高分子吸水樹脂SAP

高分子吸水樹脂SAP剖析高吸水性樹脂（英文名為SuperAbsorbentResin，簡寫為SAR），或者稱為高吸水性聚合物（英文名為SuperAbsorbentPolymer，簡寫為SAP），是一種含有羧基等強(qiáng)親水性基團(tuán)并具有一定交聯(lián)度的水溶脹型高分子聚合物。與傳統(tǒng)吸水材料如海綿、纖維素、硅膠相比，它不溶于水，也不溶于有機(jī)溶劑，卻又有著奇特的吸水性能和保水能力，同時(shí)又具備高分子材料的優(yōu)點(diǎn)。高吸水性樹脂的吸水量高，可達(dá)到自重的千倍以上，而且保水性強(qiáng)，即使在受熱、加壓條件下也不易失水，對光、熱、酸堿的穩(wěn)定性好，還具有良好的生物降解性能。高吸水性樹脂的開發(fā)與研究只有幾十年的歷史。是一種典型的功能高分子材料，具有一般高分子化合物的基本特性。它能夠吸收并保持自身質(zhì)量數(shù)百倍乃至數(shù)千倍的水分或都數(shù)十倍的鹽水，并且能夠保水貯水，即使加壓也很難把水分離出來。這是由于其分子結(jié)構(gòu)上帶有大量具有很強(qiáng)親水性的化學(xué)基團(tuán)，而這些化學(xué)基團(tuán)又可形成各種相應(yīng)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，從而賦予該材料良好的高吸水和高保水特性。高吸水性樹脂與水有很強(qiáng)的親和力使它在個(gè)人衛(wèi)生用品方面得到廣泛應(yīng)用，并在農(nóng)業(yè)、土木建筑、保鮮材料、改造環(huán)境等方面的應(yīng)用也顯示出廣闊的前景。如嬰兒紙尿片、老年失禁紙尿片布、婦女用衛(wèi)生巾等，廣大發(fā)展中國家在這方面的需求不斷增長，各國紛紛擴(kuò)大生產(chǎn)，增加研究和開發(fā)力度。高吸水性樹脂作為通訊電纜的防水劑、濕度調(diào)節(jié)劑、凝膠轉(zhuǎn)動(dòng)裝置、活體酶載體、人造雪等方面也得到了大量的研究和應(yīng)用。高吸水性樹脂在農(nóng)藝園林方面的應(yīng)用也已表現(xiàn)出令人鼓舞的前景，它有利于節(jié)水灌溉、降低植物死亡率、提高土壤保肥保水能力、提高作物發(fā)芽率等。高吸水樹脂在沙漠治理方面的應(yīng)用更是具有無可估量的社會(huì)效益。由此可見進(jìn)一步開發(fā)高吸水性樹脂仍然有很重大的意義。1.國外狀況高吸水樹脂的研究開發(fā)始于20世紀(jì)60年代后期。1966年美國農(nóng)業(yè)部北方研究所Fan-ta等進(jìn)行了淀粉接枝丙烯月青的研究，從此開始了高吸水樹脂的發(fā)展°Fanta等在論文中提出：淀粉衍生物的吸水性樹脂具有優(yōu)越的吸水能力，吸水后形成的膨潤凝膠體保水性很強(qiáng)，即使加壓也不與水分離，甚至還具有吸濕放濕性，這些材料的吸水性能都超過以往的高分子材料。該樹脂最初在HenkelCorporation工業(yè)化成功，其商品名為SGP(StarchGraftPolymer)o1971年GrainProcessing公司以硝酸鈰鹽作引發(fā)劑，采用丙烯青接枝在淀粉或纖維素上的方法合成出高吸水樹脂。在這一時(shí)期，美國Hercules、NationalStarch、GeneralMillsChemical，日本住友化學(xué)、花王石堿、三洋化成工業(yè)等公司相繼成功開發(fā)出了高吸水樹脂，德國、法國等世界各國對高吸水樹脂的制備、性能和應(yīng)用等領(lǐng)域也進(jìn)行了廣泛的研究，并取得大量成果。其中成效最大的是美國和日本。此后，國外對SAP的研制、生產(chǎn)和應(yīng)用便以驚人的速度發(fā)展起來。1978年日本實(shí)現(xiàn)了SAPX業(yè)化生產(chǎn)。高吸水樹脂的生產(chǎn)與消費(fèi)增長很快，1980年，世界高吸水性樹脂生產(chǎn)能力約為5kt/a，1990年增加到207kt/a，1999年猛增到1292kt/a。目前，世界SAP的最大生產(chǎn)商是日本觸媒化學(xué)公司，其次是Deggusa/Huels集團(tuán)的Stockhausen公司，第三位是美國Amcol公司的全資子公司Chemdal公司，這3家公司合計(jì)能力約占世界總能力的47.2%。歐洲高吸水性樹脂的主要生產(chǎn)廠家有法國Atofina公司和SNFFloerger公司，比利時(shí)的BASF公司和NipponShokubai公司，德國BASF公司、Stockhausen公司和Dow化學(xué)公司、英國IndustrialZeolite公司等。