保水劑

保水劑

高分子材料
保水劑(英文:Super Absorbent Polymers,簡稱SAP)是一種吸水能力特别強的功能高分子材料。無毒無害,反複釋水、吸水,因此農業上人們把它比喻為"微型水庫"。同時,它還能吸收肥料、農藥、并緩慢釋放,增加肥效、藥效。高吸水性樹脂廣泛用于農業、林業、園藝、建築材料;在工業方面可廣泛應用于石油化工、電纜、造紙、傳感器、滅火器具、纖維制品、化妝品、食品保鮮、膨脹玩具等。
    中文名:保水劑 外文名:Water-retaining Agent 别名:

概述

保水劑使用的是高吸水性樹脂,它是一種吸水能力特别強的功能高分子材料。由于它大多數是由低分子物質經聚合反應合成的高聚物或者由高分子化合物經化學反應制成,所以又稱吸水性樹脂或高吸水性高分子。由于分子結構交聯,分子網絡所吸水分不能用一般物理方法擠出,故具有很強的保水性。

發展曆程

20世紀50年代以前人類使用的吸水性材料主要為天然物質和無機物。例如天然纖維、天然蛋白質。50年代,Goodrich公司開發了交聯聚丙烯酸的生産技術,使得吸水性高分子物質應用于增黏劑。

超強吸水性樹脂的出現是1961年美國農業部北方研究所C.R.Russell等從澱粉接枝丙烯腈開始研究,該吸水性樹脂最初在亨克爾股份公司(Henkelcorporation)工業化成功,其商品名為SGP(Starch Graft polymer),當時美國主要以農業為中心積極推廣應用,首先應用在土壤改良、保水抗旱、育種保苗等方面。

60年代末至70年代,美國Starch、General Mills Chemical,日本住友化學、三洋化成工業等公司相繼成功地開發了高吸水性樹脂。其中成效最大的是美國、日本、法國和德國等。

80年代開始出現用其他天然化合物衍生物經化學反應制取吸水性物質,合成超強吸水性樹脂的發展,促進應用研究的開展。

中國高吸水性樹脂的研究工作起步較晚,80年代開始起步,近20年來全國已有近20個單位先後進行了研究。目前國内已有批量生産能力的廠家,這些生産廠的産品都是聚丙烯酸鈉或澱粉接枝聚丙烯酸鈉,該類産品質量,除了化合物組成本身外,主要還和設備、技術、工藝有關。

分類

目前國内外的保水劑共分為兩大類:

一類是丙烯酰胺-丙烯酸鹽共聚交聯物(聚丙烯酰胺、聚丙烯酸鈉、聚丙烯酸鉀、聚丙烯酸铵等);

另一類是澱粉接枝丙烯酸鹽共聚交聯物(澱粉接枝丙烯酸鹽)。

吸水原理

保水劑的吸水原理相同于一般SAPS,是高分子電解質分子鍊在水中酰胺基和/或羧基團同性相斥使分子鍊擴張力和由于交聯點的限制分子鍊的擴張力而相互作用而成的。

以聚丙烯酰胺為例,保水劑會有大量酰胺和羧基親水基團,利用樹脂内部離子和基團與水溶液相關成分的濃度之差産生的滲透壓及高分子電解質與水的親和力而可大量吸水直至濃度差消失為止。而控制保水劑達到令人滿意吸水程度的是橡膠彈力。分子結構交聯度越高,橡膠彈力越強,而橡膠彈力和吸水力的平衡點即是其表觀吸水能力。

由于分子結構交聯,分子網絡所吸水分不能用一般物理方法擠出而起到保水作用。

産品特性

• 無毒,安全環保,無毒無味,不污染植物、土壤和地下水,果樹花卉,植樹造林,無土栽培,植物保鮮運輸,大田作物等。土壤保水劑和防水土流失劑到最終分解物為二氧化碳,水,氨态氮和鈉或鉀離子,無任何殘留。 

• 保墒省水。可有效抑制水分蒸發,防止水土流失,即使在有灌溉的條件下,仍然可省水50%以上。 

• 改善土壤結構。使粘重土壤,漏水肥的沙土和次生鹽堿土壤得以改良。同時促進土壤微生物發育,提高土壤有機物的周轉利用效率。 

• 使用壽命長。集多種聚合物之特性,可反複吸水膨脹和釋放收縮,在生産中使用壽命可達6年以上,是目前市場上使用壽命最長的土壤保濕産品。 

• 吸水速度快,一般自然水吸至飽和最長時間約為15-40分鐘,最快0.4分鐘。  

• 水肥利用率高。土地保水劑在土壤中形成的"小水庫"接受施肥,灌溉(或降雨)造成淋溶流失的微量元素減少1/3,保護環境;當再次幹旱時,吸足水的保水劑使周圍的土壤保持潮濕,以供給植物根系水分。即使在沙漠地區和極端的幹旱氣候,在年降雨量達200mm時;也可種草植樹。 

