以往使用的吸附材料，如纸、棉、麻等吸水能力只有自身质量的15～40倍（指去离子水，以下同），保水能力也相当差。 20世纪70年代中期，美国农业部研究中心首先开发出一种高吸水性树脂，此后各种类型的高吸水性树脂相继出现。这些树脂不溶于水，也不溶于有机溶剂，能吸收数百倍至数千倍于自身质量的水，而且保水性强，即使加压水也不会被挤出，因而引起了世界各国的关注。近年来，高吸水树脂的工业生产能力不断扩大，并广泛应用于医疗卫生、建筑材料、环境保护、农业、林业及食品工业。

高吸水性树脂种类很多，可以从不同角度进行划分。从合成反应类型的角度可分为接枝共聚、羟甲基化及水溶性高分子交联树脂3类。但一般最常见的是按原料组成分为淀粉类、纤维素类及合成树脂类3类。

1.淀粉类高吸水性树脂

淀粉是亲水性的天然多羟基高分子化合物，以淀粉为骨架高分子与亲水性合成高分子的接枝共聚体即为这类高吸水性树脂，如淀粉-丙烯腈接枝共聚水解产物。这是世界上较早开发的一种高吸水性树脂，其生产工艺见图9-2。

图9-2淀粉接枝高吸水树脂生产工艺流程图

该种树脂的合成是按自由基反应机理进行的，最广泛采用的引发剂是四价铈盐。国内外对使用硝酸铈胺等氧化还原引发剂的接枝共聚做了大量的研究工作。其反应机理如下：

淀粉接枝丙烯腈是自由基接枝共聚，是使淀粉分子产生自由基，然后再引发单体丙烯腈，成为淀粉-丙烯腈自由基，继续与丙烯腈进行链增长聚合，最后发生链终止。工艺流程说明如下：

(1)糊化 为了很好地进行聚合反应，必须使淀粉均匀地分散在水中。先将淀粉及水加入反应釜D101中，搅拌，加热至60～95℃使淀粉糊化，糊化时间为0.5～2h。淀粉质量分数为20％～30％。

(2）冷却 淀粉经糊化后再在搅拌下冷却至室温，以便进行接枝聚合。

(3）接枝 聚合冷却后的淀粉液，在聚合反应釜D102中，通氮赶走反应釜中的氧，然后加入单体和催化剂并搅拌，经过一定时间就发生放热反应，维持温度直至反应中止。

反应条件：淀粉，丙烯腈比值为1～0.5催化剂为原料的0.5％～1％，反应温度为25～75℃，反应时间2～4h。

(4）皂化、冷却反应后的接枝物，加入碱，升温至80～95℃下进行皂化水解4～6h，水解后冷却至室温。

(5)中和、分离水解后的产物黏度很大，然后用酸（硫酸、盐酸等）中和至pH为2～3，通过离心机L101离心分离，再经洗涤、干燥后，得到固体产品。

消耗定额（以生产每吨产品计）：淀粉408.6kg，丙烯腈726.9kg,氮气25kg，催化剂5.10kg,氢氧化钠18kg，盐酸16kg左右。

淀粉与丙烯酰胺在铈盐或60C^o辐射引发下进行接枝共聚可得非离子型吸水树脂，具有很强的吸水能力，如将其皂化处理可进一步得到含羧酸基和酰胺基的吸水树脂。另外，一些乙烯基单体如醋酸乙烯、苯乙烯等也可按类似办法与淀粉和纤维素接枝聚合制得吸水树脂。

2.纤维素或半纤维素类高吸水性树脂

纤维素或半纤维素类（如蔗渣纤维素、木聚糖）等同样可作为接枝共聚体的骨架高分子。纤维素或半纤维素类高吸水性树脂的吸水能力比淀粉类树脂低，但是在一些特殊形式的用途方面是淀粉类树脂所不能取代的，例如用于重金属吸附、制作高吸水性织物、用纤维素类树脂与合成纤维混纺以改善其吸水性等。

蔗渣纤维素或木聚糖、蔗渣木聚糖接枝丙烯酸制得的纤维素系高吸水性树脂系首先使纤维素成为初级自由基，然后再引发丙烯酸单体，成为纤维素或半纤维素-丙烯酸自由基，继续与丙烯酸进行链增长，最终链终止而制得。工艺流程见图9-3。

为了更好地进行聚合反应，必须先把天然纤维素（如蔗渣纤维素、蔗渣木聚糖）分散在水及甲醇的混合液中，在氮气流下加热至50℃，搅拌1h使其分散，冷却至30℃。

继续在聚合反应器 D101中，加入催化剂及丙烯腈、丙烯酰胺、丙烯酸、丙烯酸丁酯等单体（一种或数种），反应温度为60℃，反应时间为6h，得到白色聚合物。经过滤机Li01滤除杂质，洗涤后经干燥器L102干燥、粉碎机L103粉碎，得到固体接枝物。

图9-3纤维素或半纤维素类高吸水性树脂工艺流程图

消耗定额（以生产每吨产品计）：纤维素或半纤维素904.8kg，丙烯酸168.4kg，甲醇25kg，氮气35kg，丙烯酸钠7kg左右，催化剂25kg左右。

3.合成树脂类

合成树脂类高吸水性树脂主要包括聚丙烯酸系树脂、聚丙烯腈系树脂、聚乙烯醇系树脂、聚环氧乙烷系树脂等。近年来开发出了以羟基、醚基、酰胺基为亲水官能团的非离子型高吸水性树脂。如将聚乙烯醇水溶液辐射交联，得到含羟基的吸水性树脂；将丙烯酰胺、甲叉双丙烯酰胺的水溶液辐射交联或用引发剂引发聚合，获得了酸胺基非离子型吸水性树脂。这类树脂吸水能力较小，一般只能达到50倍，通常不作吸水材料用，而是作为凝胶用于人造水晶体和酶的固定化方面。