高吸水树脂的用途.doc

第1节 医药卫生用品方面的应用
由于高吸水性树脂无毒、无刺激和高度生物相容的特性，在医疗卫生用品领域得到了最为广泛的应用。人们利用高吸水性树脂作为吸收材料吸收尿液、血液、药物，制作如卫生巾、尿布、餐巾纸、失禁垫片、医用药棉等。
高吸水性树脂的超强吸水能力和保水能力使得生理卫生方面的产品大大轻薄化、小型化、舒适化，消除了人们很多苦恼。经过最近20年来的高速发展，高吸水性树脂在全球范围实际产量已达年产100万吨以上，其中80%～90%左右用于卫生领域。在美国、日本、欧洲等发达国家和地区用高吸水性树脂作卫生材料已经普及，成为日常生活的一种基本材料。用于卫生材料的高吸水性树脂要求吸水速度快，吸水量大，吸水后形成的凝胶有一定强度，加压保水性好、尽可能高的生理盐水的吸液倍率，并且吸水树脂吸水后表面干爽性好。水溶液聚合法经粉碎得到的高吸水性树脂一般粒径在100μm—1000μm之间，粗细粉末混杂在一起，在吸水时，细的颗粒由于表面积更大，吸水速度快，优先膨胀形成凝胶，这些凝胶包裹在粒径较大的树脂颗粒周围，形成“生面团”，阻止水快速向大粒径颗粒内部渗透，既影响了吸水速度，也降低了吸水后颗粒的干爽性。这种粉碎所得的“初产品”基本不具备满意的使用价值。虽然有文献表明改变交联剂可以增加树脂的吸水速率，但这种方法对卫生材料用的树脂增加的吸水速率是不明显的。国内外的研究表明，通过引入表面处理的工艺，对吸水树脂颗粒的表面进行第二次交联，形成外部交联度高，内部交联度低的“核壳”结构，可以极大地改善吸水后颗粒的干爽性、保水性。在增加的这种后处理过程中使用亲水性的小分子物质，同时加快了水在颗粒间和颗粒内的传导速度，使吸水速度提高很多。虽然这种后处理对粒子表面交联形成“核壳”结构，限制了树脂颗粒自由膨胀能力，但能够使树脂在压力下吸收能力提高而得到补偿。
近年来在缓控释药物中作为药物的骨架载体的合成类亲水性高分子有相当一部分属于高吸水性树脂。在该领域享有盛名的美国古立德公司（Goodrich Corp）的系列交联丙烯酸聚合物carbopol就是缓控释骨架材料的典范。聚丙烯酸类的高吸水性树脂有良好的生物相容性、生物粘附性，发达国家近十几年来采用这类材料制备的靶向给药系统（targeting drugsystem.TDS or Targeted Drug Delivery System.TDDS）巴布剂得到了广泛的发展。把中药提取物做成巴布剂，近几年在中国也有了广泛的发展。高吸水性树脂作为医药释放材料的优势是可以通过调节分子结构，调节载药量，控制药物释放的速度。巴布剂采用高吸水性树脂类的亲水性高分子为药物载体材料，该剂型在患者皮肤上易揭下、无残留、不痛苦，药物的储量较大，完全可以取代采用毒性铅丹收膏的传统中药外用制剂“狗皮膏药”。
采用悬浮聚合工艺制备的微米级交联聚丙烯酸树脂，通过调整其功能单体的组成，还可以做成口服片剂的缓控释骨架材料；也可以制成药片的pH敏感特性包衣材料，使包衣具有选择的胃溶性或者肠溶性，令人满意的解决了许多药物的药剂相难题。可以说这类材料的应用引发了现代药物制剂学上的一场革命，如今，市场上绝大多数口服药片的薄膜糖衣已经换为外延意义上的pH敏感高吸水性树脂或者水溶性高分子。
张辉等探索了聚丙烯酸型高吸水树脂用于口服缓泻作用，得出结论：聚丙烯酸型高吸水树脂在一定剂量下具有缓泻作用。
用作医学检查的B超耦合剂，早期曾经一度使用液体石蜡或者硅油，不仅造成患者的衣物容易污染、不易从被检部位擦除，也容易造成超声塑胶探头被有机物溶胀。为避免这些缺陷，发展了类如羧甲基纤维素钠水溶性高分子复配体系替代。当高吸水性树脂发明以后，由于这种材料良好的增稠性、超声传导性、触变性、黏附性、易清除性，迅速发展为超声耦合剂的专用材料。用作增稠剂在工业上相当成功的例子是织物印花浆料[12]，该类材料的出现替代了曾经一度使用的易霉变淀粉类印花浆料。此类高吸水性树脂多采用悬浮聚合方式制备出微米级别的细小颗粒，能够与水形成良好的黏合物。
第2节 农林、园艺方面的应用
水是农林业的基本条件。世界虽然已经有60多亿人口，但并不缺乏土地。真正缺乏的是可以满足适合耕作条件的水源，只要有充足的淡水，目前世界上最起码可以拓展一倍以上的适耕土地。当然在严重缺乏降水的区域，我们无计可施。不过世界上有许多地方不是得不到足够的降水，而是降水期的严重分布不均。如果能够找到合适的方法对不均衡降水进行有效的调控，这对一些地区是具有非常意义的。高吸水性树脂具有高吸水、高保水、缓释水的作用，为降水分布不均的地区调控水分提供了一种新渠道。
