在猫砂的功能升级中，“长效保湿” 是平衡吸水性与耐用性的关键 —— 既需快速锁住尿液，又要避免水分短时间流失导致结团干裂或异味滋生。高粘聚丙烯酰胺（HPAM）

通过分子链的缓释调控、网络结构优化及环境响应设计，实现了 “吸水 - 储水 - 控水” 的动态平衡，其长效保湿的科学奥秘可从三大核心机制展开解析：

一、分子链的 “缓释开关”：从快速吸水到缓慢释放

HPAM 的长效保湿本质是亲水基团对水分子的 “选择性捕获与释放”，其过程受分子链构象变化与外界条件双重调控：

1. 吸水阶段：快速溶胀与网络构建

接触液体时，HPAM 分子链上的酰胺基（-CONH₂）通过氢键瞬间捕获水分子（10 秒内吸水率达自身重量 50%），链段从蜷缩态舒展为疏松的三维网络（溶胀比 1:50~1:100），形成 “纳m级水库”。此时网络孔隙（50~100nm）开放，允许水分自由进入。

2. 储水阶段：链段缠结与空间位阻

吸水后，分子链间通过范德华力与氢键形成动态缠结，孔隙缩小到 20~50nm，阻碍水分子自由扩散。研究表明，这种缠结可使水分流失速度减少 60%—— 在 25℃、湿度 

50% 环境下，含 HPAM 猫砂 24 小时水分保留率达 85%（普通猫砂仅 60%）。

3. 释水阶段：环境响应型调控

湿度min感释放：当环境湿度低于 40% 时，HPAM 分子链因缺水收缩，孔隙扩大，缓慢释放储存的水分（释放速率 0.5~1g/h・kg），避免结团过度干燥开裂；

压力触发释放：猫咪踩踏结团时，网络结构受压变形，部分水分通过链段间隙溢出，但因缠结作用，溢出量仅为总吸水量的 10%~15%，确保结团保持湿润不松散。

二、网络结构优化：构建 “弹性储水舱”

HPAM 的长效保湿性能与其分子链参数（分子量、水解度）及网络致密性直接相关：

1. 分子量的 “Goldilocks 效应”

zui佳分子量区间（1800~2000 万）：长链分子形成的网络孔隙适中，既保证初始吸水速度（15 秒内吸收 10 倍自重水分），又通过高密度缠结（缠结密度≥10⁴个 /m³）延

长水分保留时间。分子量过低（＜1500 万）时网络稀疏，储水能力下降；过高（＞2200 万）则链段团聚，吸水后形成致密胶层反而阻碍水分渗透。

2. 水解度调控电荷平衡

弱阴离子型 HPAM（水解度 25%~35%）：部分羧基（-COO⁻）的存在使分子链带负电荷，通过静电排斥效应保持链段舒展，扩大储水空间，同时与阳离子污染物（如尿液

中的 Na⁺、K⁺）形成离子键，锁住水分不被电解质破坏。实验显示，水解度 30% 的 HPAM 在生理盐水（模拟尿液电解质）中，24 小时保水率比非离子型高 20%。

3. 接枝改性增强缓释能力

亲水性支链接枝：在 HPAM 主链上引入羟基（-OH）或磺酸基（-SO₃H），增加单位体积内的氢键作用点，使水分结合能从 20kJ/mol 提高到 30kJ/mol，释放所需能量增加

，从而延缓水分流失。接枝后猫砂在 30℃高温下的保湿时间从 48 小时延长到 72 小时。

三、协同缓释体系：与基材及添加剂的 “功能接力”

HPAM 的长效保湿并非孤立作用，而是通过与猫砂基材、功能性填料的协同，形成多层级缓释网络：

1. 天然基材的 “储水缓冲”

植物纤维（豆腐砂）：HPAM 与纤维表面羟基形成氢键，将水分固定在 “纤维骨架 + HPAM 凝胶” 的互穿网络中。纤维的多孔结构（孔径 1~5μm）作为 “一级储水舱”

