相信大家小時候都玩過這樣一類玩具，我們稱其為「海洋寶寶」，海洋寶寶買回來時是一顆顆五顏六色的小珠子，我們將其浸泡在水中一段時間後，會驚訝地發現小珠子竟然會「長大」十幾倍，捏起來軟軟的富有彈性並且不易被捏碎。然而就是這樣一個平平無奇的玩具經常出現在兒童事故新聞中，由於兒童誤食，因其膨脹特性可能會導致兒童出現呼吸道阻塞或腸梗阻，已被列入具有高安全隱患玩具行列[1]。經查閱資料，原來「海洋寶寶」屬於高吸水性樹脂，接下來我們一起走進化學的世界，看看高吸水性樹脂究竟為何物。
圖1. 吸水前後的「海洋寶寶」(圖來源於網絡)
高吸水性樹脂(SAP)是一種既不溶於水，也難溶於有機溶劑的水溶脹型功能高分子聚合物，該分子鏈上含有羥基（-OH），羧基（-COOH）酰氨基（-CONH2）、磺酸基（-SO3H）等親水基團和鬆散網絡結構[2]，具有超強吸附能力，能夠吸收比自身重量幾百至上千倍的水，當它吸水膨脹後，與水發生凝固會成為一種水凝膠，具有吸水速率快、保水性能好等優點。
之所以具有這麼強大的功能，是因為該材料中具有羧基、羥基等親水性基因與水分子中的氫鍵發生作用，並且其分子鏈網格結構可高度溶脹，將水分子牢牢束縛其中，在受熱、加壓的條件下液體依舊不易擠出。除此以外，當周圍環境比較乾燥時，吸收的液體又可以緩慢釋放出來，正因為SAP特殊的優良特性，已經廣泛應用於衛生用品、農業等領域。
近年來，SAP發展迅速，原料來源豐富，按原料來劃分，一般可分為合成聚合物類、生物質類（澱粉系、纖維素系等）、有機-無機複合物三大類[3]。合成聚合物類的吸水樹脂是小分子經過聚合件交聯得到的，原料主要有聚乙烯醇類（PVA）、聚丙烯酸鹽類(PAA)、聚丙烯酰胺（PAM）類等，其中，PAA原料簡便易得、具有耐熱性好、對大多數酸鹼具有良好的抵抗性、長期存儲也不易腐敗等優點，正是基於其良好的性能已經成為當前研究最多、應用最廣的品種。
但是這種吸水性樹脂很難被生物降解，容易污染土壤，因此尋找可降解的吸水性材料便成了研究人員們的另一熱點，生物質類的吸水樹脂恰好具有此種性能，其原料有澱粉、纖維素、蛋白質、殼聚糖、檸檬酸等天然產物，這類吸水樹脂的原料具有成本價格低廉又容易得到，並且能夠被生物降解，極大地降低了環境污染，因此，在農業生產中有很大的前景。有機-無機複合類的吸水樹脂是為了解決傳統SPA吸水能力強，但機械性能不好，耐鹽性以及反覆溶脹能力較差的缺點，因此，可以利用納米材料的優越性能，通過將無機納米材料加入有機SPA中進行改性，來提高吸水材料的穩定性、機械性能、耐鹽性等綜合性能。
高吸水性樹脂在生活中的應用
1、在化妝品的應用
高吸水性樹脂材料可用於化妝品中的添加劑、增稠劑、染髮劑等，在化妝品中的添加這種材料具有一定的保濕作用，如在一些化妝品中為了達到清涼的效果，會向化妝品中添加酒精，而酒精具有易揮發的特性，向其中加入一定量的高吸水性樹脂便可起到防止揮發的作用。其次，吸水後的樹脂呈凝膠狀，具有很好的粘度，可用作化妝品的增稠劑。日常生活中，人們為了使自己看着年輕時尚，經常會進行染髮，工業中常利用聚丙烯酸鹽高吸水性樹脂、甲劑溶纖劑、酸性染料和水配製成的染髮水，加入高吸水性樹脂便可使材料之間更加融合，並且具有一定的護髮效果，結果顯示出的染色效果也會得到提高。
化妝品中載體材料應用最多的就是高吸水性樹脂，除以上應用外，人們可以在SAP中附載營養劑或藥物之類的物質，這樣就可以製成營養型化妝品、藥物型化妝品，使得化妝品具有一定的功效，更好的滿足人們日常生活的需要。
2、在農業生產中的應用
SAP在吸收水、保持水以及保肥方面性能優異，因此在農業生產中有着重要的應用。在乾旱缺水的環境中，可用作保水劑處理土壤[4]，使得土壤在較長時間保持較高的水分含量，水利用率得到極大的提高，實現最big的經濟效應，SAP在水量充沛時可大量吸水，在乾旱期間緩慢釋放出水分，能夠極好地保存儲蓄雨水，既減少灌溉次數，又節約灌溉成本。高吸水性樹脂還可以改良土壤，其促進土壤團粒結構的形成，這些團聚體可以穩定土壤結構、改善土壤的通透性、極大地減緩了土面的蒸發，且土壤的抗侵蝕能力也得到顯著的增強。由於SAP具有吸收和保蓄水肥的作用，人們常用吸水性樹脂將肥料包裹或者絡合其中，使肥料緩慢釋放，相同的水肥條件下，該方法不僅提高農作物的產量，並且提高了肥料利用率。
3、其他應用
在日常衛生產品中，SAP可用於常見生理用品，如衛生巾、紙尿褲等，為人們生活提供了極大的便利。還可以用於除臭劑、留香產品中，如在製作固體芳香劑時，可以將適量的SAP和丙三醇相混合，固化後加入一定量的香料，便得到性能良好的固體芳香劑。除此以外，在生鮮運輸過程中，生鮮類食物自身含水量較多，在與乾燥空氣接觸後容易失去水分，並且生鮮類儲藏的時間越長越容易變質。為了提高生鮮食品的保鮮期，可以用SAP和具有抑菌作用的丙二醇配製的保鮮劑對食物進行保鮮處理，延長食品儲存時間。
圖2. PVA膜（圖來源網絡）
隨着科學技術的不斷發展，高吸水性樹脂在日常生活中得到了廣泛的應用，然後再神奇的功能材料都有其利弊，我們要學會辯證地使用這些材料，在不斷深入研究的同時，也要對發現的問題進行及時的解決，這樣才能更好的建設我們美麗的地球家園。
