吸水紙制品中的吸水劑

周艷 牡丹江市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢驗(yàn)檢測(cè)中心 黑龍江 牡丹江（157013）

吸水紙制品屬于特種紙類，吸水紙用途廣泛，如用于超市中水產(chǎn)、肉類、果蔬產(chǎn)品的精加工包裝，可自然吸收更多水分，提高食品的保鮮度。而吸水劑則是吸水紙制品中的重要成分，為滿足產(chǎn)品使用性能，這些產(chǎn)品制作時(shí)往往要加入吸水劑，吸水劑的質(zhì)量不但影響產(chǎn)品質(zhì)量，而且關(guān)系到使用者的身心健康，在此類產(chǎn)品的監(jiān)督檢驗(yàn)過(guò)程中必須予以關(guān)注。

1 吸水劑概況

新型吸水紙制品中所用的吸水劑也稱為吸水性樹(shù)脂，是親水性的天然多烴基骨架高分子和親水性合成高分子的接枝共聚物，它是一種具有松散網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的低交聯(lián)度親水性的高分子化合物，分子中含有大量的親水基團(tuán)，如羧基(-COOH},羥基(-O H）、季銨鹽)等。

傳統(tǒng)的紙張、棉花、海綿等材料的吸水功能是依毛細(xì)管吸收的原理進(jìn)行，是一種物理吸附，而吸附重量較小，在外力下水或液體易被擠出。由于吸水劑的松散網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)具有彈性，因此，它能容納許多水分子，而其外表則是一種透明似水晶的凝膠狀態(tài)。即使對(duì)凝膠施加一定壓力，凝膠中水分子基本上不會(huì)被擠出，只有在離子與水分子所形成的弱化學(xué)鍵（氫鍵)被陽(yáng)光或水分解時(shí)，才能在外層釋放出部分的水，并還具有反復(fù)吸水的特性[1]。由于該吸水劑具有上述優(yōu)異功能，決定了它能夠應(yīng)用于生活用紙及石油工業(yè)、農(nóng)業(yè)、日化工業(yè)等眾多領(lǐng)域。

2 吸水劑的特性

吸水劑的品種雖多達(dá)十余種，但它們的基本特性都相似，其主要特征為：

物理形態(tài)：呈白色粉末狀，含水率在10%以下，水分散體呈中性。

安全性：產(chǎn)品殘留單體無(wú)毒性、無(wú)過(guò)敏反應(yīng)，適宜用于生理用品要求。

吸收性：由于它們本身帶有大量的強(qiáng)吸水基團(tuán)，所以具有能吸收1500～2000倍的去離子水能力，其吸收能力隨水中含鹽離子濃度的增加而下降，對(duì)自來(lái)水吸收率為500倍，對(duì)動(dòng)物血類的吸收能力為60～100倍，其適宜的pH值范圍為5～9，pH值過(guò)大或過(guò)小都將影響其吸收能力。

吸水速度：吸水樹(shù)脂一般在幾分鐘內(nèi)可吸收總液量80%～100%。增大樹(shù)脂表面積可提高吸收速度，但顆粒太細(xì)，吸水后生成粉團(tuán)反而影響吸收速度，故控制粒度在20～145目，并按一定比例分布。

保水性：該類樹(shù)脂有較好的保水性，在壓力下可保持原吸水量的70%，樹(shù)脂內(nèi)部所含水分蒸發(fā)速度比去離子水的蒸發(fā)速度要慢[3]。

3 吸水性劑的分類

高吸水劑是聚環(huán)氧乙烷等非電解質(zhì)的水溶性聚合物或聚丙烯酸酯、羧甲基纖維素等具有離子性基團(tuán)的電解質(zhì)聚合物，高吸水樹(shù)脂的種類繁多，根據(jù)化合物種類可分為下列類型:

淀粉-丙烯酸接枝共聚型[4]

這種樹(shù)脂淀粉和丙烯酸接枝共聚后再加水分解制得，是早期高吸水樹(shù)脂產(chǎn)品。淀粉-丙烯酸接枝聚合型樹(shù)脂吸水速度大，成本較低。但由于聚合物的骨架是淀粉，長(zhǎng)期在含水狀態(tài)下易腐敗，適于生產(chǎn)使用一次就扔掉的紙制品。

聚丙烯酸酯型

該樹(shù)脂為聚丙烯酸的交聯(lián)物，比淀粉-丙烯酸接枝系樹(shù)脂的吸水能力大。其制法有:丙烯酸鈉(鉀)和交聯(lián)劑 (聚環(huán)氧化合物，N，N一亞甲基雙丙烯酰胺等)聚合的方法；丙烯酸金屬脂聚合物交聯(lián)的方法；在烴類溶媒中混合丙烯酸鈉的水溶液，懸浮聚合得到自交聯(lián)聚合物的方法等。聚丙烯酸酯系吸水樹(shù)脂的優(yōu)點(diǎn)是吸水的倍率大，初期速度高，在純水中的吸水能力為自重的1000倍，在鹽水中的吸水能力為純水的1/10。

