高粘聚丙烯酰胺（HPAM）凭借其独特的分子结构和理化特性，在解决猫砂粉尘污染与结团性能不足的痛点上展现出显著优势。通过材料改性、配方优化及工艺创新，可开

发出兼具低粉尘排放与高结团效率的新型猫砂。

一、HPAM 在猫砂中的核心功能定位

1. 高结团率的分子机制

快速水合交联：HPAM 分子链含大量酰胺基团，遇水后通过氢键作用迅速吸水膨胀，形成三维网状凝胶结构，将猫砂颗粒快速粘结成团；

粘性增强xiao应：高粘级 HPAM（分子量通常≥1500 万 Da）在低浓度下即可显著提高颗粒间的粘附力，减少结团所需时间与zui小用量；

弹性支撑作用：吸水后凝胶的弹性模量较高，使结团块具备抗破碎能力，避免铲屎时出现 “散团” 或 “碎渣”。

2. 低粉尘的物理屏障作用

颗粒表面包覆：HPAM 水溶液可作为粘结剂，在造粒过程中包裹砂粒表面，填充孔隙并减少棱角摩擦，从源头抑制粉尘产生；

静电吸附抑制：HPAM 的极性基团可中和颗粒表面静电，减少粉尘在空气中的悬浮与扩散；

团聚态稳定化：结团后的凝胶网络将细小颗粒牢牢固定，避免运输或使用过程中因振动导致的粉尘脱落。

二、低粉尘 + 高结团的创新解决方案

 生产工艺创新：精准控制粉尘与结团性能

1.湿法造粒技术：

将 HPAM 溶液与载体基质混合后造粒，通过喷雾干燥或流化床干燥形成表面光滑的球形颗粒，减少棱角缺陷（粉尘产生的主要来源）；

干燥温度控制在 60-80℃，避免 HPAM 高温降解，同时确保颗粒内部形成 “多孔 - 实心” 梯度结构（外层多孔快速吸水，内核实心增强强度）。

2.表面覆膜处理：

采用低浓度 HPAM 溶液（0.3%-0.5%）对成品颗粒进行喷雾覆膜，形成厚度 5-10μm 的弹性薄膜，进一步密封表面微裂纹，减少粉尘释放量（可使粉尘率＜0.3%，优于国

标 GB/T 34454-2017 要求的 1%）。

粒径分级筛选：

通过振动筛分将颗粒粒径控制在 1.5-3.0mm（传统猫砂多为 2-4mm），减小粒径分布范围，避免小颗粒因惯性冲击产生粉尘，同时确保均匀的吸水结团速率。

3. 功能性结构设计：动态平衡吸水与粘结

核 - 壳结构颗粒：

内核：高交联 HPAM 微球（交联剂用量 0.5%-1%），提供稳定的骨架支撑，防止结团过度软化；

外壳：未交联 HPAM 与膨润土复合层，快速吸水后形成粘性界面，促进颗粒间 “桥接” 粘结，使结团时间缩短到 15-30 秒（传统膨润土猫砂需 2-3 分钟）。

速溶粘结层：

在猫砂表面附着超薄 HPAM 涂层，遇液体后 3 秒内溶解并释放粘性，快速捕捉周边颗粒，形成 “连锁团聚” 效应，尤其适合多猫家庭的高频使用场景。

三、关键性能突破与技术优势

1. 高结团率的量化指标

结团强度：抗压强度≥15N/cm²（传统膨润土猫砂约 8-12N/cm²），铲屎时不易破碎，残留碎渣率＜5%；

结团效率：100ml 模拟尿液（0.9% NaCl 溶液）下，结团体积≤200cm³，且能在 1 分钟内完成紧实固化，减少尿液扩散导致的异味渗透；

耐水性：结团块在水中浸泡 30 分钟不溃散，便于集中处理，避免马桶堵塞风险。

2. 低粉尘的技术实现路径

原生粉尘控制：通过湿法造粒减少生产过程中的机械破碎，使初始粉尘率（粒径＜75μm）从传统工艺的 5%-8% 降到 1% 以下；

动态粉尘抑制：HPAM 的粘性薄膜在使用

高粘聚丙烯酰胺（HPAM）在猫砂中的应用不仅聚焦于吸水结团效率，其保水性能与环保特性更是提高产品竞争力的核心要素。通过分子结构设计、配方优化及绿色工艺开发

，HPAM 基猫砂在实现长效锁水的同时，兼顾材料可持续性与生态友好性。

一、保水性能的核心技术解析

1. 分子级保水机制

氢键网络构建：HPAM 分子链上的酰胺基团（-CONH₂）与水分子形成强氢键作用，羧基（-COO⁻）通过离子水合作用固定极性水分子，形成 “束缚水” 层，使水分难以

自由迁移；

三维凝胶锁水：吸水后 HPAM 分子链膨胀交联，形成致密的网状结构（孔径约 10-100nm），将水分包裹在凝胶孔隙中，实现 **“吸附 - 固定 - 缓释”** 三重保水xiao果，

保水率可达吸水总量的 95% 以上（传统膨润土猫砂仅为 70%-80%）；

温度响应调控：通过控制 HPAM 的水解度（20%-40%）和交联度（0.1%-1%），调节凝胶的溶胀度与保水阈值，在常温（25℃）下缓慢释放 10%-15% 的水分维持猫砂适

度湿度，避免过度干燥导致结团开裂。

2. 功能性结构设计强化保水

梯度保水双层结构：

上层（快速吸水层）：低交联 HPAM（交联剂≤0.5%）与膨润土复配，快速吸收尿液并形成初步凝胶，锁住 80% 以上的水分；

下层（深度锁水层）：高交联 HPAM（交联剂 1%-2%）与硅藻土混合，形成刚性凝胶骨架，阻止水分下渗到猫砂盆底部，保水时效延长到 72 小时以上（传统猫砂仅 24 小

