新材料行业尖端媒体聚焦中国凝胶企业——国佳新材

 

凝胶（Hydro Gel）是具有生态智能控释功能的材料的总称，其应用领域遍及各大行业，是21世纪未来发展的主要功能高分子材料之一。高分子水凝胶作为凝胶行业中具有代表性的材料，技术优势和应用经验较为成熟，市场前景十分广阔。

2002年，我国首次将生态智能控释凝胶材料研发及产业化列入十五期间国家科技重大专项，通过国家高技术研究计划（863计划）、火炬计划、国家高技术产业化项目、重点新产品计划、农业科技成果转化资金等途径进行了大量投入。

一、水凝胶的发展意义何在？

凝胶产业是一个高成长、高科技、高产值的新兴基础材料应用行业。水凝胶已经被广泛运用到经济建设的各个领域，包括现代农林业、建筑安全、资源与环境、生物与新医药、食品、日用化工、电子仪器等。水凝胶制品以其自身拥有的高效、节能、环保特性，不断替代低效率、高能耗、高污染的生产材料及生产工艺，特别是用于水土保持、水体净化、土壤重金属吸附、污水重金属去除及污泥深度脱水及预防污染意义十分重大，未来高分子凝胶材料及凝胶芯制品的发展潜力巨大。

在过去的十年里，国家政策对凝胶行业给予了极大的支持，因此取得了一些标志性的成果和进步，但由于缺少系统深入的基础研究、没有掌握关键方法、技术、没有组建相应的工程化产业化平台，凝胶产业的发展面临着很多困难，缺乏国际竞争力。

在国家战略层面来看，组建凝胶工程技术研究中心，对大力提升我国凝胶产业的成果转化能力和产业化能力、满足我国新材料及相关产业发展的巨大需求、形成自主知识产权和国际竞争力、积极拓展国际市场、创造凝胶产业更大效益乃至国民经济发展具有至关重要的推动和促进作用。

二、什么是高分子水凝胶？

高分子水凝胶是以水为分散介质的凝胶。水凝胶是一种具有三维网络结构的新型高分子材料，不溶于水，但能吸收大量的水分而显著溶胀，并且能够在显著溶胀之后保持原有结构而不被溶解，是集吸水、保水、缓释于一体的功能性材料。

 

 

其原理则是具有网状交联结构的水溶性高分子引入一部分疏水基团和亲水残基，亲水基团与水分子结合，将水分子连接在网状内部，而疏水残基则遇水膨胀。

高分子水凝胶具有含水量高、吸水释水、储能释能、性状柔软、良好的生物相容性，因此在各大行业领域都有着广泛的应用。

 

高分子水凝胶

 

三、高分子水凝胶的应用领域和应用制品有哪些？

高分子水凝胶制品已经被广泛运用于国民经济建设的各个领域，在现阶段，水凝胶的生产工艺和应用经验已经相对较成熟，应用制品包含以下几类：

1.生理卫生
吸水效果好可以说是高分子水凝胶显著的特点。因此高分子水凝胶在日用卫生材料领域发展得很早。纸尿裤、排尿袋、卫生巾就是以水凝胶为核心研发的制品；

2.日化领域
高分子水凝胶可用于制作水凝胶面膜、化妆品润湿剂、头发定型剂、香料缓释剂等；

3.生物医药
高分子水凝胶的物理性能好并具有承载功能，从而在生物医药领域包括制药、整形美容、医疗器械等领域有着较为广泛的应用。

①退热贴
退热贴是以水凝胶为核心的物理降温制品，通过凝胶中水份的汽化将体内的多余热量挥发出去。因此退热贴是水凝胶在医药领域的成熟制品。

②高分子水凝胶透皮贴剂
高分子水凝胶的储能释能特点已广泛应用在生物医药领域。将药物储存在高分子水凝胶中，并控制药物的缓释速度，能调节药剂在药物传送系统中的速度与力度，从而实现药力的有效抵达和转达。操作方便，免除注射和口服药物的麻烦。