乙烯醇-丙烯酸鈉共聚合型

該樹(shù)脂是醋酸乙烯和丙烯酸甲酯的共聚物用苛性堿水解而成的。和淀粉丙烯酸接枝型樹(shù)脂比較，具有吸水后凝膠強(qiáng)度大的特點(diǎn)。除用于紙制品材料外，還可用于農(nóng)業(yè)等其他方面。

異丁烯一無(wú)水馬來(lái)酸共聚型

該樹(shù)脂為異丁烯一無(wú)水馬來(lái)酸共聚物的交聯(lián)物。安定性和耐久性好，可以和橡膠或塑料混合，吸水倍率500倍。用它們的膠液處理的紙張、紡織品、無(wú)紡布等，可用作工業(yè)吸水材料。

另外還有聚丙烯腈水解型、聚乙烯醇型、羧甲基纖維素型吸水劑

4 吸水性劑的性能測(cè)定

吸收速度測(cè)定[5]

在帶有轉(zhuǎn)子的200mL燒杯中，裝入0.9%的氯化鈉水溶液50 g，在25℃的恒溫水槽內(nèi)恒溫20 min后，將燒杯放在磁力攪拌機(jī)上，以600 r/min的速度進(jìn)行攪拌，將2.0 g的吸水劑加入燒杯中，用秒表進(jìn)行計(jì)時(shí)，當(dāng)旋渦消失，液面成為水平狀態(tài)時(shí)計(jì)時(shí)結(jié)束。該時(shí)間即為樣品的吸收速度，其單位為s。

吸收量測(cè)定

稱取吸水劑1.0 g，把該質(zhì)量記為m，用紗布包好，在適量的0.9%Na Cl溶液（或標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試液、蒸餾水），如采用蒸餾水進(jìn)行測(cè)試，稱取的復(fù)合樣品為0.5 g中浸泡60 min，取出瀝干10 min后稱重m L，并稱取空白濕紗布的質(zhì)量m2。按以下公式計(jì)算樣品的吸收量。單位:g/g。

保水量測(cè)定

稱取吸水劑2.0 g，把該質(zhì)量記為m，用紗布包好，在適量的0.9%Na Cl溶液(或蒸餾水、標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試液)中浸泡60 min，取出瀝干10 min后，在1400 rpm的速度下離心5 min，稱重m 1，稱取空白濕紗布的質(zhì)量m2。按以下公式計(jì)算樣品的離心保留值，單位:g/g。

吸水倍率測(cè)定

取一條試樣，用電子天平(精確到0.01 g)稱其質(zhì)量記作m。用夾子夾住樣品的一端封口，并使夾子夾口與試樣縱向處于垂直狀態(tài)。將試樣連同夾子浸入約10 c m深的23士1℃蒸餾水中。輕輕壓住試樣，使其完全浸沒(méi)60 s，然后提起夾子，使試樣完全離開(kāi)水面，垂直懸掛90 s后，稱其質(zhì)量記作m1。按下式計(jì)算樣品的吸水倍率。取5條試樣的平均值作為測(cè)定結(jié)果，精確至一位小數(shù)。

5 發(fā)展前景

隨著吸水紙制品的不斷發(fā)展，吸水劑將朝著高性能化、復(fù)合化、功能化以及可降解性方向發(fā)展。高性能化是在保證吸水劑具有優(yōu)良的吸水和保水性能的基礎(chǔ)上，提高樹(shù)脂的吸水速度、耐鹽性能、凝膠強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性能；使得吸水劑具有多次加壓吸收、通液性能優(yōu)良的特點(diǎn)，能多次快速滲透和擴(kuò)散，適應(yīng)于未來(lái)吸水性紙制品輕質(zhì)薄型化的發(fā)展。復(fù)合化是將吸水劑與無(wú)機(jī)物或其他高分子材料等復(fù)合，制備出性能優(yōu)良、成本低廉的高吸水性材料；功能化是在吸水劑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將來(lái)吸水紙制品所用吸水劑的一個(gè)發(fā)展方向。

[1]周科元.高容量吸水樹(shù)脂在婦女衛(wèi)生巾上的應(yīng)用 溫州市工業(yè)科學(xué)研究所。

[2]周王嚴(yán)等.高吸水樹(shù)脂性能對(duì)衛(wèi)生用品品質(zhì)的影響及其發(fā)展趨勢(shì).廣州化工,2013，3。

[3]王貴公.婦女衛(wèi)生巾和高吸水樹(shù)脂.國(guó)外造紙,1988，7(2),4、23。[4]高吸水樹(shù)脂.朱潔.陜西省化工研究所。

[5]臺(tái)塑吸水劑用于衛(wèi)生巾的吸水性能研究.覃義梅.輕工科技.2014。

[6]盧寶榮等.衛(wèi)生巾(含衛(wèi)生護(hù)墊),中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社。

[7]高吸收性樹(shù)脂發(fā)展與趨勢(shì).生活用紙，2011,11,(12):26。

[8]衛(wèi)生巾高吸收性樹(shù)脂.高君，楊志亮，周軍鋒.中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社。

[9]一次性使用衛(wèi)生用品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn).沈偉，盧敏，楊宏平等[S]北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社.2011，12。