吸水纸制品中的吸水剂

周艳 牡丹江市质量技术监督检验检测中心 黑龙江 牡丹江（157013）

吸水纸制品属于特种纸类，吸水纸用途广泛，如用于超市中水产、肉类、果蔬产品的精加工包装，可自然吸收更多水分，提高食品的保鲜度。而吸水剂则是吸水纸制品中的重要成分，为满足产品使用性能，这些产品制作时往往要加入吸水剂，吸水剂的质量不但影响产品质量，而且关系到使用者的身心健康，在此类产品的监督检验过程中必须予以关注。

1 吸水剂概况

新型吸水纸制品中所用的吸水剂也称为吸水性树脂，是亲水性的天然多烃基骨架高分子和亲水性合成高分子的接枝共聚物，它是一种具有松散网络结构的低交联度亲水性的高分子化合物，分子中含有大量的亲水基团，如羧基(-COOH},羟基(-O H）、季铵盐)等。

传统的纸张、棉花、海绵等材料的吸水功能是依毛细管吸收的原理进行，是一种物理吸附，而吸附重量较小，在外力下水或液体易被挤出。由于吸水剂的松散网状结构具有弹性，因此，它能容纳许多水分子，而其外表则是一种透明似水晶的凝胶状态。即使对凝胶施加一定压力，凝胶中水分子基本上不会被挤出，只有在离子与水分子所形成的弱化学键（氢键)被阳光或水分解时，才能在外层释放出部分的水，并还具有反复吸水的特性[1]。由于该吸水剂具有上述优异功能，决定了它能够应用于生活用纸及石油工业、农业、日化工业等众多领域。

2 吸水剂的特性

吸水剂的品种虽多达十余种，但它们的基本特性都相似，其主要特征为：

物理形态：呈白色粉末状，含水率在10%以下，水分散体呈中性。

安全性：产品残留单体无毒性、无过敏反应，适宜用于生理用品要求。

吸收性：由于它们本身带有大量的强吸水基团，所以具有能吸收1500～2000倍的去离子水能力，其吸收能力随水中含盐离子浓度的增加而下降，对自来水吸收率为500倍，对动物血类的吸收能力为60～100倍，其适宜的pH值范围为5～9，pH值过大或过小都将影响其吸收能力。

吸水速度：吸水树脂一般在几分钟内可吸收总液量80%～100%。增大树脂表面积可提高吸收速度，但颗粒太细，吸水后生成粉团反而影响吸收速度，故控制粒度在20～145目，并按一定比例分布。

保水性：该类树脂有较好的保水性，在压力下可保持原吸水量的70%，树脂内部所含水分蒸发速度比去离子水的蒸发速度要慢[3]。

3 吸水性剂的分类

高吸水剂是聚环氧乙烷等非电解质的水溶性聚合物或聚丙烯酸酯、羧甲基纤维素等具有离子性基团的电解质聚合物，高吸水树脂的种类繁多，根据化合物种类可分为下列类型:

淀粉-丙烯酸接枝共聚型[4]

这种树脂淀粉和丙烯酸接枝共聚后再加水分解制得，是早期高吸水树脂产品。淀粉-丙烯酸接枝聚合型树脂吸水速度大，成本较低。但由于聚合物的骨架是淀粉，长期在含水状态下易腐败，适于生产使用一次就扔掉的纸制品。

聚丙烯酸酯型

该树脂为聚丙烯酸的交联物，比淀粉-丙烯酸接枝系树脂的吸水能力大。其制法有:丙烯酸钠(钾)和交联剂 (聚环氧化合物，N，N一亚甲基双丙烯酰胺等)聚合的方法；丙烯酸金属脂聚合物交联的方法；在烃类溶媒中混合丙烯酸钠的水溶液，悬浮聚合得到自交联聚合物的方法等。聚丙烯酸酯系吸水树脂的优点是吸水的倍率大，初期速度高，在纯水中的吸水能力为自重的1000倍，在盐水中的吸水能力为纯水的1/10。

