Ⅰ 高分子吸水樹脂的制備
制備方肢則法 逆向懸浮聚合法 水溶液聚鏈大合法 外觀棚飢豎 葡萄串狀 不規則 吸收後SAP強度 弱 弱-強 代表廠家 住友SAP 台塑保SAP
Ⅱ 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
摘虧山舉要: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作為一種很有銷碧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的生唯液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。
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參考文獻:
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Ⅲ 高吸水樹脂的制備方法
現在生產制備SAP兩種技術,方向懸浮聚合與溶液聚合。具體網路文庫都有,原料就是丙烯酸鈉
Ⅳ 求高吸水性樹脂工藝比較
高吸水性樹脂工藝比較
高吸水性樹脂(SPA)又稱超強吸水劑,是一種新型的功能高分絕廳逗子材料。吸水倍數可達自身質量的數百乃至數千倍。最早的高吸水性樹脂是1974年美國學業部北方研究所研製的澱粉接枝丙烯腈共聚物的水解物,但20世紀80年代初卻是日本的高吸水性樹脂開發技術占據了主導地位。雖然高吸水性樹脂的開發時間較短,但各方面發展非常快,如1983年世界總產量為6000t,到1987年僅日本的產量就達到了36000t;目前全世界生產高吸水性樹脂的廠家達30-40個,主要分布在日本、美國及歐洲;產品從澱粉接枝丙烯腈發展到澱粉接枝丙烯酸、交聯纖維素類、聚丙烯酸鹽、共聚物水解、聚醚、聚氨酯等類;高吸水性樹脂的吸水率從80年代的百倍提高到目前的四五千倍。我國開展高吸水性樹脂研製的時間較短(20世紀80年代初開始),但研究、生產單位已達數十家,高吸水性樹脂的專利已達數十種。1999年的累計產量已達近千噸,但仍存在品種單一、質量參差不齊等問題,缺少高功能的產品,某些含量的指標偏高。目前世界上佔主導地位的是聚丙烯酸鹽類高吸水性樹脂。
1 高吸水性樹脂生產方法
1.1 天然高分子的接枝
通過天然高分子的接枝改性合成的高吸水性樹脂的優點是成本較低、產物超過使用周期可以分解,缺點是工藝復雜、產品易腐敗,強度較差。天然高分子的接枝主要有以下幾種方法。
澱粉-丙烯腈接枝共聚物:澱粉-丙烯腈接枝共聚物的水解產物是世界上第一個開發的高吸水性樹脂。特點是吸水倍數高(1000-3000倍)、成本低。缺點是水解工藝比較復雜,乾燥效率低。合成所用的硝酸鈰銨是至今澱粉接枝不飽和單體最有效的引發劑,其工藝過程為:澱粉糊化→冷卻→接枝共聚→加壓水解→冷卻→酸化→離心分離→中和→乾燥→成品包裝。如果採用三價錳鹽-硫酸亞鐵銨雙氧水組成的復合引發體系,則接枝效率可達95%。合成時需要控制引發劑用量、加入方式、溫度、澱粉種類和丙烯腈用量等。但關鍵是控制共聚物的皂化方法和皂化程度。
澱粉-混合單體的接枝共聚物:即在澱粉上除了接枝丙烯腈外,還可以接枝丙烯、甲基丙烯酸、丙烯酸、丙烯醯胺等單體。其優點是進一步提高產物的吸水倍數,此外,如採用顆粒澱粉,可省去糊化工序,縮短皂化時間,產品容易過濾、分離、清洗、貯存。
澱粉-聚丙烯酸鈉的接枝共聚物優點是將澱粉和聚丙烯酸鈉水溶液在加熱條件下進行混煉,即過程力化學接枝形成產物。