③体内组织填充剂
高分子水凝胶结构与生命组织的结构相似，有较好的生物相容性，在人体内不影响身体代谢，因此高分子水凝胶还能作为体内某些组织填充剂，如用于注射隆胸、丰臀、面部填充等美容整形领域。

④角膜接触镜、医疗传感器、人造皮肤等。

4.农林园艺
农林用高分子水凝胶材料又称为保水剂、保湿剂、高吸水性树脂。

保水剂的五大功用在于超强吸水、高效保水、高效保肥、有效保湿以及改善土壤结构，对土壤的控制能有效实现对农林生产的有效管理。

5.环保领域
高分子水凝胶作为吸附材料，最初用于吸附水中的蛋白质、溶解酵素等，现逐渐用于处理水中污染物及含重金属离子的废水。

目前，国内专门从事凝胶研发和生产的企业国佳新材已研发出HMG8632系列凝胶十余种吸附重金属材料，并研发出凝胶智能移除重金属设备——“重金一号”。HMG8632系列凝胶吸附材料已应用于重金属污染土壤的修复中，取得了良好成效。

 

6.工业领域
涂料配方中加入高分子水凝胶，增加涂料假塑性和触变性和粘度，防止涂层流挂。高分子水凝还能用于制作工业脱水剂、电缆包裹材料、钻井润滑剂等。

电子工业中的湿度传感器、水分测量传感器、漏水检测器等精细化工产品与仪器的制备过程中。

7.消防制品
高分子水凝胶能可用于制作凝胶防焰剂、防火布等；

8.建筑材料
高分子水凝胶可用于制作防水堵漏剂、固化剂、防结露剂和水泥的防护剂等；

9.家居制品
凝胶床垫、凝胶枕头、凝胶汽车坐垫等。

 

四、高分子水凝胶的研究热点及未来发展方向

高分子水凝胶的应用领域越来越宽阔，研发出具有更佳性能的高分子水凝胶是当下的研究热点。环境敏感性高分子水凝胶、超强吸水高分子水凝胶、特殊结构或功能的高分子水凝胶逐渐成为行业关注热点。

环境敏感性高分子水凝胶主要将在生物医学领域得到较大的发展。此类材料对生物分子的固体以及良好的药物控制缓释功能，使其在细胞分离、固定化酶、缓控药物及靶向药物等领域显示出广泛的应用前景。

高分子水凝胶材料的优化升级研究正在进行中，低成本、多应用、具有缓释功能的环境友好型复合高分子水凝胶也是当下研究的重点。

特殊结构和特殊功能的高分子水凝胶产品的制作也在持续研发中，如高分子水凝胶避孕套、水凝胶智能创可贴、水凝胶瘦身贴、高分子水凝胶口罩等。

未来高分子水凝胶的主要优化发展方向是：
①制做工艺简单，保证生物相容性；
②在特定条件下，要求生物降解性；
③在特定条件下，要求可注射性；
④能负载活性因子。

 

五、凝胶市场需求及前景预测

世界上凝胶产能主要分布在亚洲、北平和西欧等地区。凝胶技术则主要集中在日本和德国等公司手中。

2014年，全球总产能约318.1万吨，未来几年产值增长率大约为5%，需求约212.7万吨/年，未来几年需求增长率约7%。中国首次超过日本，成为全球凝胶产能最大的国家，占全球总产能16%。未来几年，中国仍为全球产能增速最快的地区。

我国凝胶行业长期处于供不应求的状态，需求量持续保持高速增长，未来几年产能和需求年均符合增长率分别达到13.8%和19.5%。

 

全球凝胶供需现状及预测分析图

 

中国凝胶供需现状及预测分析图

 

我国高分子水凝胶的研究发展正处于迅猛发展阶段，水凝胶制品已在多个生活领域普及化，高分子水凝胶工业正向更宽广的领域开拓。珠海国佳新材股份有限公司是我国专门从事高分子凝胶核心材料及凝胶芯制品研发、生产与销售的高新技术企业。国佳新材作为我国凝胶科技的品牌企业，成功研发的HMG8631系列水凝胶核心材料，较大地了减少我国水凝胶制品对日本原材料进口的依赖，竖立了民族科技品牌，为我国水凝胶产业解决了根源性难题。