时）；

微胶囊缓释技术：将 HPAM 制成核壳结构微球（内核为高保水凝胶，外壳为可降解淀粉膜），遇水后外壳溶解，内核缓慢释放保水能力，实现 “即吸即锁，长效保湿”。

二、环保特性：从材料到全生ming周期的可持续性

1. 原材料的绿色化升级

减少膨润土依赖：传统猫砂中膨润土占比达 80%-90%，而 HPAM 基猫砂可将膨润土用量降到 50%-60%，替代部分采用木纤维、玉米淀粉、稻壳灰等可再生资源，减少矿产

消耗；

可降解改性 HPAM：通过接枝聚乳酸（PLA）、壳聚糖等天然高分子链段，制备生物可降解 HPAM 衍生物，使材料在土壤中 6-12 个月内降解率达 40%-60%（纯 HPAM 降

解率＜10%）；

无du添加剂选择：抑菌剂采用食品级壳聚糖、天然植物精油（如茶树油），替代传统季铵盐类化学抑菌剂，重金属含量（As、Pb）低于 0.1ppm，符合欧盟 REACH 法规对

宠物用品的an全要求。

2. 生产工艺的低碳化改造

湿法造粒节水技术：采用闭环水循环系统，将造粒过程中的废水回收率提高到 80% 以上，能耗较传统干法工艺减少 30%；

低温干燥工艺：通过流化床低温干燥（≤80℃）避免 HPAM 高温降解，减少 CO₂排放，同时保留材料完整的分子结构；

粉尘零排放处理：配备脉冲式布袋除尘器，将生产过程中产生的粉尘（主要为膨润土细粉、HPAM 微粒）回收率达 99%，避免大气污染。

3. 使用与废弃阶段的环保优势

减量化使用：HPAM 的高保水性能使猫砂用量减少 30%-50%，单只猫月均消耗量从传统猫砂的 5kg 降到 3kg 以下，减少固体废弃物产生；

无害化处理：改良后的 HPAM 猫砂结团块可直接冲入马桶（需符合当地污水处理标准），凝胶成分在市政水处理厂的生物降解率达 70% 以上，避免填埋场堆积；

循环经济探索：废弃猫砂经高温mie菌、脱水处理后，可作为花卉栽培的保水基质（替代珍珠岩、蛭石），实现 “从宠物用品到园艺材料” 的闭环利用。

三、保水与环保的协同优化策略

1. 保水性能与环保的矛盾平衡

挑战：高保水依赖高分子交联结构，而可降解改性可能减少保水能力；

解决方案：

采用 “部分交联 + 天然高分子共混” 技术，如 HPAM 与淀粉（1:1 复配），在保证保水率≥85% 的同时，提高材料降解性；

开发自组装纳m纤维 HPAM，通过超分子作用形成可逆交联网络，无需化学交联剂即可实现高保水，从源头减少污染物。

2. 生ming周期评估（LCA）优化

原料阶段：优先选择石油基 HPAM 的替代品 ——生物基丙烯酰胺（由玉米发酵制备），减少碳足迹 40% 以上；

使用阶段：通过智能传感器监测猫砂湿度，提示用户在保水失效前更换，避免过度使用导致的浪费；

废弃阶段：建立区域性猫砂回收网络，联合污水处理厂开发 HPAM 凝胶的定向降解工艺，减少环境残留。

四、技术挑战与未来方向

1. 保水性能提高瓶颈

ji限保水与透气性矛盾：过高保水可能导致猫砂内部缺氧，促进厌氧jun繁殖产生异味，需通过添加沸石、活性炭等多孔材料平衡透气性；

长期使用后的保水衰减：循环吸水 - 干燥过程中 HPAM 分子链断裂，保水率每年下降约 10%，需开发抗老化改性剂（如纳m二氧化硅增强）。

2. 环保技术的突破方向

全生物降解猫砂：以纤维素 / HPAM 接枝共聚物为基材，配合天然抑菌剂（如大蒜素），实现材料生物降解，目标降解周期＜3 个月；

碳中和生产工艺：利用太阳能干燥、生物发酵法生产 HPAM，结合碳捕捉技术，使每千克猫砂的碳排放量降到 0.5kg 以下（传统工艺约 1.2kg）；

水足迹优化：开发干法造粒技术，wan全摒弃水作为溶剂，将生产耗水量从 5L/kg 降到 0.5L/kg 以下。

高粘聚丙烯酰胺猫砂通过分子设计与结构创新，在保水性能上实现了 “快速吸水 - 长效锁水 - 智能释水” 的三重突破，同时通过材料替代、工艺优化及全生ming周期管理，

构建了环保型宠物用品的技术体系。未来需进一步突破保水与降解的技术瓶颈，推动行业向高性能、低环境负荷、全循环利用的方向发展，满足全球宠物市场对绿色产品的迫

切需求。

过程中持续吸附脱落的细微颗粒，配合真空包装运输，确保开封后粉尘释放量较传统猫砂减少 70% 以上；

呼吸an全性：经检ce，使用时空气中 PM2.5 浓度＜50μg/m³（传统膨润土猫砂可达 300μg/m³ 以上），满足宠物家庭对室内空气质量的要求。

高粘聚丙烯酰胺猫砂通过材料创新与工艺优化，突破了传统猫砂 “高粉尘 - 弱结团” 的瓶颈，实现了粉尘控制与结团性能的双重提高。随着宠物经济的持续增长与消费者

对品质的追求，该技术有望成为高端猫砂市场的主流解决方案，未来需进一步在成本优化、环境友好及智能化方向深化研发，推动行业向gao效、健康、可持续方向发展。