高吸水性聚合物（Superabsorbent polymers，簡稱SAP，也稱為高吸水性樹脂），是一種含有強親水性基團的新型功能高分子材料，不溶于水，但能夠吸收并保留相對于其本身質量要大得很多的液體。這些材料屬于水凝膠類，通過與水分子形成的氫鍵來吸收溶液，因此其吸水能力受溶液離子濃度的影響。
簡介
高吸水性聚合物是含有強親水性基團的聚合物，不溶于水，但可以吸收自重數十、數百甚至上千倍水的聚合物。其原料大致可分為淀粉體系、纖維素體系和合成聚合物體系。在生產過程中，涉及的化學反應有疏水性聚合物與親水性單體接枝聚合、疏水性聚合物的羧甲基化反應和水溶性聚合物的交聯。例如：以淀粉或纖維素為原料，用鹽作催化劑，使其與丙烯腈接枝共聚，再用堿水解，使接枝的聚丙烯腈轉化成聚丙烯酰胺和聚丙烯酸鈉。又如：丙烯酸鈉水溶液在烴類溶劑中進行交聯聚合；或將聚乙烯醇用環酐（鄰苯二甲酸酐、馬來酸酐等）進行化、交聯。高吸水性聚合物吸水速率快，吸水后即溶脹呈凝膠狀態。由于被吸收的水主要封存在有機高分子化合物網絡內，因而它具有吸水后不易失去水分，干燥后可以恢復原有吸水能力的特點。
在純水和蒸餾水中，高吸水性聚合物可以吸收500倍于本身重量（30-60倍于本身體積），但在0.9%鹽水中，吸收能力下降到50倍于本身重量。溶液中的價態陽離子的出現會妨礙高分子與水分子形成氫鍵的能力。總吸收性和膨脹能力由高分子的交聯類型和交聯度所控制。低密度交聯的高吸水性聚合物通常具有較高吸水能力，并膨脹到較大程度，而高交聯密度的有機高分子化合物顯示出較低的吸收能力和膨脹能力，但膠的強度較強，能在適當的壓力下保持顆粒的形狀。
分類
已工業化的高吸水性聚合物有兩類：一類是在淀粉或纖維素BOBBIN上接以親水性聚合物，如丙烯腈在玉米淀粉上接枝聚合再水解；第二類是合成的交聯聚丙烯酸鈉。前一類吸水量大，原料成本低，并有微生物降解特性。后者的吸水量較低，原料成本高，且不易被微生物降解而腐敗，兩者均已有工業化生產，其中以美國的亨克爾公司和陶氏化工，日本的三洋化成工業公司和制鐵化學工業公司產量最大。
用途
高吸水性聚合物用途甚廣。加入土壤中可以保水；用于栽花、種菜、育苗，可以調節和保持水分；制成醫用繃帶、棉球、紗條、海綿，可用于吸水手術和外傷止血等；加入紙漿制成超吸水紙，可用作婦女衛生巾、兒童尿布等，亦可作為水果、蔬菜的保鮮和保水的包裝紙；摻入水泥砂漿，可以改良水泥預制品性能；用以吸收農藥、肥料，可以起到控制釋放作用，達到提高藥效、肥效的目的。此外，高吸水性聚合物還被廣泛應用于個人衛生用品，如成人安全內褲和衛生巾，以及在園藝保水劑、廢物泄漏控制、電影或舞臺劇中人工造雪等領域。1978年，日本首次將其投入商業化應用，用在了衛生巾上，而美國最早將其用來照顧居家病人的一次性床墊。
高吸水性聚合物的歷史可以追溯到1960年代早期，當時美國農業部為了改善土壤保水率，開發了基于聚合物嫁接到淀粉分子主鏈上的沒藥樹。淀粉丙烯腈共聚物水解產品能夠吸收自重400多倍的水，且不會像纖維基吸收材料那樣釋放水。這種有機高分子化合物被稱為“超級吸濕材料”，美國農業部將這種技術轉給一些美國公司，以尋求這一基本技術的進一步發展。嘗試了大范圍的組合，包括丙烯酸、丙酰胺和聚乙烯醇（PVA）。丙烯/丙胺共聚物被設計用于含高電解質/礦物質的條件下，并且在大量干/濕循環下的長期穩定性，主要用于農業和園藝業。而高強度的丙酰胺單體可以用作醫用泄漏控制劑，電線電纜的防水。
高吸水性聚合物的當代合成主要采用兩種方法：溶液聚合或懸浮聚合。溶液聚合是目前最普遍的生產過程，有效且成本較低。在這一過程中，水基單體用于生產一定量的反應聚合膠，聚合的反應能（放熱）被用來驅動這一過程，以減少生產成本。反應物聚合物膠然后被粉碎、干燥并研磨到最終的粒徑。任何提高高吸水性聚合物性能的措施通常在最終粒徑完成后進行。懸浮聚合則提供了更高的生產管理和產品工程水平，能夠在反應器中生成初級有機高分子化合物顆粒而不是在反應后機械粉碎，在反應階段中或者后也可以進行性能增強。
除了上述用途，高吸水性聚合物還有其他多種應用，包括但不限于水彈、蠟燭、復合材料和膠合板、殺蟲劑和除草劑的釋放控制、尿布和失禁服、飼料昆蟲的防淹死水源、過濾應用、阻燃凝膠、香水攜帶劑、青蛙帶（設計用于乳膠漆的高科技膠帶）、水脹玩具（例如：水晶寶寶）、冷熱治療包、保冷劑（冷藏或冷凍配送時使用）、醫療廢物固定化、尸墊、不動水床、泄漏控制、手術墊、盆栽土壤（例如：魔晶土）、廢物穩定及環境整治、植物的保水和供水、電線電纜阻水以及傷口敷料。
參考資料 >