纖維素的接枝共聚物:即將丙烯腈等單體分散在纖維素漿液中,在鈰鹽引發劑的作用下進行接枝共聚,再加壓水解。其優點是:雖然吸水倍數不如澱粉類共聚物,但可製成高吸水性織物,可與纖維混紡,改善最終產品的吸水性能。
天然高分子羧甲基化:特點是控制羧甲基化的程度,交聯後可得吸水性不同的產物。
1.2 交聯水溶性合成樹脂
以水溶性合成樹脂為原料合成高吸水樹脂是目前的主導,其優點是克服了天然高分子接枝後改性的不足,並且原料豐富,缺點是成本偏高。具體合成方法為:
聚乙烯醇的交聯改性:主要通過酸並賣酐的交聯,並引入-COONa基團。特點是吸水性能可調。
聚丙烯醯胺的交聯改性:主要通過輻射引發或引發劑引發磷酸、馬來酸酐、鄰苯二甲酸酐等與聚丙烯醯胺交聯,如採用丙烯酸鈉與丙烯醯胺共聚交聯,可得吸水量可達2000g/g的高吸水性樹脂。
聚丙烯腈的改性:主要是通過丙烯腈與甲基丙烯酸、N-羥甲基丙烯醯胺進行共聚、紡絲、再硫酸浸漬製得纖維狀吸水樹脂。
聚丙烯酸的改性:主要是通過丙烯酸鹽類單體的水溶液聚合或反相懸浮聚合製得,其產量是最大的。交聯方法可以採用伏滲交聯劑交聯、自身交聯、離子交聯等方法。
2 高吸水性樹脂的應用
2.1 在農業與園藝方面的應用
用於農業與園藝方面的高吸水性樹脂又稱為保水劑和土壤改良劑。我國是世界上缺水較嚴重的國家,因此,保水劑的應用就顯得越來越重要,目前國內已有十幾家科研院所的研製高吸水性樹脂產品用於糧、棉、油、糖、煙、果、菜、林等60多種植物上進行應用試驗,推廣面積超過7萬多公頃,並在西北、內蒙等地利用高吸水性樹脂進行大面積防砂綠化造林。用於這方面的高吸水性樹脂主要是澱粉接枝丙烯酸鹽聚合交聯物和丙烯醯胺-丙烯酸鹽共聚交聯物,其中鹽已由鈉型轉向鉀型。使用的方法主要有拌種、噴撤、穴施、或用水調成糊狀後浸泡植物根部。同時,還可以利用高吸水性樹脂對化肥進行包衣後施肥,充分發揮化肥的利用率,防止浪費和污染。國外還利用高吸水性樹脂作為水果、蔬菜、食品保鮮包裝材料。
2.2 在醫用、衛生方面的應用
主要用作衛生巾、嬰兒尿布、餐巾、醫用冰袋;用於調節環境氣氛的膠狀日用芳香材料。用作軟膏、霜劑、擦劑、巴布劑等的基質醫用材料,具有保濕、增稠、皮膚浸潤、膠凝的作用。還可以製作成控制葯物釋放量、釋放時間、釋放空間的智能載體。
2.3 在工業方面的應用
利用高吸水性樹脂高溫吸水低溫釋放水的功能製作工業防潮劑。在油田採油作業中,尤其老油田的採油作業,利用超高相對分子質量的聚丙烯醯胺的水溶液進行驅油效果非常好。還可以用於有機溶劑的脫水,尤其對極性小的有機溶劑其脫水效果十分顯著。還有工業用的增稠劑、水溶性塗料等。
2.4 在建築方面的應用
在水利工程使用的遇水快速膨脹材料,是純粹的高吸水性樹脂,主要用於汛期大壩洞的堵漏、地下室、隧道、地鐵預制縫的堵水;用於城市污水處理和疏竣工程的泥漿固化,以便於挖掘和運輸等。
高吸水性樹脂基本成本核算
廣泛用於農業、工業、生活領域,極具發展前景的國內高吸水性樹脂行業,由於反傾銷後原材料市場形成壟斷,價格暴漲,導致30多家高吸水性樹脂企業紛紛倒閉、停產,與此同時,國外產品趁機大量湧入國內市場。
反傾銷後丙烯酸價格驚人上漲
作為國內生產丙烯酸及酯的最大生產企業——北京東方化學工業集團(以下簡稱東方化工)、上海高橋石化丙烯酸廠、吉聯(吉林)石油化學有限公司,針對國外出口丙烯酸酯的大量低價傾銷行為提起了反傾銷調查。2001年6月和2003年4月,國家先後公布了對原產日本、美國、德國,及韓國、印尼、馬來西亞和新加坡等進口丙烯酸酯的反傾銷案終裁決定。三家企業獲得了反傾銷的勝訴。
