【倍特專欄】再論高吸水性樹脂SAR被冠予“超級吸附劑”桂冠的發展歷程

2019-10-29 11:34:04 國際知名專家 顧超英 248

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   今天,有行業老板關注SAR是個什么東西?其實高吸水性樹脂(SAR)又稱高吸水性聚合物(SAR),這種東西就是一種高吸水性強的材料,高吸水性樹脂(SAR)更是國內外研發機構開發的一種含有強親水性基團并具有一定交聯度的功能性高分子材料。以往使用的吸附材料,如紙、棉、麻等吸水能力只有自身重量的15~40(指去離子水,以下同),保水能力也相當差。高吸水性樹脂(SAR)屬于新型的高分子材料,性質是無毒、無害、無污染,純屬于綠色環保材料,特別是吸水能力特強,保水能力特高。高吸水性樹脂簡稱SAR,是一種典型的功能高分子材料,它能迅速吸收和保持自身質量幾百倍甚至上千倍的水份,也名副其實的被冠予"超級吸附劑"的桂冠,且吸水膨脹后生成的凝膠具有優異的保水性和耐候性。

   回顧1961年,美國的CRRussesll等從淀粉接枝丙烯腈開始了對其的研究,其后GFFanta也從事此研究并于1966年首先發表了關于SAR的文章 ;接著Gugliemeli等成功地研究了堿水解淀粉接枝丙烯腈共聚物。19747月《化學周報》報道了美國農業部北方研究所Weaver等在開發農產品玉米的應用時制得了高吸水性樹脂,,從此開辟了SAR的新紀元。相繼美國的GrainProcessing公司和日本的三洋化成工業公司也成功地研制了淀粉類SAR,并于1978年開始了其工業化生產,SAR的發展進入了一個新的時代。據悉,70 年代中期,美國農業部研究中心首先開發出一種高吸水性樹脂,此后各種類型的高吸水性樹脂相繼出現。這些樹脂不溶于水,也不溶于有機溶劑,卻有著奇特的吸水性能和保水能力,能吸收數百倍至數千倍于自身重量的水,而且保水性強,即使加壓水也不會被擠出,因而引起了世界各國的關注。同時又具備高分子材料的優點,與傳統的吸水材料相比具有更大的優勢:與海綿、棉花、纖維素、硅膠相比,高吸水性樹脂的吸水量大,可達自身質量的數十倍,并且保水性強,即使在受熱、加壓條件下也不易失水,對光、熱、酸、堿的穩定性好,具有良好的生物降解性能。

   世界上部分市場的高吸水性樹脂(SAR)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/a1990年增加到207 kt/a1999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家公司合計能力約占世界總能力的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 Shokubai公司,德國BASF公司、Stockhausen公司和Dow化學公司、英國Industrial Zeolite公司等。前些年,美國是世界上最大的高吸水性樹脂消費國,消費量約為280 kt,約占世界總消費量的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,約占世界總消費量的10.0%;其他地區的消費量約占30.0%。根據預測,2005年世界高吸水性樹脂的消費量將達到10001100kt,消費量年均增長速度為3.8%~5.5%。

   2010-2019年期間,中國地區市場消費數量也在不斷增長中,世界各地高吸水樹脂的工業生產能力不斷擴大,并廣泛應用于醫療衛生、建筑材料、環境保護、農業、林業及食品工業等領域。由于高吸水性樹脂(SAR)具有許多優異的性能,從而被這些年確實被廣泛應用于農業、林業、園藝、醫藥、醫療、生理衛生、石油、化工、環境保護、美容化妝、建材、生化技術和食品等眾多領域,并越來越受到人們的關注和青睞。。

  高吸水性樹脂(SAR)的具體特性如下:

1.高吸水性:能吸收自身重量的數百倍或上千倍的無離子水。

2.高吸水速率:每克高吸水樹脂能在30秒內就吸足數百克的無離子水。

3.高保水性:吸水后的凝膠在外加壓力下,水也不容易從中擠出來。

4.高膨脹性:吸水后的高吸水樹脂凝膠體體積隨即膨脹數百倍。

5.吸氨性:低交聯型聚丙烯酸鹽型高吸水性樹脂其分子結構中含有羧基陰離子,遇氨可將其吸收,有明顯的去臭作用。

高吸水性樹脂(SAR)主要應用領域分析如下:

