贵重金属，因此对于冶金、工矿污水、电镀废水等的处理，回收利用有十分重要的价值。随着高吸水剂研究工作的不断深入，以及产品的多样化和综合性能的日益完善，高吸水性树脂在工业上将会被越来越广泛的应用。

4.在建筑及其它方面的应用

除此之外，高吸水性树脂还有很多用途，如在建筑材料中可用作止水，隔水材料；制作吸水性衣料、酶的提纯和固定、药剂的回收、溶液的分离、太阳能的利用、人造雪的制造、放射性物质的处理、铸造用的黏结剂、矿石的小颗粒化剂、煤的成型剂、静电防止剂、电池阳极凝胶化剂、纤维制冷系统等。

三、高吸水性树脂的展望

高吸水性树脂是一类具有实用价值的功能高分子材料，随着高吸水性树脂的不断开发，应用领域的不断扩大，新生产工艺的不断更新，高吸水性树脂发展方向应着重以下几个方面：

1.应尽快使吸水率、吸水速率测定的方法标准化， 使各类树脂可以进行优劣比较。

2.尽快使高吸水性树脂的实验室合成技术向工业化生产转化，采用新的引发方法，特别是微波辐射方法、紫外辐射方法和超声辐射法，并实现其工业生产，是目前研究的热点之一。

3.开发新的种类， 进一步提高吸水性和吸水速率， 尤其是提高含离子水的吸水能力。

4.加快高吸水性树脂在农业方面的研究与应用，开发抗盐性好的高吸水性树脂，扩大使用范围。

5.加快基础理论的研究，在基础理论方面下功夫，进而指导工作的方向。

6.改进工艺路线，研发新型的复合型高吸水性树脂，研究开发天然型吸水剂。

四、结束语

随着人们对高吸水性树脂研究的深入，在耐盐、保水、保肥等多功能方面的研究已经取得了巨大的进展。建立以多功能新型SAP为中心的完整化学抗旱、节水、保水技术体系，并开展大面积的示范推广也是今后研究的重点。

参考文献

[1]程丝，高吸水性树脂材料的复合化及进展.合成技术及应用2002（3）

[2]王锡臣，赵华. 高吸水性树脂的性能与应用[J ]. 现代塑料加工与应用，1999 （3）

作者简介：作者简介：孟龙，讲师，1977年11月生人，硕士研究生，工作单位：陕西国防工业职业技术学院，研究方向：高分子材料合成、甲醇生产，陕西国防工业职业技术学院科研项目13-24。