 快速吸水，HPAM 网络作为 “二级控释层” 延缓释放，使整体保湿时间比纯纤维猫砂延长 3 倍。

矿物填料（沸石）：沸石的微孔（孔径 0.3~1nm）吸附气态水分，与 HPAM 的液态储水形成 “气 - 液互补”，在高湿度环境下减少 HPAM 过度溶胀，低湿度下释放储

存的水汽，维持结团含水率稳定在 20%~25%（xi菌繁殖临界湿度以下）。

2. 功能性添加剂的 “释水调控”

高分子量聚乙烯醇（PVA）复配：0.1% 的 PVA 与 HPAM 形成氢键协同网络，其羟基与 HPAM 酰胺基交替排列，形成 “分子级水坝”，使水分释放速率减少 30%，同时增

强结团弹性（断裂伸长率从 20% 提高到 35%）；

温度响应型水凝胶微球：添加 5% 的 PNIPAM（聚 N - 异丙基丙烯酰胺）微球，当环境温度＞25℃时，微球收缩关闭释水通道，温度＜20℃时膨胀开放，实现智能控释，使

猫砂在四季环境中保湿效率波动＜10%。

四、生产工艺对缓释性能的影响

1. 造粒工艺：构建 “梯度释水结构”

核壳结构设计：颗粒内核为低浓度 HPAM（0.2%）与沸石混合，形成快速吸水芯；外层喷涂高浓度 HPAM 溶液（0.5%），形成致密缓释膜。这种结构使水分从内核向外层

迁移时间延长 40%，实现 “内吸外控” 的长效保湿（实测水分穿透颗粒时间从 30 分钟延长到 50 分钟）。

2. 干燥工艺：保留分子链柔性

低温干燥（≤60℃）避免 HPAM 分子链因高温（＞80℃）交联硬化，保留其 “弹簧状” 构象，使吸水后链段可自由屈伸调整孔隙大小，保湿时间比高温干燥猫砂延长 15%

。红外光谱显示，60℃干燥的 HPAM 酰胺基特征峰强度比 80℃高 12%，证明分子链活性更高。

五、长效保湿的实际价值与验证

1. 用户体验提高

更换周期延长：传统猫砂因水分流失快（48 小时后结团干裂）需每 3~5 天更换，含 HPAM 的长效保湿猫砂可延长到 7~10 天，减少铲屎频率；

异味抑制增强：稳定的含水率（20%~25%）避免结团内部因干燥产生裂缝，减少尿液渗透到猫砂底部，使氨挥发量减少 40%（实测 7 天氨浓度从 50ppm 降到 30ppm 以

下）。

2. 量化检ce指标

保水率测试：称取 5g 猫砂吸水饱和后，置于离心机（3000rpm，5 分钟），计算残留水分占比（目标≥85%）；

缓释速率测定：在恒温恒湿箱（25℃，湿度 50%）中，监测猫砂重量随时间变化，理想缓释曲线为前 2 小时快速释放 15%，随后以＜5%/24h 速率缓慢释放。

分子链上的 “时间魔法”

高粘聚丙烯酰胺在猫砂中的长效保湿，本质是通过分子链的智能构象变化与网络结构设计，将 “瞬间吸水” 转化为 “持续锁水”。从单个酰胺基对水分子的氢键捕获，到千

万条分子链编织的弹性储水网络，再到与基材、添加剂的协同控释，每一层设计都在微观尺度上精准调控水分的 “进” 与 “出”。这种技术突破不仅提高了猫砂的使用体验

，更展现了高分子材料在 “时间维度” 上的功能拓展 —— 当 HPAM 的分子链在纳m孔道中舒展与收缩，它锁住的不仅是水分，更是宠物生活的持久洁净与舒适。

缓释技术的奥秘，藏在分子链的每一次构象变化中，更藏在对 “人宠共生” 场景的深度理解里。这或许就是材料科学的魅力：用看不见的微观结构，创造触手可及的长效价

值。