1 概述 1.1 高吸收性树脂产品的发展历史

高吸水性树脂(简称SAP)是20世纪60年代才开始发展，最早在1961年由美国农业部北方研究所Russell等从有机大分子接枝丙烯腈开始研究，其目的是在农业和园艺中作为植物生长和运输时的水凝胶，保持周围土壤的水份；到1975年美国谷物加工公司成功研究出淀粉接枝丙烯腈高吸水性树脂，但直到1978年才由日本的三洋化成工业率先进行了商业化生产，将高吸水性树脂用于一次性尿布，于1979年在日本名古屋投产了1 000 t/年的生产设备^[1]。

我国从80年代才开始研制高吸水性树脂，1982年中科院化学研究所的黄美玉等在国内最先合成聚丙烯酸类高吸水性树脂^[2]，此后，国内有关这方面的研究工作方兴未艾^[3-6]。80年代后期山东省济宁化肥厂联合研制出聚丙烯酸类的高吸水性树脂，建起国内第一套100 t/年的生产装置。我国高吸水性树脂的消费始于1991年，一些独资或合资企业引进护翼卫生巾生产线，1993年引进尿裤生产线后, 消费需求不断增加。1985年北京化工研究院申请了国内第一项吸水性树脂的专利^[7]，到2006年底，我国已经申请相关专利200多项，不过具有自主知识产权的国家发明专利屈指可数。

在过去近20年中，世界高吸水性树脂的市场需求持续强劲增长，从1986年世界高吸水性树脂产量不足0.5万吨/年，到2001年达到125万吨/年。目前全球对高吸水性树脂生产和需求几乎是直线上升趋势。在本世纪，随着北美、西欧高吸水性树脂市场逐渐进入成熟期，以及亚太和拉美等新兴市场的快速发展，全球对高吸水性树脂的需求急剧膨胀，全世界对高吸水性树脂的需求将不断增加。

1.2 高吸收性树脂产品的行业现状

高吸收性树脂的开发与应用只有几十年的历史，但发展速度较快。世界高吸收性树脂产能主要分布在德国、日本、中国、欧洲及亚洲其他国家，生产企业主要有德国的赢创德固赛和巴斯夫，日本的日本触媒、三大雅精化和住友化学等公司，行业集中度较高。近年来，我国高吸收性树脂发展速度异常迅猛。截至2014年末，我国高吸收性树脂生产企业共有10余家，主要有三大雅精细化学品(南通)有限公司、山东昊月新材料有限公司、台塑吸水树脂(宁波)有限公司、泉州邦丽达科技实业有限公司、宜兴丹森科技有限公司等^[8]。

SAP作为卫生巾、纸尿裤的重要原材料，长期以来依赖进口。中国对SAP的研究起步较晚，90%以上的SAP产品依靠进口，不仅成本高，还直接影响我国的卫生用品行业的发展。国内SAP行业生产厂家举步维艰，普遍存在生产经营困难。

2003年国内SAP生产厂家深入市场和客户实地调研，了解到市场上的SAP吸水性能还可以, 但是吸收人的经血和尿液的性能极差，不符合消费者的需求。经过一年的摸索研究，国内厂家推出了一款符合消费者需求的、对人体尿液和血液具有超强、快速吸收能力的产品。该SAP产品在市场上迅速得到了国内外卫生用品厂家的青睐，其应用于终端产品中真正起到了快速吸收排出液体的作用，解决了长期困扰广大妇女在卫生用品上出现的侧漏、黏连、返渗等难题，为终端消费者真正带来了实惠。

1.3 高吸收性树脂产品标准概述

目前国内关于高吸收性树脂的国家标准只有两项，分别为2008年发布的《卫生巾用高吸收性树脂》(GB/T 22905) 和《纸尿裤用高吸收性树脂》(GB/T 22875)，这两项标准距今时间太长，已经不适应现在SAP市场的需求，且技术指标较低，达不到终端卫生产品的技术要求。国内没有针对吸收血液用聚丙烯酸钠盐高吸收性树脂的标准。

国际上，目前有ISO 17190失禁者用尿液聚合物基质吸液材料特性的测试方法标准，明确pH值、单体残留、粒度分布、挥发物含量、生理盐水吸收量、生理盐水保液量、生理盐水加压吸收量、称重法测定流动率、密度、电位滴定法测定可萃取聚合物量等测试方法。然而，吸收血液用聚丙烯酸钠盐高吸收性树脂用于各类妇女卫生巾(含卫生护垫)、医疗用品，卫生巾和医疗用品面对的是粘稠状复杂的血液，由于跟人体紧密接触，要求吸收血液类似的粘稠液体速度快、吸收能力强、返渗小等高要求。国内外却没相关标准规范吸收血液用聚丙烯酸钠盐高吸收性树脂测试方法和对其性能有明确的规定。