據了解,近10年來,我國丙烯酸工業發展很快,但仍不能滿足迅速增長的市場需求。國內自給率呈逐年下降趨勢,由1996年的80%降至2001年的44%,對進口依賴度相應由20%增加到56%。
實行反傾銷措施後,國內丙烯酸由原來的供過於求,一下變為奇貨可居,其價格出現了驚人的上漲:東方化工乙烯產品出廠價格報單顯示,從2003年七八月份至今年2月,丙烯(基礎原料)單價一直穩定為5700元/噸,但丙烯酸酯的最高價格為每噸17000元,上漲了1倍。而相關產品丙烯酸,由最低時的每噸6750元漲至21600元,上漲約3倍。
化工專家介紹,東方化工等三家企業的丙烯酸酯產品在市場上佔有絕對優勢,它們同時又是丙烯酸的僅有生產廠家。反傾銷後,由於利潤較低,國外已基本不再向我國出口丙烯酸。面對旺盛的市場需求,三家企業生產能力有限,對丙烯酸的價格又具備排他性。在這種情況下出現的大大超出成本的反常提價行為,令丙烯酸下游產業、高吸水性樹脂行業難以為繼。
下游企業遭受「滅頂之災」
投資達5000萬元的唐山博亞科技工業開發有限公司,是全國最大的保水劑生產示範基地,如今企業已經停產半年。財務主管任海霞說:「去年八九月份,丙烯酸價格往上猛躥,實在太離譜了,我們的產品賣一噸要賠3000多元,賣得越多,賠得就越多,不停產拖不下去了。原料廠家獲得這樣的超額利潤不正常。」
另一家被迫停產的陝西漢中樹脂有限公司,也是一家國有企業,去年丙烯酸價格漲到1.3萬元左右,就無力生產了。總經理隆建民說:「我們1989年就正式出高分子產品,到2000年占據了比較大的市場份額,光設備投入就有500萬元。誰想到,市場剛剛發育並替代了進口,就遭致『滅頂之災』,職工放假8個多月了。」
目前我國高吸水性樹脂生產企業有近40家,年產能力3萬噸,但產量不到3000噸。國有企業尚且如此遭遇,由於原料供應不能保證,且價格大大超出企業承受能力的民營企業更是紛紛倒閉關門。
唯一苦苦支撐的濟南昊月樹脂有限公司,曾占據國內高分子吸水樹脂銷售市場的30%份額,是東方化工的丙烯酸大客戶,幾度全面停產,各項經濟損失近500萬元。這家企業自今年2月先後向商務部、發展改革委等提出反壟斷調查,到目前沒有明確結果。
昊月公司總經理楊志亮說:「最初丙烯酸價格飛漲,我們覺得是原材料丙烯價格上漲所致,然而,經過認真調查發現,丙烯的價格一直很穩定,而丙烯酸價格暴漲,廠家利用的正是他們供不應求的趨勢及絕對的支配地位,是明顯的不正當競爭。」
對下游企業的這些遭遇,東方化工銷售部工作人員的說法是,由於一段時間以來石油、水、煤價格普遍上漲,加之丙烯酸類產品一直供不應求,多重因素作用其價格「隨行就市」,國際上也是如此。至於高吸水樹脂企業的停產、倒閉,這是市場的正常「洗牌」行為。
國外廠商進貨量迅速上漲
企業負責人普遍反映,丙烯酸類項目都是國家巨資投入,發展改革委嚴格審批,目的就是考慮整個產業的配置,實現進口替代。可如今企業利用國家的保護政策,只顧自己生產,而無視下游廠商的死活,最終還是讓國家財產和行業發展受損。
據國外一些企業駐中國代表處透露,今年高分子吸水樹脂的進貨量上漲了5倍。日本、韓國企業紛紛湧入,開始都採用平價供應策略,沒想到國內競爭對手沒有了,價格最近開始上漲。記者在調查中了解到,像天津小護士、重慶絲爽、四川吉慶衛生用品有限公司,自去年底以來,已紛紛轉向採用進口商的產品。