研究表明，高吸水性树脂的保水性能：SAP吸水后成为凝胶，水分在自然条件下蒸发速度明显减慢，加压也不易离析，保水能力很强。对于SAP保水性能的持水势曲线的研究揭示了其保水特性。在恒温条件下对美国Polysort公司商品进行的蒸发试验表明，在试验的第17 d，1.2%树脂处理过的土壤含水率比不施用SAP的土壤高出近一个数量级。周锰等在测试淀粉接枝物的保水性能时，将其在转速为4000 r/min的离心机中离心1 h后，保水率仍高达97%，证实其具有卓越的保水性能。
欧美的发达国家从事农业劳动的人口只有3-5%，在这些国家一个农民平均耕种管理1000亩以上的土地作物是普遍的。大规模的农业机械化依赖于符合按照工业标准筛选的种子、化肥和农药。高吸水性树脂在这些农业生产资料上都有广泛的用途并产生积极的效果。比如欧美国家的种子几乎全部采用种衣技术，把一些成膜材料作为载体携带农药、微量元素、植物生长调节剂（植物激素）包裹在种子的表面，提供种子发芽生根、出苗幼稚阶段的保护和营养，有效的实现苗全、苗壮。种衣剂中加入一些高吸水性树脂，可以为种子发芽出苗阶段创造一个合适的微环境，对种子生长提供有利的条件。我国的农业机械化程度低，种衣、缓释控释肥料在我国使用尚不及10%，还有相当大的市场。研究高吸水性树脂作为农业功能材料有较大的市场，当然也有比较多的技术问题需要解决。
由于SAP的价格应用在农田保水调节墒情还不能取得良好的经济效益，所以在农林领域的应用几十年来还处于试探性应用阶段，一般农林领域还需要继续探索降低成本的方案。SAP在某些经济作物或者人工栽培上，可以获得良好的投入产出效益。比如在探索某些品种的蘑菇人工栽培上，使用少量的SAP 可降低劳动强度，使产量提高。
我国土地辽阔，有大面积的沙漠及干旱、半干旱区域。改造治理沙漠、防止水土流失、提高干旱半干旱地带的可耕作性，为高吸水性树脂绿化祖国再造秀美山川、提高作物产量提供了用武之地。研究者发现，在农业上应用高吸水性树脂不仅可以减少灌溉水的损耗、降低植物的死亡率、提高土壤的肥力、加快作物的生长速度、增加作物的产量，而且可使土壤形成团粒结构，增加土壤的透水性、透气性、降低土壤的昼夜温差。同时与肥料、农药作用可使它们缓慢释放、增加肥料和农药的利用率和有效性。另外，树脂的使用减缓了传统农药及化肥对环境的污染，有益于净化环境。用于耕作的高吸水性树脂可以是薄膜状、凝胶状和泡沫状，高吸水性树脂吸水后，保存在苗床下面的适当位置，利用毛细作用，逐渐供给植物水分，这样可以达到缓释水分的作用。对我国特别是西北、华北的干旱、半干旱地区而言，高吸水性树脂的节水、保水、抗旱保苗、改良土壤、促进植物生长的特殊性能，将越来越受到广大农民和科技工作者的关注。
第3节 建筑材料方面的应用
目前，高吸水性树脂在建材工业中主要应用于止水堵漏、防结露、调湿除湿、建材涂料、提高建筑工效等方面。
第4节 其它方面的应用
除以上几个方面外，高吸水性树脂在日用化工、石油工业、环保工业、纤维工业、电子工业等方面同样具有广阔的应用。在日常生活中如食品保鲜剂、化妆品添加剂、香水缓释剂、油田处理剂等方面高吸水性树脂均发挥了巨大的作用。
现代通讯技术的光缆，采用光纤作为信息的传递导线。光纤对含有羟基的物质极其敏感，将极大的增加光损失，降低光信号的传递距离。虽然现代的光缆采取了塑料护套、铁皮护套以及使用阻水油膏等多种保护措施，但光缆如果有意外因素导致塑料护套受损后，水作为有羟基的物质由于毛细作用会在光缆中以数千米的迁移能力纵向渗入光缆内部，对光缆造成严重的、甚至灾难性的致命破坏。高吸水性树脂应用在光缆中完美的解决了这个曾经限制光缆技术的难题。将适量的高吸水性树脂粉末夹在两层薄的无纺布中间，制作成“阻水带”，将之缠绕在光缆内光纤线组与外铁皮中间，当光缆局部破损后，如果有水进入，阻水带中的高吸水性树脂粉末将迅速膨胀压紧光纤线组的空隙，将水迁移的毛细通道阻断。
由于SAP所具有的一些不同于传统材料的特点，高吸水性树脂在上世纪50年代以来就引起了学术界及产业界的高度重视，无论是基础研究的科研论文还是应用专利均增长极快，在20世纪九十年代末，仅日本关于SAP的相关专利就有3000多件。虽然SAP在生产生活的许多领域都获得了长足的发展，但是目前80-90%的产品应用于婴儿纸尿裤、妇女卫生巾、成人失禁垫片等生理卫生材料。
在煤炭阻燃、煤矿防爆，隧道、堤坝遇水膨胀橡胶，防火灭火剂等领域的应用，解决了以前许多难以解决的问题，产生了巨大的经济效益。虽然在精细领域的用量所占的比例并不高，是由于精细领域对产品的性能指标要求比较特殊，要研究解决的具体技术细节较多。