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保水劑是全國科學技術名詞審定委員會公布的一個科技名詞。

漢字作為一種形、音、義三位一體的符號系統，源於日月鳥獸之形，作為中華文明之標誌，連接中華民族的歷史、現在和未來，方正之間充滿美感。

名詞解釋

保水劑使用的是高吸水性樹脂，它是一種吸水能力特別強的功能高分子材料。無毒無害，反覆釋水、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、並緩慢釋放，增加肥效、藥效。高吸水性樹脂廣泛用於農業、林業、園藝、建築材料；在工業方面可廣泛應用於石油化工、電纜、造紙、傳感器、滅火器具、纖維製品、化妝品、食品保鮮、膨脹玩具等。

發展歷程

乾旱是全世界關注的大事。本世紀50年代以來，隨着工業的快速發展和人口的急劇膨脹，氣候變暖乾旱問題變的日益突出。這些問題促使各國科學家開始研究解決乾旱問題的有效方法。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產技術，使得吸水性高分子物質應用於增黏劑。

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製取吸水性物質，合成超強吸水性樹脂的發展，促進應用研究的開展。

吸水性複合材料在20世紀80年代產生。由於它能改善超強吸水性樹脂的耐鹽性、吸水速度、吸水後水凝膠的強度等許多性能，所以發展迅速。近年已開始研究吸水性高分子物的共混技術。這些為發展高吸水性材料提供了更加廣闊的前景。

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，有的已轉入中試階段，並有小批量的生產。國內已有批量生產能力的廠家，這些生產廠的產品都是聚丙烯酸鈉或澱粉接枝聚丙烯酸鈉，該類產品質量，除了化合物組成本身外，主要還和設備、技術、工藝有關。國外進口產品主要有比利時TC（Terra Cottem 土壤植被與科特姆簡稱），法國SNF的AQUASORB保水劑，德國Stockhau Sen生產的Stocksorb保水劑，隨着國家對生態環境建設投資加大和重視，國內保水劑類產品研究、開發、生產呈現一輪高潮。

吸水原理

保水劑的吸水原理相同於一般SAPs，是高分子電解質分子鏈在水中酰胺基和/或羧基團同性相斥使分子鏈擴張力和由於交聯點的限制分子鏈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，利用樹脂內部離子和基團與水溶液相關成分的濃度之差產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。

由於分子結構交聯，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。

由此，同樣組成的聚合物交聯度越低，吸水倍率相對越高，其保水性、穩定性和凝強度就越低，反之亦然。所以，國際上對於使用周期較長的保水劑自然需要較高的交聯度，並不追求高吸水倍率和速率。以聚丙烯酰胺為例，其表觀倍率並不高，吸水速率也依粒徑不同差別很大，凝強度高的保水劑吸水後有一定形狀，不易解體，利於土壤透氣，吸放水可逆性好。因為保水劑一般摻入地下5至15厘米，故國際上現在更強調加壓下的吸水倍率。依粒徑不同，聚丙烯酰胺型吸純水倍率150-300。

產品類別

國內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、聚丙烯酸銨等）；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）。

聚丙烯酰胺--聚丙烯酰胺呈白色顆粒晶體狀，主要成分為：丙烯酰胺65%-66%+丙烯酸鉀23%-24%+水8%-10%+交聯劑0.5%-1.0%。在國際上，法國、德國、日本、美國和比利時等國所生產的保水劑大多屬於這類成分的產品。該產品的特點是：使用周期和壽命較長，在土壤中的蓄水保墒能力可維持4年左右，但其吸水能力會逐年降低。據黃土區造林試驗觀察，使用該類保水劑造林後的當年，其吸水倍率維持在100-120倍，第二年吸水倍率降低20%-30%，第三年降低約40%-50%，第四年降低更多。

聚丙烯酸鈉--聚丙烯酸鈉為白色或淺灰色顆粒狀晶體，主要成分有：聚丙烯酸鈉88%（其中含鈉24.5%）+水8%-10%+交聯劑0.5%-1.0%。國內生產的保水劑大多是這種成分的產品。其主要特點是：吸水倍率高，吸水速度快，但保水性能只能保持2年有效。據造林試驗觀測，這類產品的吸水能力和吸水速率明顯高於聚丙烯酰胺產品，在土壤中如遇充分給水，0.5-1.0小時後便迅速吸收自重的130-140倍的水分；但第二年的吸水倍率要降低約60%左右。由於聚丙烯酸鈉會造成土壤中鈉離子含量的遞增，林業和農業用保水劑的生產廠家大多改為生產聚丙烯酸鉀或聚丙烯酸銨。

澱粉接枝丙烯酸鹽--澱粉接枝丙烯酸鹽為白色或淡黃色顆粒狀晶體，主要成分為：澱粉18%-27%+丙烯酸鹽62%-71%+水10%+交聯劑0.5%-1.0%。這種產品在用於造林地蓄水保墒時，使用壽命一般只能維持1年多的時間，但吸水倍率和吸水速度等性狀極佳。據實驗室對黃土浸提液的吸水對比試驗，該類保水劑在遇水後的15-20分鐘內即可吸收自重150-160倍的水分。