高吸水性樹(shù)脂(英文名為SuperAbsorbentResin，簡(jiǎn)寫(xiě)為SAR)，或者稱(chēng)為高吸水性聚合物(英文名為 SuperAbsorbentPolymer，簡(jiǎn)寫(xiě)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(shù)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(duì)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(shù)脂的開(kāi)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(lái)。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(shù)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(guó)家在這方面的需求不斷增長(zhǎng)，各國(guó)紛紛擴(kuò)大生產(chǎn)，增加研究和開(kāi)發(fā)力度。高吸水性樹(shù)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(shù)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(shù)脂在沙漠治理方面的應(yīng)用更是具有無(wú)可估量的社會(huì)效益。由此可見(jiàn)進(jìn)一步開(kāi)發(fā)高吸水性樹(shù)脂仍然有很重大的意義。
1.國(guó)外狀況
高吸水樹(shù)脂的研究開(kāi)發(fā)始于20世紀(jì)60年代后期。1966年美國(guó)農(nóng)業(yè)部北方研究所Fan-ta等進(jìn)行了淀粉接枝丙烯腈的研究，從此開(kāi)始了高吸水樹(shù)脂的發(fā)展。 Fanta等在論文中提出：淀粉衍生物的吸水性樹(shù)脂具有優(yōu)越的吸水能力，吸水后形成的膨潤(rùn)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(guò)以往的高分子材料。該樹(shù)脂最初在HenkelCorporation工業(yè)化成功，其商品名為 SGP(StarchGraftPolymer)。1971年GrainProcessing公司以硝酸鈰鹽作引發(fā)劑，采用丙烯腈接枝在淀粉或纖維素上的方法合成出高吸水樹(shù)脂。在這一時(shí)期，美國(guó)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(kāi)發(fā)出了高吸水樹(shù)脂，德國(guó)、法國(guó)等世界各國(guó)對(duì)高吸水樹(shù)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(guó)和日本。此后，國(guó)外對(duì)SAP的研制、生產(chǎn)和應(yīng)用便以驚人的速度發(fā)展起來(lái)。1978年日本實(shí)現(xiàn)了SAP工業(yè)化生產(chǎn)。
高吸水樹(shù)脂的生產(chǎn)與消費(fèi)增長(zhǎng)很快，1980年，世界高吸水性樹(shù)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(guó)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(shù)脂的主要生產(chǎn)廠家有法國(guó)Atofina公司和 SNFFloerger公司，比利時(shí)的BASF公司和NipponShokubai公司，德國(guó)BASF公司、Stockhausen公司和Dow化學(xué)公司、英國(guó)IndustrialZeolite公司等。
美國(guó)是世界上最大的高吸水性樹(shù)脂消費(fèi)國(guó)，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(shù)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(shù)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(cè)，2005年世界高吸水性樹(shù)脂的消費(fèi)量將達(dá)到1000～1100kt，消費(fèi)量年均增長(zhǎng)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(shù)脂的應(yīng)用領(lǐng)域也必將不斷擴(kuò)大。1973年美國(guó)UCC公司開(kāi)始將高吸水樹(shù)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(guó)等也展開(kāi)了吸水性樹(shù)脂的應(yīng)用研究�，F(xiàn)在，高吸水樹(shù)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。