化工專家表示,化工類產品實際是個鏈條產業。丙烯酸的漲幅過高,導致國內吸水性樹脂企業萎縮、垮掉。昂貴的化工設備不用,老化是很快的,這些還都是有形損失,而無形損失呢?我國有三四億人使用衛生巾,失去這樣大的市場太可惜了。
反傾銷是把「雙刃劍」
著名反壟斷法專家、對外經濟貿易大學博士生導師黃勇教授認為,我國雖然沒有反壟斷法,但相關精神在反不正當競爭法和價格法中都有體現,問題是很多關鍵的技術性衡量指標無法可依。高吸水樹脂行業的遭遇,反映出反壟斷與反傾銷也存在協調問題,特別是要防止對原材料產品佔有壟斷地位的企業借機抬高價格,使相關產業的發展受損。
一般而言,判斷其行為是否發生壟斷,有三個構成要件:一是企業是否占市場支配地位;二是企業之間是否有共謀,可從其價格上漲趨勢、後果等進行推定;三是在一定時期內不正當地維持高定價。市場支配地位很好判斷,但是否濫用就要進行更細致的調查。需要明確一點,各國的反壟斷法不是反占市場支配地位的企業,而反的是對其支配地位的濫用行為,因而,國家應加快出台反壟斷法。
黃勇教授同時指出,反傾銷也是一把「雙刃劍」,實施這項措施,特別是對化工類原材料產品,要進行上下游及相關產品的成本核算。丙烯酸酯反傾銷,維護了國內幾家企業的利益,但相關產業卻瀕臨倒閉。這是令人深思的,表面上我們奪回了丙烯酸酯市場,但又拱手相讓了高分子樹脂市場。不管是反傾銷還是反壟斷,要建立制度性的溝通和協調機制,最終目的是維護公平的競爭格局,保護消費者福利的整體提高。
Ⅳ 高分子吸水樹脂用什麼提煉出來
高分子吸水樹脂
一種以澱粉為基礎原料、以硝酸鈰銨為化學引發劑、以丙烯腈為單體制備高吸水樹脂的有效方法。所得產品可吸自身重量1362倍毀豎的蒸餾水,92倍的0.9%的食鹽水。
澱粉是植物體中貯存的養分,貯存在種子和塊莖中,各類植物中的澱粉含量都較高,大米中含澱粉62%~86%,麥子中含澱粉57%~75%,玉蜀黍中含澱粉65%~72%,馬鈴薯中則含澱粉不到20%。澱粉是食物的重要組成部分,咀嚼米飯等時感到有些甜味,這是因為唾液中的唾液澱粉酶將纖賣大澱粉水解成了二糖--麥芽糖。食物進入小腸後,還能被胰腺分泌出來的唾液澱粉酶和腸液水解,形成的葡萄糖(單糖)被小腸絨毛吸收,成為人體組織器官的營養物。支鏈澱粉部配宏分水解可產生稱為糊精的混合物。糊精主要用作食品添加劑、膠水、漿糊,並用於紙張和紡織品的製造(精整)等。
Ⅵ 在線如何添加高吸水性樹脂
步驟如下。
1、准備好所需的高吸水性樹脂和水。
2、將高吸水性樹脂逐漸加入水中,攪拌均勻。
3、等待一段時間,讓高吸水性樹脂充分吸收水分,芹盯膨脹至最大。
4、根據需要,將高吸水性樹脂水凝膠或混合到梁搜其他材料橡首歷中使用。
Ⅶ 高吸水性樹脂的制備方法
引入功能團,含多個-NCO基、羥基、羧基的,也可以製成水性的樹脂
Ⅷ 誰給找份介紹一種高分子材料的論文,3000字左右的,最好這種材料新型的
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高吸水性樹脂(英文名為Super Absorbent Resin, 簡寫為SAR),或者稱為高吸水性聚合物(英文名為Super Absorbent Polymer,簡寫為SAP),是一種含有羧基等強親水性基團並具有一定交聯度的水溶脹型高分子聚合物。與傳統吸水材料如海綿、纖維素、硅膠相比,它不溶於水,也不溶於有機溶劑,卻又有著奇特的吸水性能和保水能力,同時又具備高分子材料的優點。高吸水性樹脂的吸水量高,可達到自重的千倍以上,而且保水性強,即使在受熱、加壓條件下也不易失水,對光、熱、酸鹼的穩定性好,還具有良好的生物降解性能。