高吸收性树脂产品在国际标准目录里应归于塑料领域，我国在塑料领域主导制定过标准，也参与制定过，但是对于高吸收性树脂行业尚未有现成的工作组来承担制定相应的标准工作。所研究的《吸收血液用聚丙烯酸纳盐高吸收性树脂第1部分：测试方法》^[9]和《第2部分：规格》^[10]是由山东昊月新材料股份有限公司作为项目召集人和负责人在我国《卫生巾用高吸收性树脂》基础上制定的，2017年刚出版的标准，标准编号为ISO 19699-1：2017(E)和ISO 19699-2：2017(E)。

2 高吸血性树脂国际标准研究 2.1 工作过程

ISO 19699-1：2017《收血液用聚丙烯酸纳盐高吸收性树脂第1部分：测试方法》(Superabsorbent polymer-Sodium Polyacrylate resin for absorbing blood-Part 1:Test methods)和ISO 19699-2：2017收血液用聚丙烯酸纳盐高吸收性树脂第2部分：规格》(Superabsorbent polymer-Sodium Polyacrylate resin for absorbing blood-Part2:Specifications), 是由中国于2013年正式提出的两项全新的国际标准，经过ISO各成员国投票，再经2次ISO/TC61会议讨论，历经12个月的时间，于2014年9月24日正式立项。该项目归属于ISO/TC61/SC11(塑料技术委员会制品分技术委员会)，由中国担任项目负责人和召集人来开展工作，并成立新的工作组WG12，秘书处设在山东昊月新材料股份有限公司。在项目开展的前期阶段，国内对口单位全国塑料标准化技术委员会依托塑料制品标准化技术委员会秘书处成立了该2项国际标准国内专家工作组，国内专家组由来自山东昊月新材料股份有限公司、中国标准化研究院、北京工商大学、华东理工大学、福建丹森科技有限公司、武汉丝宝股份有限公司、杭州余宏卫生用品有限公司等8家单位12名专家组成。首先依靠国内企业和检验单位机构，对国内外具有一定市场占有率的厂家品牌的样品进行环比试验验证，并与国家标准进行实验数据分析和比对，在前期大量基础工作的基础上，项目负责人召开了工作组会议、CD草案讨论会，认真研究了其他成员国提出的意见和建议，并就关键的技术指标专门召开多次会议进行研讨，对于标准制定流程的问题专门请教国家标准化管理委员国际部专家，每一个疑问点都做到有依据的答复和反馈。课题组一方面利用ISO/TC61/SC11年会的机会，和与会代表进行直接沟通交流，另一方面积极“走出去”有选择性的拜访成员国专家，进行充分的交流，由此得到了美国、法国、韩国、马来西亚等国家代表的大力支持。该项目根据2015年10月在印度德里召开的ISO/TC61/SC11/WG12国际会议决议和22:1比例的参会专家代表举手表决，该项目成功进入DIS阶段，并于2016年7月正式投票通过DIS阶段。在此期间日方处处诘难，DIS投票时日方提出了技术性修改意见，项目于2016年9月进入FDIS阶段，在此阶段针对日方提出的问题进行了多方沟通，最终于2017年7月以100%的通过率通过FDIS阶段，并于2017年8月14日该项目正式发布出版。

2.2 研究内容 2.2.1 SAP产品测试方法及其规格要求所适用的范围

规定了在生理卫生和医疗产品中用于吸收血液用高吸收性聚合物的性能测试方法和性能要求，也给出代替血液测试高吸收性树脂材料性能的一种粘性液体—血液模拟液的配方。该测试方法和性能要求既可以适用于吸收血液用的聚丙烯酸钠盐树脂原材料，也可适用于吸收血液用SAP的终端产品，比如妇女用卫生巾、医疗绷带、床垫、急救纱包等。2008年，由中国制浆造纸研究院和济南昊月树脂有限公司联合牵头制定了国家标准《卫生巾用高吸收性树脂》，当时在制定国家标准中只考虑了该产品应用领域的单一性，规定了应用领域里只应用于成品卫生巾产品。经过几年的研究论证和实际应用，该SAP可以延伸到其它作为吸收血液用的产品中，为此在本次制定过程中，将SAP的应用范围扩大到一切用于吸收血液的产品领域中。

2.2.2 血液模拟液吸收量的测试方法方式的修订

对于吸收材料，最主要的影响指标是吸收性能，在原来的国家标准中，吸收性能中吸收量的测试方法是：“称量0.2 g待测样品放入到一次性纸质茶袋中，在底部平铺开缝合后放入到1800 mL的待测溶液中，吸收30 min后取出，正面悬挂10 min后称量，计算结果，同时做平行样分析。”此方法的缺陷在于，1) 一次性纸质茶袋浪费资源、成本较高且污染环境，对于每天生产几百批样品SAP的生产厂家，丢弃掉该茶袋的量甚多，给该方法的推广带来一定的难度。2) 正面悬挂10 min后称量误差较大。茶袋从液体中取出后，在静止的过程中，样品上方的的自由液体隔着样品并没有完全滤去，且量的多少并不稳定，所以称量时液体受外界压力容易而从茶袋中脱溢出，给测试结果带来较大的误差。3) 称量的样品的量太少，平行样之间差异性较大。称量的结果对于最后的计算结果影响较大，称量结果每1 g的误差都会引起计算结果5 g的误差，误差分析较大。针对以上可能引起结果误差的因素，项目负责人组织国内试验室做了如下试验：

