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我国高吸水树脂的应用前景及用途的立项报告

来源:中经纵横 更新日期:2018-12-06 14:24:07

报告内容

第一节 高吸水树脂的定义

高吸水树脂(Super Absorbent Polymer,SAP)是一种新型功能高分子材料,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。(立项报告)

第二节 高吸水树脂的应用前景

从我国的农业生产环境和生态恢复等客观条件来看,高吸水树脂市场前景良好,其原因如下:其一,近年来,全球干旱面积在扩大,在旱涝病虫害等灾害中,旱灾已经成为对农作物影响最大的天灾;其二,我国水资源紧缺,而且水资源分布不均匀。

高吸水树脂有巨大的市场需求,但没有在我国广泛应用其制约因素如下:

(一)理论吸水倍率高,实际使用效果差

在实际使用过程中,金属离子和环境的ph等因素对其吸水保水性能有显著影响。在纯水中高吸水树脂在高盐碱地区的实际使用过程中仅有几十倍甚至几倍的吸水能力。

(二)一次吸水倍率高,而反复使用性能差

高吸水倍率的树脂,因交联强度低,反复使用性能差,如粉末状的保水剂吸水后呈糊状,透气差,造成板结土壤;反复使用性能提高后,树脂的吸水倍率又较低,因此如何协调好二者之间的关系是需要进一步解决的关键。

(三)成本高,功能单一

目前高吸水性树脂的价格偏高,淀粉类一般具有较高的吸水倍率但是其耐盐碱性差,凝胶差,使用寿命短,纤维素类有良好的耐盐碱性,但是其吸水倍率差。所以农用高吸水树脂的高性能化、复合化和低成本成为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应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。

第三节 高吸水树脂的发展

高吸水聚合物是上世纪60年代末发展起来的。1961年美国农业部首次将淀粉接枝于丙烯腈,制成一种超过传统吸水材料的 HSPAN淀粉丙烯腈接枝共聚物。1978年日本率先将高吸水聚合物用于一次性尿布,从此引起了世界各国科学工作者的高度重视。上世纪70年代末,美国提出用放射线处理交联各种氧化烯烃聚合物,合成了非离子型高吸水聚合物,其吸水能力达到2000倍,从而打开了合成非离子型高吸水聚合物的大门。1983年,日本又采用丙烯酸钾在甲基二丙烯酰胺等二烯化合物存在下,进行聚合制取高吸水聚合物。之后,又连续制成了各种改性聚丙烯酸和聚丙烯酰胺组合的高吸水聚合物体系。上世纪末,各国科学家又相继进行开发,使高吸水聚合物在世界各国迅速发展。

国内高吸水树脂的研究工作起步较晚,始于20世纪初,经过多年发展,全国已有30多家单位从事超强吸水树脂研究。其在我国经历了剖析仿制、跟踪研发和自主创新三个阶段。20世纪中后期,经过众多研究单位和努力,取得了一批成果。90年代中后期,研究工作的深入,开发发展较快,生产一系列农用高吸水树脂,并在节水农业等方面得到了应用。

第四节 高吸水树脂的用途

高吸水聚合物用途广泛,应用前景非常广阔。目前其主要用途仍然是卫生用品,约占市场总量的70%左右。由于聚丙烯酸钠高吸水树脂吸水能力很大,并具有优异的保水性能,所以作为土壤保水剂在农业、林业方面应用范围很广。如果在土壤中加入少量的高吸水性聚丙烯酸钠,就能提高某些豆类的发芽率和豆苗的抗旱能力,使土壤的透气性能增强。另外,由于高吸水树脂的亲水性及优良的防雾性和抗结露性能,所以又可作为新的包装材料。利用高吸水聚合物独特性能制成的包装薄膜可有效地保持食品鲜度。在化妆品中加入少量的高吸水聚合物,还可使其乳液粘度增大,是一种理想的增稠剂。利用高吸水聚合物只吸水不吸油或有机溶剂的特点,在工业上又可作为脱水剂。

由于高吸水聚合物具有无毒、对人体无刺激性、无副反应、不引起血液凝固等特点,近年来,已被广泛应用于医药领域。例如,用于含水量大、使用舒适的外用软膏;生产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及棉球;制造能使水分和药剂通过而微生物不能透过的抗感染性人造皮肤等。

随着科学技术的发展,环境保护已越来越受到人们的关注。如果将高吸水聚合物装入到一个可溶于污水的袋中,并将此袋浸入污水中,当袋子被溶解后,高吸水聚合物就可迅速地吸收液体而使污水固体化。

在电子工业中,高吸水聚合物还可用作湿度传感器、水分测量传感器及漏水检测器等。高吸水聚合物可作为重金属离子吸附剂及吸油材料等。

总之,高吸水聚合物是一种用途非常广泛的高分子材料,大力开发高吸水聚合物树脂具有巨大的市场潜力。今年在我国北方大部分地区干旱少雨的情况下,如何进一步推广和使用高吸水聚合物,是摆在农业和林业科技工作者面前的一项迫切任务。在西部大开发战略实施过程中,在改良土壤的工作中,大力开发和应用高吸水聚合物的多种实用功能,具有现实的社会效益和潜在的经济效益。


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