乙烯醇-丙烯酸钠共聚合型

该树脂是醋酸乙烯和丙烯酸甲酯的共聚物用苛性碱水解而成的。和淀粉丙烯酸接枝型树脂比较，具有吸水后凝胶强度大的特点。除用于纸制品材料外，还可用于农业等其他方面。

异丁烯一无水马来酸共聚型

该树脂为异丁烯一无水马来酸共聚物的交联物。安定性和耐久性好，可以和橡胶或塑料混合，吸水倍率500倍。用它们的胶液处理的纸张、纺织品、无纺布等，可用作工业吸水材料。

另外还有聚丙烯腈水解型、聚乙烯醇型、羧甲基纤维素型吸水剂

4 吸水性剂的性能测定

吸收速度测定[5]

在带有转子的200mL烧杯中，装入0.9%的氯化钠水溶液50 g，在25℃的恒温水槽内恒温20 min后，将烧杯放在磁力搅拌机上，以600 r/min的速度进行搅拌，将2.0 g的吸水剂加入烧杯中，用秒表进行计时，当旋涡消失，液面成为水平状态时计时结束。该时间即为样品的吸收速度，其单位为s。

吸收量测定

称取吸水剂1.0 g，把该质量记为m，用纱布包好，在适量的0.9%Na Cl溶液（或标准测试液、蒸馏水），如采用蒸馏水进行测试，称取的复合样品为0.5 g中浸泡60 min，取出沥干10 min后称重m L，并称取空白湿纱布的质量m2。按以下公式计算样品的吸收量。单位:g/g。

保水量测定

称取吸水剂2.0 g，把该质量记为m，用纱布包好，在适量的0.9%Na Cl溶液(或蒸馏水、标准测试液)中浸泡60 min，取出沥干10 min后，在1400 rpm的速度下离心5 min，称重m 1，称取空白湿纱布的质量m2。按以下公式计算样品的离心保留值，单位:g/g。

吸水倍率测定

取一条试样，用电子天平(精确到0.01 g)称其质量记作m。用夹子夹住样品的一端封口，并使夹子夹口与试样纵向处于垂直状态。将试样连同夹子浸入约10 c m深的23士1℃蒸馏水中。轻轻压住试样，使其完全浸没60 s，然后提起夹子，使试样完全离开水面，垂直悬挂90 s后，称其质量记作m1。按下式计算样品的吸水倍率。取5条试样的平均值作为测定结果，精确至一位小数。

5 发展前景

随着吸水纸制品的不断发展，吸水剂将朝着高性能化、复合化、功能化以及可降解性方向发展。高性能化是在保证吸水剂具有优良的吸水和保水性能的基础上，提高树脂的吸水速度、耐盐性能、凝胶强度和热稳定性能；使得吸水剂具有多次加压吸收、通液性能优良的特点，能多次快速渗透和扩散，适应于未来吸水性纸制品轻质薄型化的发展。复合化是将吸水剂与无机物或其他高分子材料等复合，制备出性能优良、成本低廉的高吸水性材料；功能化是在吸水剂中加入功能性成分使其具有特定的功能，如抗菌功能；生物可降解高分子材料更是将来吸水纸制品所用吸水剂的一个发展方向。

[1]周科元.高容量吸水树脂在妇女卫生巾上的应用 温州市工业科学研究所。

[2]周王严等.高吸水树脂性能对卫生用品品质的影响及其发展趋势.广州化工,2013，3。

[3]王贵公.妇女卫生巾和高吸水树脂.国外造纸,1988，7(2),4、23。[4]高吸水树脂.朱洁.陕西省化工研究所。

[5]台塑吸水剂用于卫生巾的吸水性能研究.覃义梅.轻工科技.2014。

[6]卢宝荣等.卫生巾(含卫生护垫),中国标准出版社。

[7]高吸收性树脂发展与趋势.生活用纸，2011,11,(12):26。

[8]卫生巾高吸收性树脂.高君，杨志亮，周军锋.中国标准出版社。

[9]一次性使用卫生用品卫生标准.沈伟，卢敏，杨宏平等[S]北京:中国标准出版社.2011，12。