美國是世界上最大的高吸水性樹脂消費(fèi)國，消費(fèi)量約為280kt，約占世界總消費(fèi)量的35.0%。歐洲高吸水性樹脂的消費(fèi)量約為200kt，約占總消費(fèi)量的25.0%；日本高吸水性樹脂的消費(fèi)量約為80kt，約占世界總消費(fèi)量的10.0%；其他地區(qū)的消費(fèi)量約占30.0%。根據(jù)預(yù)測，2005年世界高吸水性樹脂的消費(fèi)量將達(dá)到1000?1100kt，消費(fèi)量年均增長速度為3.8%?5.5%。隨著其產(chǎn)品多樣化及性能的提高，高吸水樹脂的應(yīng)用領(lǐng)域也必將不斷擴(kuò)大。1973年美國UCC公司開始將高吸水樹脂應(yīng)用于農(nóng)業(yè)方面，接著又?jǐn)U展到農(nóng)林園藝的土壤保水、苗木培育及輸送、育種方面。接著日本、法國等也展開了吸水性樹脂的應(yīng)用研究?，F(xiàn)在，高吸水樹脂已經(jīng)廣泛應(yīng)用于農(nóng)林園藝、醫(yī)療衛(wèi)生、建筑材料、石油工業(yè)、食品行業(yè)、日用品行業(yè)、人工智能材料等各個(gè)領(lǐng)域。2 國內(nèi)狀況國內(nèi)高吸水性樹脂的研究工作起步較晚，始于20世紀(jì)80年代初，與國外相比，我國高吸水性樹脂的研究開發(fā)與應(yīng)用相對比較緩慢，2004年我國高吸水性樹脂的生產(chǎn)能力也只在30kt/a左右，生產(chǎn)企業(yè)近30家，但規(guī)模都不大，生產(chǎn)能力在1kt以上的僅7家。國內(nèi)有三十多家單位在從事高吸水性樹脂的研究。例如上海大學(xué)、吉林石油化工研究所、中國科學(xué)院化學(xué)所、中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所、廣州化學(xué)所、天津大學(xué)、北京化工大學(xué)、廣東工業(yè)大學(xué)化工研究所等，這些單位的工作大都著重于水性樹脂的合成研究。在應(yīng)用方面，吉林、黑龍江、新疆、河南等省把高吸水性樹脂應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中取得了較為可喜的成就。目前，國內(nèi)高吸水劑的研究工作絕大部分仍處于實(shí)驗(yàn)室階段，有的已轉(zhuǎn)入中試階段，但工業(yè)化的很少，主要還是依靠進(jìn)口。目前，在我國高吸水性樹脂大部分為進(jìn)口產(chǎn)品，進(jìn)口價(jià)為1.5—1.8萬元/t。國內(nèi)高吸水性樹脂生產(chǎn)成本在1.2—1.5萬元/t，售價(jià)為1.8—2.2萬元/t。預(yù)計(jì)到2010年國內(nèi)高吸水性樹脂的需求量將達(dá)到100kt。在我國吸水樹脂的消費(fèi)主要以衛(wèi)生用品應(yīng)用為主。在今后我國吸水樹脂應(yīng)用方面衛(wèi)生材料仍是主流，其需求量還將不斷增大。由于我國水資源十分貧乏，水土流失嚴(yán)重，荒漠化土地日趨擴(kuò)展;并且我國正處于工業(yè)化、城市化的加速發(fā)展階段，城市草坪業(yè)和花卉業(yè)將有巨大的發(fā)展空間。吸水樹脂作為土壤改良劑，保水保肥劑，種子及苗木移植涂覆劑在農(nóng)業(yè)、林業(yè)、園林綠化、改造沙漠等方面將起著重要的作用，有關(guān)專家認(rèn)為，再經(jīng)過七八年的努力作為保水劑的吸水樹脂有可能成為繼化肥、農(nóng)藥、地膜之后最受廣大農(nóng)民歡迎的農(nóng)用化學(xué)品之一，其市場前景十分廣闊。高吸水性樹脂是一種發(fā)展迅速的新材料，在我國極具市場潛力。隨著人們對SAP研究的深入，具有耐鹽、保水、保肥等多功能SAP的研究已經(jīng)取得了巨大的進(jìn)展，但是我國SAP的生產(chǎn)及應(yīng)用均落后于發(fā)達(dá)國家，迫切需要快速發(fā)展。我國地大物博，土壤沙漠化嚴(yán)重，SAP在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用具有巨大的潛力，加強(qiáng)對具有抗旱保墑，且具有緩釋肥功能的綠色環(huán)保型SAP的研究，建立以多功能新型SAP為中心的完整化學(xué)抗旱、節(jié)水、保水技術(shù)體系，并開展大面積的示范推廣也是今后研究的重點(diǎn)。此外，目前應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)的SAP大多是丙烯酸鹽類，原料成本高，不利于大范圍應(yīng)用。加強(qiáng)對非