1. 衛生用品

   衛生用品是最早使用高吸水性樹脂(SAR)且應用研究比較成規模的一個領域。由于高吸水性樹脂(SAR)具有吸水率高、保水性強、安全無毒、重量輕、吸液量大等優點,一問世就受到衛生用品廠家的重視,被制成一次性嬰兒尿布、婦女衛生巾、宇航員尿袋、餐巾、手帕、母乳墊片、手術襯墊等。目前,衛生用品是SAR的主要應用領域,占其消費總量的8095%

2. 農業、林業、園藝

   高吸水性樹脂(SAR)在農業、林業、園藝領域的應用也非常廣泛,作為土壤的改良劑和保水劑,可以改善土壤的團粒結構,增加土壤的透氣性和透水性,現已被許多國家用來治理沙漠。SAR可作種子保水劑,提高發芽率;涂于植物根部,可防止根部干燥,減少移植休克,提高成活率。此外,還可用作水果保鮮、農用薄膜防霧、農藥和化肥的緩釋劑等等。

3.醫療衛生

   高吸水性樹脂(SAR)也廣泛用于醫療衛生,如用于保持醫用檢驗切片中的被檢液;制作含水量大、使用舒適的外用軟膏;制作能吸收浸出液、防止化膿、殺菌消臭的治傷繃帶。另外,SAR在釋放性藥物、微膠囊、軟膏、乳劑、紗布、抗血栓藥物、人造皮膚、避孕藥、人造臟器、軟接觸透鏡、熱敷劑等方面的應用也受到越來越高的重視。

4. 食品包裝材料、保鮮材料

   高吸水性樹脂(SAR)可用作食品包裝材料、保鮮材料,保鮮效果比聚烯烴薄膜要好得多。由于SAR吸水不吸油,故可用于油水分離劑、滅火劑、滅火布、耐用堿性電池。用于造紙,可以提高紙張的質量,降低生產成本。在紡織印染中可以保持一定濕度,防止靜電。用于污水處理,可吸附、回收重金屬離子。

5. 建筑用

   高吸水性樹脂(SAR)可用作建筑用光纖電纜的防漏劑,目前已成功應用于英、法兩國之間的海底隧道。還可用作填充材料,修補混凝土的龜裂或作其模型框架,或用作溜冰場的人造雪、空氣清新劑等。

   中國高吸水性樹脂(SAR)的發展現狀如下:近些年來,隨著社會經濟、科技的不斷發展,高吸水性樹脂(supper absorbent resin)作為一種新型功能的高分子材料在農業、醫療、建筑、交通等社會生活的各個方面發揮著日益重要的作用。由于它具有輕度的交聯的三維網絡結構,同時其分子鏈上含有的強親水性基團(如羧基、磺酸基、酰胺基、羥基等),可讓這種既不溶于水也不溶于有機溶劑的材料能快速吸收大量水分并膨潤成凝膠狀。在吸收可達自重數百倍、甚至千倍的水分時,它還有極強的保水能力。隨著中國人口的增加,耗地和水資源的相對減少,高吸水性樹脂作為蓄水材料,在種子包衣、苗木移栽、無土栽培等方面有著更為廣闊的應用前景。但是考慮到中國在高吸水性樹脂方面的研究起步較晚,同時其方向也比較單一,因此在樹脂合成機理與吸水機理上還有很長的一段路要走。 

   針對今后,因為高吸水性樹脂(SAR)的開發與研究已經有50多年的歷史了,高吸水性樹脂(SAR)的未來前景還是比較樂觀的,雖然中國SAR的研制工作起步較晚,產品品質不高,工業化規模裝置同國外相比無論是技術上還是規模上都存在很大差距。可以說,前些年來國內地區市場上的高吸水性樹脂(SAR)產品大都依賴進口,因此,迫切需要快速發展中國的高吸水性樹脂(SAR),把握高吸水性樹脂(SAR)的巨大市場潛力依然是頭等大事,此工作依然是任重道遠的大事。

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公司名稱:上海倍特化工有限公司

公司地址:上海市浦東新區新金橋路1299號1號樓4樓

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