1、淀粉系高吸水性樹脂

    淀粉是一種原料來源廣泛、種類多、價格低廉的多羥基天然化合物。與淀粉進行接枝共聚反應(yīng)的單體主要是親水性和水解后變成親水性的烯類單體，式中R為H或烷基，X主要為—COOH，—COOR，—CN，—OH，—CONH2等基團。

    淀粉接枝共聚反應(yīng)，有用負離子催化劑使淀粉進行離子型接枝共聚，也有自由基型接枝共聚，而目前合成高吸水性樹脂常采用的是自由基型接枝共聚。自由基型接枝共聚，是使淀粉分子產(chǎn)生自由基，由于產(chǎn)生的方式不同，接枝機理也有差別。利用γ，α，β射線及過氧化物、偶氮化合物和氧化還原等引發(fā)劑，則它們能夠使淀粉分子中帶羥基的碳原子上的氫被奪走，而產(chǎn)生自由基，然后再引發(fā)單體，成為淀粉-單體自由基，繼續(xù)與單體進行鏈增長聚合，最后發(fā)生鏈終止。

    高吸水性樹脂的研究是以淀粉接枝丙烯腈開始的。首先由美國Fanta等用硝酸鈰銨為引發(fā)劑，淀粉接枝丙烯腈獲得成功。Gugliemelli等研究了皂化水解淀粉-丙烯腈接枝共聚物，Weaver等在此基礎(chǔ)上制得吸水性聚合物“HSPAN”。淀粉接枝丙烯腈制得的共聚物，是帶—CN基的接枝物�！狢N基是憎水基團，故此種化合物不吸水。為了使它吸水，必須加堿水解，使—CN基變成—CONH2，COOH和—COOM(M為堿金屬離子)等親水基團，才能成為吸水性產(chǎn)物。

    淀粉接枝丙烯酸(鹽)高吸水性樹脂是通過淀粉的多糖與丙烯酸(鹽)在交聯(lián)劑存在下聚合得到的，這種樹脂具有高吸水性能且可生物降解，當使用丙烯酸作接枝單體時，聚合在水中進行，生成白色彈性凝膠接枝聚合物，用苛性鈉水溶液水解此凝膠，然后干燥并粉碎。當使用丙烯酸鈉和丙烯酸作接枝單體時，聚合在甲醇水溶液中進行，所使用的丙烯酸鈉與丙烯酸摩爾比為80∶20~70∶30。若將淀粉和單體的水溶液分散在烴類分散介質(zhì)中，加入表面活性劑攪拌分散成懸浮液，然后加入引發(fā)劑，加熱聚合，也可得到高吸水性接枝產(chǎn)物，此合成為反相懸浮(乳液)聚合。采用反相懸浮聚合，可克服水溶液接枝聚合所帶來的接枝產(chǎn)物粘度高、產(chǎn)物處理困難等問題。

    淀粉接枝丙烯酰胺的基本原理與接枝丙烯腈、丙烯酸(鹽)相似。其不同之點在于丙烯酰胺在淀粉后接枝后的產(chǎn)物，不是離子型產(chǎn)物，因此不需要堿中和;另一方面它不像丙烯腈接枝在淀粉上帶親油性基—CN，要用堿皂化變成親水基(變?yōu)椤狢ONH2和COOH)，它本身是帶親水基團—CONH2的產(chǎn)物，具有很強的吸水性，故不需要皂化，其本身就是高吸水性樹脂。同時，將它皂化水解也可變成帶羧基和酰胺基的高吸水性樹脂，因此淀粉接枝丙烯酰胺直接就得高吸水性的水凝膠，而且這種水凝膠是非離子型的，電解質(zhì)及pH值對它的吸水性能影響較小。它還可以進一步水解制備陰離子型高吸水性樹脂。

    2、纖維素系高吸水性樹脂

    由于淀粉系高吸水性樹脂的出現(xiàn)，使人們想到用纖維素為原料制備高吸水性樹脂。纖維素與淀粉一樣，原料來源廣，能與多種低分子反應(yīng)，是近十多年來吸水性材料發(fā)展的一個方面。纖維素具有很強的吸水性，這一方面由于它是親水性的多羥基化合物;另一方面因為它是纖維狀的物質(zhì)，有很多的毛細管，表面積大。因此，它作為吸水性材料獲得了廣泛的應(yīng)用。但是纖維素的吸水能力不強，為了提高其性能，主要是通過化學反應(yīng)使它具有更強或者更多的親水基團，但仍然成為纖維狀態(tài)，以保持它表面積大和多毛細管性。制備的方法一般是通過醚化、酯化、接枝共聚等方法中的一種或幾種，以制備纖維素基吸水性材料。

    3、合成樹脂系高吸水性樹脂

    合成樹脂系高吸水性樹脂自70年代以來迅速興起。首先在日本發(fā)展迅速，緊接著美國、德國、法國、英國等廣泛研究，已成為高吸水性樹脂發(fā)展的重要方面�，F(xiàn)在已工業(yè)化生產(chǎn)的高吸水性樹脂以合成樹脂系-聚丙烯酸鈉占主導地位。

    合成樹脂系高吸水性樹脂目前的種類也很多，且隨著研究的深入，越來越多，主要有丙烯酸(鹽)類、丙烯腈類、聚乙烯醇類等。其中以聚丙烯酸(鹽)類最重要。合成樹脂系高吸水性樹脂實際上是一種低密度交聯(lián)的高分子聚合物。水溶性高分子化合物進行交聯(lián)，其性能依其交聯(lián)程度的變化，由水溶性轉(zhuǎn)變?yōu)榕驖櫺缘臉渲�，若進一步的交聯(lián)就變成吸水性樹脂。依交聯(lián)程度可分為交聯(lián)度高和交聯(lián)度低兩種，前者稱之為高密度交聯(lián)，后者稱之為低密度交聯(lián)。高密度交聯(lián)的樹脂，由于交聯(lián)密度高，阻礙水的滲入，吸水能力很低，不是高吸水性樹脂，只能說是親水性樹脂或低吸水性高聚物。低密度交聯(lián)的樹脂，過去沒有引起人們的注意。人們在發(fā)現(xiàn)了高吸水性樹脂并發(fā)現(xiàn)高吸水性樹脂就是一種低密度交聯(lián)的高聚物后，由此而引起人們對低密度交聯(lián)樹脂的重視。交聯(lián)密度低，水分子容易滲入樹脂中使樹脂膨脹，進一步親水而凝膠化，成為高吸水性狀態(tài)。但交聯(lián)密度不能太低，否則就會溶解于水。因此，最好是在不溶于水的狀態(tài)下處于最低交聯(lián)程度的樹脂，才有可能是高吸水性的高聚物。