高粘聚丙烯酰胺（HPAM）复合猫砂的吸湿性强化与粉尘抑制需通过材料改性、结构设计及工艺优化实现双重性能提高，其核心在于平衡 “快速吸水 - 减少粉尘” 的功能矛

盾，同时兼顾结团强度与使用an全性。

一、吸湿性强化：从分子吸水到多孔网络构建

1. HPAM 的吸湿机制与改性方向

HPAM 的酰胺基（-CONH₂）和水解产生的羧酸基团（-COO⁻）通过氢键作用吸附水分子，其吸湿能力受水解度（25%-35% 为宜）和分子量（800-1200 万）影响：

水解度调控：适度水解增加亲水基团，使吸湿速率提高 30%（20 分钟内吸水率达 450%），但过高水解度（＞40%）会导致分子链过度亲水，湿态下粘结力下降。

接枝改性：引入亲水性支链（如聚乙二醇 PEG），在 HPAM 主链形成 “吸湿触角”，使水分渗透路径缩短 50%，尤其适合处理液态排泄物（如尿液吸收时间＜10 秒）。

2. 复合体系的协同吸湿设计

矿物填料复配：

添加 20%-30% 的钠基膨润土（膨胀倍数≥15ml/g）作为外部吸水层，快速吸收 90% 以上的液态水分；搭配 5%-10% 的硅藻土（孔隙率 80%，孔径 2-50nm），其纳m级

孔道捕获气态水分子，减少环境湿度对猫砂的影响（如在湿度 75% 环境中，吸湿量较单一 HPAM 体系提高 25%）。

天然纤维增强：

混入 3%-5% 的木质纤维或甲壳素纤维，其表面羟基与 HPAM 形成氢键网络，同时纤维间的微孔结构（孔径 50-100μm）引导水分快速扩散，避免局部过湿导致的结块（结

块率从传统砂的 15% 降到 5% 以下）。

3. 工艺优化提高吸湿效率

造粒孔隙控制：

采用 “喷雾干燥 - 低温烧结” 工艺，控制颗粒表面微孔占比 40%-50%（孔径 10-50μm），使水分接触面积增加 20%。例如，某企业通过调整雾化压力（0.8-1.2MPa），

将猫砂吸湿速率从 1.2g/min 提高到 1.8g/min。

表面亲水处理：

在颗粒表面喷涂 0.1%-0.3% 的壳聚糖溶液，形成亲水性薄膜，加速液态水铺展渗透，同时壳聚糖的阳离子基团抑制xi菌滋生，减少吸湿后异味产生。

二、粉尘抑制：从颗粒强化到表面改性

1. 粉尘产生的核心诱因

颗粒间摩擦：传统猫砂（如膨润土砂）因硬度低（莫氏硬度 2-3），在猫咪刨砂时易破碎产生≤10μm 的可吸入粉尘（占比约 20%）。

静电吸附：干燥环境下（湿度＜40%），颗粒表面静电荷积累（电位＞500V）导致粉尘飞扬，影响室内空气质量（PM2.5 浓度可升高 30%-50%）。

2. HPAM 基颗粒的强化策略

结构增强：

HPAM 作为粘结剂形成三维网状结构，将矿物颗粒（如膨润土、沸石）与纤维桥接，使颗粒抗压强度从传统砂的 20N / 个提高到 45N / 个以上，破碎率减少 60%。例如，添

加 1% HPAM 的复合猫砂，在模拟刨砂测试（100 次摩擦）后粉尘产生量较膨润土砂减少 40%。

粒径分布优化：

控制颗粒粒径集中在 0.8-1.5mm（占比≥85%），减少细粉（＜0.5mm）比例到 5% 以下。通过分级筛分与二次滚圆工艺，使颗粒表面粗糙度减少 30%，摩擦系数从 0.6 降

到 0.45，减少刨砂时的机械破碎。

3. 表面改性与静电控制

润滑包覆：

使用 0.5%-1% 的二氧化硅气凝胶或硬脂酸钙对颗粒表面进行疏水处理，形成纳m级润滑层，减少颗粒间摩擦阻力（摩擦因数下降 25%），同时气凝胶的低表面能特性减少静

电积累（表面电位降到 200V 以下）。

抗静电剂复配：

加入 0.2%-0.4% 的季铵盐类抗静电剂（如十二烷基三甲基氯化铵），其阳离子基团吸附于颗粒表面，中和静电荷并提高吸湿性，在干燥环境中粉尘抑制率可达 70% 以上（参

照 GB/T 35758-2017 标准测试）。

三、性能平衡与实际应用适配

1. 湿度场景差异化设计

高湿度环境（＞80% RH）：

减少膨润土用量到 15%-20%，增加 5%-8% 的凹凸棒土（吸湿性较低但保水性强），同时使用疏水改性 HPAM（接枝甲基丙烯酸甲酯），避免吸潮导致的颗粒粘连，结块率

控制在 3% 以内。

干燥环境（＜40% RH）：

提高 HPAM 水解度到 35%，搭配 10% 的淀粉衍生物（如羟丙基淀粉），增强颗粒表面亲水性，减少静电引发的粉尘飞扬，PM2.5 浓度较市售产品减少 40%。

2. an全性与环保考量

原料筛选：

采用食品级 HPAM（残留单体≤0.05%）和医药级活性炭（重金属≤0.1ppm），避免粉尘中的有害成分吸入风险，符合美国 ASTM F3445-21 宠物用品an全标准。

生物降解性：

HPAM 用量控制在 1.5% 以下，搭配 20% 以上的可降解成分（如玉米淀粉、木质纤维），使废弃猫砂的生物降解率达 50% 以上（30 天堆肥测试），减少填埋污染。

3. 成本与产业化可行性

配方优化：

通过 HPAM 的gao效粘结作用，减少高价矿物填料（如沸石）用量 10%-15%，同时利用工业级废纤维（如造纸黑液提取的木质素纤维）替代部分天然纤维，使生产成本较传

统高端猫砂减少 12%-18%。

生产工艺适配：

现有猫砂生产线仅需增加 “表面改性包覆” 和 “精密筛分” 设备（单条生产线改造投资约 80 万元），即可实现吸湿性与粉尘抑制性能的同步提高，适合规模化推广。

四、从功能割裂到系统优化的关键跨越

HPAM 复合猫砂的吸湿性强化与粉尘抑制需通过“分子改性 - 多相复合 - 工艺协同” 的三维技术路径，突破传统猫砂 “吸湿强则粉尘多、粉尘少则吸湿弱” 的痛点。未来

需进一步结合纳m材料与智能技术，推动产品向 “全环境适配、低尘高清洁” 升级，在满足宠物健康需求的同时，契合全球家居环境对空气质量的严苛标准，为高端猫砂市

场提供可持续的解决方案。