国内外高分子吸水树脂的市场现状及挑战

巍鬓热癣 高吸水树脂 ��� � � � � � � � �� � � � � � ��� � � , �� � � 是一种含有强亲水基 团 , 适度交联的功能高分子材 料 , 它是高分子材料领域迅速发展的一类新材料 。 �� �在 �� � �年首先由美国科学家研制成功 , 并 用作 土壤保水剂 。 由于�� �的应 用十分广泛 , 一直是人 们研究的热点 。 我国引入 �� �技术是在上世纪 �� 年代 , 但发展 迅速 , 研究对象主要是淀粉接枝丙烯氰和丙烯酸盐 系高吸水树脂 。 由于存在产 品放大等 问题 , 我国生 产 ��� 的能 力不 能很好的满 足 国内市场 的需求 , �� � � 年国内消费 �� �为 �� �� 吨 , 国产 品 为 ��� 吨 , 近几年国内 �� �产品的比重有所增加 。 但有些产品 我国对�� 还要进 口 。 一 、 �� �的结构及类别 于水中的高分子电解质的离子 电荷相斥而引起的伸 展和由交联结构及氢键而引起的阻止扩张的相互作 用所产生 的效果 。 如淀粉接枝丙烯酸类�� �呈现海 岛型 , 聚丙烯酸类物质是 “ 岛” , 而淀粉是 “海 ” , 淀粉是聚丙烯酸类物质 , 不溶于水而本身吸水作用 较小 。 纤维素接枝丙烯酞胺树脂则呈现粒状结构 。 高吸水树脂按原材料可以分为如下类别 � 淀粉 接枝聚合物体系 , 纤维素接枝聚合物体系及合成聚 合体系 , 目前研究较多的是丙烯酸类聚合物 。 常见 的产 品形状主要有颗粒状 、 微粉状 、 球 状 、 纤维状和薄膜状 。 生产方法是水溶液法 、 反相 悬浮法等方法 , 其合成过程都经过聚合与中和两个 阶段 , 目前常用的多为水溶液法 , 水溶液法产品 因 呈不规则粉末状 , 容易分布均匀 , 吸收速率快 , 使 用效果好 。 �� �与海绵 、 棉花等吸水材料不同 , 它具有如 下特点 � �� 能吸收成百上千倍于自身重量的水份 � � � 吸收的水份不能通过简单的物理方法挤出 , 即具有很强的保水性 � � � 吸水速度较快 , 吸水量可在几分钟内达到 自身重量的几百倍 � � � �� �吸收水后形成一定强度的凝胶 , 对生 物组织无机械刺激作用 。 � ��之所以具有如此 的特点是因 为它具有奇特 的结构 , 从化学结构上看 , �� �的主链或接枝侧链 上含有梭基 、 羚基等强亲水性官能团 , 这些亲水基 团与水的亲和作用是其具有吸水性的最主要内因 � 从物理结构看 , �� �具有合适交联度 , 形成 了三维 网络 , 可以保持吸收的水份 , 其 网络骨架可以是淀 粉 、 纤维素等天然高分子 , 也可以是合成树脂 。 从 微观结构来看 , 高吸水树脂的微观结构虽然因体系 的不同而呈现多样性 , 但其吸水能力可以看作是由 二 、 ���的应 用现状 �� �作为一种有 良好发展前景的新型 功能性 高分子材料 , 目前其应用领域已经涉及多个行业 , 已经成为国民经济和人们 日常生活中不可缺少的功 能材料 。 �� �� 年世界� � �的生产能 力不足�� �万吨 � 年 , 到 �� �� 年升至�� �� 万吨 � 年 , �� �年世界� � �的 生产能力达到了 �� � �万吨� 年 。 无论从产品的�� �种 类及生产的数量 , 众多领域的开发与应用对 �� �的 发展起到了良好的推动作 用 。 � 、 卫生用品 高分子吸水树脂是低度交联亲水性的三维空间 网络结构 , 可以吸收大量的水分 , 并能吸水后形成 凝胶 , 保持水分 , 而且形成的凝胶对生物组织无机 械刺激和毒副作用 , 因此广泛应 用于个人卫生 用 品 。 全球每年生产的高分子吸水树脂约 �� � 用于制 造个人卫生用品 , 如用作一次性尿布 、 尿垫 、 卫生 巾的吸水保水材料 , 这是�� � 目前最主要的用途 。 公 琴雌 雄难 彝 瓣 潺抓 彝艇袒滩瓣 奢卿季舞终 井畔哗塑 ��� �年 日本三洋公司率先成功将�� 添加到妇 女卫生用 品 中 � �� �� 年 , 日本公 司首先将� � �应用 于薄型纸尿布 �裤 � , 之后含有�� �的卫生用 品很 快风靡市场 , �� �� 年共消费���� � �万吨 。 就我国而言 , 在 �� �� 年 出生婴儿为�� �� 万人 , 以 �� �的婴儿每月使用 �� 片尿布 , 使用时间按 �� 个 月计 , 如果每片尿布用高吸水树脂 � � , 则每年需要 � � 吨高吸水树脂 。 在我国随着人们消费意识的改变 , 对这类卫生 用品的需求会有增加 , 尤其是纸尿裤 �垫 � 会进入 一般家庭 � 同时随着我 国老龄化 , 对用护理成人失 禁垫片用量也会增大 。 � 、 农林方面 由于高吸水树脂可吸收大量水份 , 并且保水性 非常强 , 吸收的水份具有可逆性 , 可以被植物吸收 和利用 , 并能在植物的根系附近形成一个局部湿润 的环境 , 能很好的起到 “微型水库 ” 的作用 。 土壤 中混入 � � �� 一�� ��高吸水树脂后 , 即使土壤中水份 过多或 因干旱缺水时都能保持土壤的有效湿度稳 定 , 可减少浇水的次数 , 促进作物生长 。 �� �� 年 日 本沙漠开发协会为实现干燥地区的节水型农业 , 在 埃及建成 了生成�� �保水剂的中试车间 。 在沙漠干旱地 区 , �� �可作为水份保持剂 、 肥 料缓释剂 , 对于植树造林保持水土等具有 良好的效 果 。 由于在高吸水性树脂的分子结构中有网状分子 链 , 把它释放在土壤以后 , 下雨时水份渗透到土壤 中, 高分子结构 中的电解质接触水分子后立即离解 为带正 电和负电的离子 , 这种带正 电和负电的离子 和水有强烈的亲合作用 , 因而 , 使其具有极强的吸 水性和保水性 。 当干旱无雨时 , 吸附在吸水树脂内 的水份可以被植物根部毛细管吸附 , 再输送到植物 体内 。 目前我国西部 �� 省 �区 、 市 � 的�� 个荒漠化 治理示范区 , 就应用高吸水树脂作为水份保持剂 , 使得苗木成活率达到�� � 。 另外北京正在进行的�� 公里 “ 申奥大道” 绿色长廊工程也采用 了高分子吸 水树脂作为水份保持剂来保证绿色长廊的成功 。 高吸水树脂吸收后与种子混合 , 用于大规模机 械化流体播种 , 不仅可以节省种子 , 而且可减少种 子受到的机械损害 , 提高成活率 。 另外也有报道 , 高吸水树脂还有改善土壤团粒 结构的作用 。 目前 , 学术界和产业界对于�� 作为 土壤改 良剂的开发生产给予了高度的重视 。 目前 , 我国已开发成功的技术有 � 苗木移栽蘸 根 、 大棚蔬菜栽培保湿 、 水稻育秧 、 保鲜膜 、 抗旱 播种多功能种子包衣剂 。 随着�� �价格 日趋合理 , 在 用于种子包衣 、 苗木栽培 、 无土栽培 的 良好 应 用 , 会进一步促使�� �用量的增大 。 � 、 食品包装 包装材料市场是可充分利用 �� �吸收并贮留液 体的领域 。 当运输和贮存易受潮或本身可能会溢流 的货物时 , 可用含�� �的复合材料包装 , 以保证 货 物安全 , 如用 于化学品 、 食品 、 花和植物的包装 。 由于高吸水树脂具有无毒 、 无害 、 无副作用 的 特点 , 因而又是理想的食品添加剂 , 它可以增强蛋 白质的粘附力 , 使食品长久保持风味不变质 。 高吸水树脂具有平衡水份的功能 , 在高湿度下 能吸收水份 , 在低湿度下又能放出水份 , 可以用作 露点抑制剂 。 国外已制造了高吸水树脂无纺布 , 将 它衬在包装箱内或做成 口 袋包装瓜果蔬菜 , 可防止 在塑料袋内形成水珠 , 以保持瓜果蔬菜等的鲜度 。 � 、 建筑装磺 用高吸水树脂和橡胶或塑料共混后加工各种形 状 , 一遇水就会急剧膨胀 , 可 用于土木建筑接缝 , 具有很高的水密 ’�生。 也可以做成无纺布用于内墙装 饰可防止结露 , 并依据室内情况来调节空气湿度 。 此外 , 高吸水树脂可 以应 用在涂料行业 , 因为 膏体类涂料的主体是水溶性胶液和碳酸钙等助剂 , 两者之间的比重相差太大 , 容易形成沉淀 。 虽然通 过增加胶质物的含量 , 提高胶液粘度 , 可以延缓体 质料的沉降速度 , 保持一定的贮运期 , 但是 , 这样 不仅给生产带来 困难 , 同时也造成生产成本的大幅 度上升 。 而应用高吸水树脂可以通过吸水溶胀形成 团 、 絮状的滑腻胶体 , 这些胶体分散在涂料 中, 便 形成许多的棚架 , 起到承托体质料和阻止物料沉降 的作用 , 并且对涂料的品质影响不大 , 相反还有滑 腻特性 。 一般未使 用 �� �的涂料 � 一 �天可在底部沉 结 为硬块 , 而采 用 �� �防沉措施后 , �� 一�� 天 内不 会产生硬块沉淀而影响使用 。 � 、 医用材料 高分子吸水树脂吸水后可 以形成柔软 的凝胶 , �巍葬瓣巍豁蘸麟酗黔铡摹濒彝黝黔嘟囊纳噢娜礴娜瓣 蔑组 对生物组织没有机械的刺激作用 , 并且与生物组织 十分相近 , 且凝胶具有溶质透过性 、 组织适应性和 抗血凝固 ‘性等等 , 这些特性都为 �� �在 医用材料的 研究应用奠定了基础 。 目前市面上销售的有高吸水 树脂凝胶做的柔软隐形眼镜 , 制作材料的主要成分 是含水�� �左右的聚甲基丙烯酸一 仪 一轻基乙醋及与 角膜含水率相近的� 一乙烯毗睫 。 与坚硬隐形眼镜 比较 , 柔软隐形眼镜氧气透过性好 , 配戴者具有 良 好的舒适感 , 可长时间连续戴用 。 高分子吸水树脂在医药中的应用也吸引了人们 的关注 , 比如利用 �� �的特性可 以用来防止血栓的 形成 。 也可以用高分子吸水树脂作为控制药物释放 速度的载体 , 通过改变药剂含水率的不同而改变药 剂的释放速度 , 使血药浓度基本维持定值 。 如现在 药物牙膏可用高分子树脂的凝胶分散氟化钠 , 控制 氟离子缓慢放出 , 达到防止龋蚀的目的 。 应用高分子吸水树脂制造的其它医用材料也不 断出现 。 例如现在由甲基丙烯酸一 仪 一经基乙醋和聚 乙二醇制成的人造皮肤 � 甲基丙烯酸 一 仪 一轻基乙酞 和 甲基丙烯酸共聚物的凝胶可用做避孕药剂 � 高吸 水树脂用于软膏基质 , 具有提高药效 , 清洁方便的 特点 , 可 以制成冰枕 、 冰袋� 带 , 具有降低体温 , 防止体温局部过热的作 用 。 � 、 其它方面的用途 高分子吸水树脂在其 它方面的应用 也很广泛 , 例如现在发展比较快的留香材料 , 就是将香料浸泡 或裹到高分子吸水树脂中制成香味薄膜 。 �� �也可 以制作空气清新剂 , 是在高分子吸水树脂中加入香 料和乳化剂制成的 , 可以应用到家庭 、 卫生室 、 车 厢等处 , 可调节空气气氛 , 保持香味 。 利用这种高分子树脂 , 还可以生产 出油水分离 剂 , 它能够有效地吸收油中的水份 , 因而析出原 油 。 采用这种技术可以提高原油的采收率 , 提高出 油质量 , 还可以延长老油井的开采寿命 。 也可以将 高分子吸水树脂与塑料或橡胶等材料混合 , 采用添 加表面活性剂的方法 , 制成密封材料 , 这种材料遇 到水或其它水性流体就因吸水膨胀 , 而具有 良好的 密封性 。 在石油工业中 , 可 以用于油气管输或其它 流体的管输 中 , 可 以防止油气渗漏 、 废水渗漏等 , 避免污染环境 , 减少资源浪费 , 同时�� �也可以用 作油气钻探中的堵漏材料等 。 在工业用品中 , 电缆包覆防潮是� � � 的另一种 重要用途 。 电缆受潮会降低其可靠性 , 为 了提高电 缆的安全性和延长使用 寿命 , 可用 �� �将渗入的水 份吸收 , 用时起密封作用 , 阻止水份继续渗入 。 三 、 �� �的市场分析及前景展望 虽然� � �的应 用领域较多 , 但我们也应当充分 认识现在的市场状况 , 首先是市场的严酷竞争 。 目 前全球 �� �的总生产能 力估计是 ��� 万吨 � 年 以上 , 同时现有 的� ��生产 厂家也在积极 的扩 大生产规 模 , 如� � ��公 司在 �� �� 年底在 比利时建成生产能 力为 ��万吨� 年的生产线 , 并此前在泰国已建成 了� 万吨 � 年生产线 , 据悉其也在南美和 中国就 �� �项 目进行可行性研究 � 德国的�� �� �� �� �� � 公司也考虑 在南美建立�� �项 目 。 日本的 � �� � � � � � � � � � � �公司 是 日本的主要�� �的生产企业 , 正在推行全球发展 战略 , 以期 占领全球�� � 的�� �市场 。 并在 中国选 点建立第四个�� �的生产基地等 。 其次开发新的技 术 。 包括提高现在 �� �的吸水能 力和吸收盐水 的能 力的新技术 � 简化生产工艺 , 提高生产效率的新技 术和新工艺等 。 目前已经有文献报道现在开发了高 吸水纤维素以及就现在�� �的合成的 良好工艺方法 如辐射 、 悬浮聚合等等 。 高吸水树脂在短短的� �年内 , 无论从产品种类 及生产数量 , 还是从应用状况来看 , 都获得 了巨大 的发展 。 虽然有关�� �的竞争 日益激烈 , 但随着人 们关注环境 , 植树造林以及对 日常生活的要求 , 对 高吸水树脂的发展提供了 良好的发展机遇 , 尤其在 我国无论是农林业还是卫生用 品方面 , 高吸水树脂 都有着 巨大的市场潜力 , 各大公 司仍然看好 �� � � � �� �� 年的�� �市场前景 , 尤其是亚洲和拉美地区 的 �� �需求增长较快 , 将取代发达国家成为�� �主要 消费市场 。 一些研究表明 目前该地 区�� 市场正以 两位数的速度增长 。 同时我们也应 当充分 了解�� 的发展需要相关 政策和技术的支持 , 并借鉴学 习和总结国际有关高 分子吸水树脂发展的经验 , 为我国高吸水树脂的 良 好发展提供帮助 。 侧阅