高吸水性樹脂的開發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。它能夠吸收並保持自身質量數百倍乃至數千倍的水分或都數十倍的鹽水,並且能夠保水貯水,即使加壓也很難把水分離出來。這是由於其分子結構上帶有大量具有很強親水性的化學基團,而這些化學基團又可形成各種相應的復雜結構,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的親和力使它在個人衛生用品方面得到廣泛應用,並在農業、土木建築、保鮮材料、改造環境等方面的應用也顯示出廣闊的前景。如嬰兒紙尿片、老年失禁紙尿片布、婦女用衛生巾等,廣大發展中國家在這方面的需求不鎮襪冊斷增長,各國紛紛擴大生產,增加研究和開發力度。高吸水性樹脂作為通訊電纜的防水劑、濕度調節劑、凝膠轉動裝置、活體酶載體、人造雪等方面也得到了大量的研究和應用。高吸水性樹脂在農藝園林方面的應用也已表現出令人鼓舞的前景,它有利於節水灌溉、降低植物死亡率、提高土壤保肥保水能力、提高作物發芽率等。高吸水樹脂在沙漠治理方面的應用更是具有無可估量的社會效益。由此可見進一步開發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始於20世紀60年代後期。1966年美國農業部北方研究所Fan-ta等進行了澱粉接枝丙烯腈的研究,從此開始了高吸水樹脂的發展。Fanta等在論文中提出:澱粉衍生物的吸水性樹脂具有優越的吸水能力,吸水後形成的膨潤凝膠體保水性很強,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Henkel Corporation工業化成功,其商品名為SGP(Starch Graft Polymer)。1971年Grain Processing公司以硝酸鈰鹽作引發劑,採用丙烯腈接枝在澱粉或纖維素上的方法合成出高吸水樹脂。在這一時期,美國Hercules、National Starch、General MillsChemical,日本住友化學、花王石鹼、三洋化成工業等公司相繼成功開發出了高吸水樹脂,德國、法國等世界各國對高吸水樹脂的制備、性能和應用等領域也進行了廣泛的研究,並取得大量成果。其中成效最大的是美國和日本。此後,國外對SAP的研製、生產和應用便以驚人的速度發展起來。1978年日本實現了SAP工業化生產。
高吸水樹脂的生產與消費增長很快,1980年,世界高吸水性樹脂生產能力約為5 kt/a,1990年增加到207 kt/a,1999年猛增到1292 kt/a。目前,世界SAP的最大生產商是日本觸媒化學公司,其次是Deggusa/Huels集團的Stockhausen公司,第三位是美國Amcol公司的全資子公司Chemdal公司,這3家公司合計能力約佔世界總能力的47.2%。歐洲高吸水性樹脂的主要生產廠家有法國Atofina公司和SNF Floerger公司,比利時的BASF公司和Nippon Shoku公司,德國BASF公司、Stockhausen公司和Dow化學公司、英國Instrial Zeolite公司等。
美國是世好拿界上最大的高吸水御宏性樹脂消費國,消費量約為280 kt,約佔世界總消費量的35.0%。歐洲高吸水性樹脂的消費量約為200 kt,約占總消費量的25.0%;日本高吸水性樹脂的消費量約為80 kt,約佔世界總消費量的10.0%;其他地區的消費量約佔30.0%。根據預測,2005年世界高吸水性樹脂的消費量將達到1000~1100kt,消費量年均增長速度為3.8%~5.5%。
