保水剂在结构上具有轻度交联的空间网络结构，它是由化学交联和分子链间相互缠绕的物理交联构成的。吸水前，高分子长链相互靠拢缠在一起，彼此交联成网状结构，整体上具有紧密的结构。当保水剂置于水中，由于混合熵、离子渗透压、Donnan平衡、网络的弹性作用、溶剂与聚合物的相互作用等因素，使得交联网络结构逐渐伸展，形成了高含水的水凝胶。
保水剂是由电离性基因的亲水性高分子部分交联形成的聚合物。这种聚合物因经度交联而形成网络性结构，即保水剂可以看作高分子电解质组成的离子网络和水的构成无。
保水剂在溶剂中的溶胀结构也因其体系不同而呈现出多样性：如黄德秀等研究的淀粉接枝丙烯酸呈海岛型结构，I.Sakata等研究的纤维素接枝丙烯酰胺成蜂窝型结构，而部分水解的聚丙烯酰胺树脂则呈粒状结构（granular structure）等。
日本的吉武敏彦认为，保水剂是具有像ABS塑料那样的“岛屿”型微相分离结构。在聚乙烯醇/丙烯酸盐嵌段共聚物中，聚丙烯酸盐不溶于水，当聚丙烯酸盐吸水溶胀，分子伸展，使吸水凝胶具有高强度。而当聚丙烯酸盐失水时，聚乙烯醇又对失水起着阻挡层的作用。对于淀粉/聚丙烯酸盐接枝聚合物来说，聚丙烯酸盐是“岛”，而淀粉是“海”，淀粉使聚丙烯酸盐不溶于水而本身吸水作用不大。
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