• 蓄水不爛根,吸足似水的保水劑分子膨脹成為水凝膠晶體,即使緊靠植物根系也不會爛根。 

• 性能穩定即使是極端的幹旱,也不會倒吸植物水分。

應用範圍及使用方法

草業

• 草坪:在新建草坪上的應用極為廣泛:出苗率高,成坪快,保濕時間長,施工簡便,多用于高爾夫球場,足球場。

• 牧草:在年降雨量不足200mm的荒漠或純沙地惡劣地帶,一般選種較為抗旱的豆料,菊科牧草品種居多,可以用MP3005S進行種子“保濕胞衣”,簡便節省,能有效促進種子發芽,提高發芽率:山地,平原種植牧草,将保水劑與種子混合播種,在年降雨量200mm以上可不用灌溉。 

植樹

• 蘸根:根據需要蘸根的苗木數量,将保水劑攪入30升水中(視水的硬度适量增減),充分攪拌溶解後即可浸根移栽(可根據苗木根系情況,按比例加入已經稀釋的生根劑,以促進根系生長)。如需長途運輸,用塑料薄膜包紮根部或密封保鮮運輸,以防止幹枯,提高成活率。 

• 灑根:在移栽幼苗時(在沙地,沙壤土的情況下),在回填熟土至苗根處,按15-25g/株撒入保水劑,充分與碎土拌勻,填土灌足水即可:如是土壤粘性較強,需要成比例挖大坑穴,沙拌土回填至苗根下10cm處,将事先吸足水的保水劑與土壤(最好再加少量沙)充分混合回填壓實,地表覆土。 

• 挖溝拌土:三年以上的大樹,在其樹冠投影垂直約2/3處環繞挖溝(寬25cm,深不超過40cm,但要防止傷根),将保水劑與碎土混合(按0.3‰加保水劑)回填,覆土後留出凹槽,灌水再覆土(若是山地或其它無法灌溉的地區可吸足水後使用)。

• 做培養基質:适用于盆栽花卉、蔬菜、樹木等的工廠化育苗。

應用領域

由于高吸水性樹脂無毒無害,反複釋水、吸水,因此農業上人們把它比喻為“微型水庫”。同時,它還能吸收肥料、農藥、并緩慢釋放,增加肥效、藥效。高吸水性樹脂廣泛用于農業、林業、園藝、建築材料;

在工業方面可廣泛應用于石油化工、電纜、造紙、傳感器、滅火器具、纖維制品、化妝品、食品保鮮、膨脹玩具等。

在醫療衛生方面也可廣泛應用于衛生巾、嬰兒紙尿布、成人失禁墊片、保健冰帽、冰墊、吸血藥布等領域。

注意事項

當前,市場上的保水劑,無論從産地,品名,型号等方面都各不相同,在衆多的保水劑中,如何選擇一種成本低,效果好的産品,使每個用戶都很關心的問題。近來,從用戶的反饋信息來看,在選用保水劑時應該注意以下幾點:

• 保水劑的壽命:

• 保水劑的吸水倍率:

• 保水劑對土壤和環境的危害性。

發展前景

農業是人類生活的基礎産業。水作為農業生産的必備資源,在農業方面的應用已顯得尤其重要。現在,中國實施農業生态環境建設,農業結構調整和中西部開發戰略,農業上重點推廣旱作節水技術,而抗旱保水技術是其重要組成内容。高能抗旱保水劑,是國家旱作農業示範建設項目重點支持開發的新技術産品。

肉制品注入保水劑 可緻人體鈣流失

2013年5月3日,公安部公布,江蘇江陰犯罪嫌疑人衛某等,以狐狸、水貂等未經檢驗檢疫的動物肉制品制售假羊肉,并銷往江蘇、上海等地。據衛某介紹,他所在的江陰展家村有多個制售假羊肉作坊,原料多來自山東等地區。

在走訪的20多家肉類加工廠,類似的複合肉卷報價基本在每噸1萬3到1萬5之間。 而加工包裝之後複合肉卷的出廠價幾乎與作為原料的鴨胸脯肉進價持平,甚至還略低。 原來,假貨假上加假。一些廠家為了降低成本,在加工肉卷時會注水。

據介紹,食品用保水劑是一種複合磷酸鹽,在肉制品中,每千克不得添加超過5克。要是一百斤加一斤,就等于超标了100%。

專家表示,複合磷酸鹽超量可能會造成人體的鈣流失,特别對于一些老年人、青少年、孕婦,潛在的危害風險是很大的。

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