隨著其產品多樣化及性能的提高,高吸水樹脂的應用領域也必將不斷擴大。1973年美國UCC公司開始將高吸水樹脂應用於農業方面,接著又擴展到農林園藝的土壤保水、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用研究。現在,高吸水樹脂已經廣泛應用於農林園藝、醫療衛生、建築材料、石油工業、食品行業、日用品行業、人工智慧材料等各個領域。
2 國內狀況
國內高吸水性樹脂的研究工作起步較晚,始於20世紀80年代初,與國外相比,我國高吸水性樹脂的研究開發與應用相對比較緩慢,2004年我國高吸水性樹脂的生產能力也只在30kt/a左右,生產企業近30家,但規模都不大,生產能力在1kt以上的僅7家。
國內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、吉林石油化工研究所、中國科學院化學所、中國科學院蘭州化學物理研究所、廣州化學所、天津大學、北京化工大學、廣東工業大學化工研究所等,這些單位的工作大都著重於水性樹脂的合成研究。在應用方面,吉林、黑龍江、新疆、河南等省把高吸水性樹脂應用於農業生產中取得了較為可喜的成就。目前,國內高吸水劑的研究工作絕大部分仍處於實驗室階段,有的已轉入中試階段,但工業化的很少,主要還是依靠進口。
目前,在我國高吸水性樹脂大部分為進口產品,進口價為1.5-l.8萬元/t。國內高吸水性樹脂生產成本在1.2-1.5萬元/t,售價為1.8-2.2萬元/t。預計到 2010年國內高吸水性樹脂的需求量將達到100kt。
在我國吸水樹脂的消費主要以衛生用品應用為主。在今後我國吸水樹脂應用方面衛生材料仍是主流,其需求量還將不斷增大。由於我國水資源十分貧乏,水土流失嚴重,荒漠化土地日趨擴展;並且我國正處於工業化、城市化的加速發展階段,城市草坪業和花卉業將有巨大的發展空間。吸水樹脂作為土壤改良劑,保水保肥劑,種子及苗木移植塗覆劑在農業、林業、園林綠化、改造沙漠等方面將起著重要的作用,有關專家認為,再經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、農葯、地膜之後最受廣大農民歡迎的農用化學品之一,其市場前景十分廣闊。
高吸水性樹脂是一種發展迅速的新材料,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的研究已經取得了巨大的進展,但是我國SAP的生產及應用均落後於發達國家,迫切需要快速發展。我國地大物博,土壤沙漠化嚴重, SAP在農業上的應用具有巨大的潛力,加強對具有抗旱保墒,且具有緩釋肥功能的綠色環保型SAP的研究,建立以多功能新型SAP為中心的完整化學抗旱、節水、保水技術體系,並開展大面積的示範推廣也是今後研究的重點。此外,目前應用於工業化生產的SAP大多是丙烯酸鹽類,原料成本高,不利於大范圍應用。加強對非金屬礦物/保水復合材料的研究,同時研究簡化生產工藝,減少聚合後半成品水分含量從而減少產成品乾燥時間和乾燥能耗,對於降低SAP成本,擴大SAP應用范圍具有重要意義。另外,應該盡快利用原料和市場需求兩個優勢,引進國外先進技術,並依託國內科研力量進行開發,建設經濟規模工業化裝置,以便迅速佔領這一高增長的市場。http://emuch.net/bbs/viewthread.php?tid=1769869&fpage=2