1) 茶袋的材质的影响

将制作茶袋的材质由原来的纸质改为尼龙布，尺寸和原来一致，样品的量为0.2 g-1.0 g，正面悬挂进行试验，试验结果如表 1、表 2所示。

不难看出，吸收量的大小受样品的量影响较大，受茶袋材质影响较小。在试验过程中可以用尼龙茶袋来替代纸质茶袋。

2) 悬挂方式影响

根据以上得出的结论，将茶袋的材质改为尼龙茶袋，称量的样品的量为1.0 g，分别采用正面悬挂和倾斜45°悬挂进行试验，试验结果见表 3。

由表 3可以看出，样品的吸收量受悬挂方式的影响较大，在试验过程中需要严格按照倾斜角度悬挂测试茶袋。

2.2.3 吸收速度的定义及其测试方法

本次国际标准的制定过程中，研究了SAP产品吸收速度的定义及其测试方法。吸收血液用的终端产品性能的优劣很大程度上取决于其吸收材料SAP吸收速度的快慢，而吸收速度的定义为：“1 g样品吸收完5 mL液体所用的时间”用时间表示速度并不恰当，所以在定义后注明了“吸收所用的时间越长表示吸收速度越慢，吸收所用的时间越短表示吸收速度越快。”

此外，吸收速度的测试方法中，对于测试仪器设备需要明确规定其尺寸大小，否则对于样品的所呈现在器皿中的状态影响较大，从而会造成测试结果的不同。该标准中规定使用体积为100 mL，底面直径为5.5 cm的玻璃质烧杯，若是使用体积仍然为100 mL，而底面直径为4.0 cm和7.0 cm的容器，测试结果则相差甚大。为此项目负责人组织人员针对以上尺寸进行了试验，测试结果见表 4。

由表 4所列实验结果证实，SAP样品吸收速度的快慢受测试仪器尺寸的大小影响较大，在测试过程中，务必要按照标准规定的尺寸大小进行测试。

2.2.4 血液模拟液配方研发

血液模拟液的成分影响到样品实际性能的优劣，该国际标准针对模拟液的配方进行了研讨和试验验证。吸收血液用的材料都是吸收血液的，模拟液的成分需要和血液成分一致，且SAP对其表现出的吸收性能和吸收血液一致。经研究发现加入一种模拟液调节剂可以达到以上的性能要求，测试的试验结果见图 1：

不同样品对原配方的模拟液的吸收能力和对血液的吸收能力有一定的差异，我们研发的新配方的模拟液表现出的性能更接近于真正血液。

3 国际标准的先进性和创新性研究

“吸收血液用聚丙烯酸钠盐高吸收性树脂第1部分：测试方法”和“第2部分：规格”两项国际标准的研制，主要是以我国标准为蓝本，在我国国家标准GB/T22905-2008《卫生巾用高吸收性树脂》的基础上，对SAP材料的测试方法和性能要求进行了重新制定，通过实验验证，对SAP材料吸收能力和吸收速度的评价方式进行了定性的规定，这是一个创新。同时对模拟液的配方进行了优化调整，使得模拟液和真正血液具有一致性，这在国内外同类研究内容中是从未有过的，这是该项目的一个突出创新点。此外，该国际标准项目在国际标准化组织内都没有此类材料的标准或工作组可以承担此类项目，该标准的提出首次填补了ISO组织的空白，同时成立了新的工作组，以后可以承担SAP材料在其它领域的应用研究，在国际上也是个创新。

4 实施本国际标准的意义

新出版的国际标使高吸收性树脂材料有了统一的检测方法，可操作性强，为评价SAP材料性能优劣提供了强有力的依据和手段，对于SAP原材料及卫生医疗用品等高吸收性材料产品质量的提高提供保障。

生产厂家层面：目前高吸收性树脂在国际上没有统一标准、统一检测方法，同一性能指标，测定方法较多。因此，各生产厂家的性能数据无可比性，只能以他人的样品进行自身测定，所以制定统一的标准很有必要。

消费者层面：对吸收血液用的SAP在卫生材料及医疗用品领域，考虑到消费者舒适度和安全性，应该注重SAP的吸液速率快，吸液量高以及无毒等性能。吸收血液快不易使血液侧流；吸液量大可使成品返渗量少，给消费者带来干爽、舒适的感觉。

下游生产厂家层面：为用SAP作为原材料的卫生及医疗厂家提供统一的判断依据和性能要求，有利于提高国际合作的沟通效率，降低沟通风险。

监管和检测机构层面：统一的检测方法和性能要求为健康护理监管机构、检测机构、认证机构及其他负责卫生和医疗产品管理的组织提供帮助，有助于SAP行业走向规范化、标准化。

由于国际上要执行该国际标准，该标准又为中国主导修订，掌握了第一手试验资料，并且用中国设备进行了验证试验，下一步应积极宣传该国际标准，让更多的高吸收性树脂材料产品引用，为中国制造走出去和SAP材料产品质量的提高及产品机构调整做出积极的贡献。