Войти
Порошок суперабсорбирующий полимерный Сверхпоглощающий полимер (SAP), (называемый также шуги порошок) представляет собой гигроскопический полимер, который может поглощать и удерживать чрезвычайно большие количества жидкости по отношению к его собственной массе.
Водопоглощающие полимеры, которые при смешивании классифицируются как гидрогели, поглощают водные растворы за счет водородных связей с молекулами воды. Способность SAP поглощать воду зависит от концентрации ионов в водном растворе. В деионизированной и дистиллированной воде SAP может абсорбировать в 300 раз больше своего веса (от 30 до 60 раз больше собственного объема) и может стать жидкостью до 99,9%, а при помещении в 0,9% солевой раствор абсорбционная способность падает примерно в 50 раз. масса. Присутствие валентных катионов в растворе препятствует способности полимера связываться с молекулой воды.
Общая впитывающая способность и способность к набуханию SAP регулируются типом и степенью сшивающих агентов, используемых для изготовления геля. Сшитые SAP с низкой плотностью обычно обладают более высокой абсорбционной способностью и в большей степени набухают. Эти типы SAP также имеют более мягкое и липкое гелеобразование. Полимеры с высокой плотностью поперечных связей демонстрируют более низкую абсорбционную способность и набухание, а прочность геля более плотная и может сохранять форму частиц даже при умеренном давлении.
Наибольшее применение SAP находят в личных одноразовых гигиенических продуктах, таких как детские подгузники, подгузники для взрослых и гигиенические салфетки. SAP был прекращен из использования в тампонах из-за опасений 1980-х годов по поводу связи с синдромом токсического шока. SAP также используется для блокировки проникновения воды в подземный силовой или коммуникационный кабель, в самовосстанавливающийся бетон, агенты удержания воды в садоводстве, контроль разливов и сточных вод, а также искусственный снег для кинофильмов и сценического производства. Первое коммерческое использование было в 1978 году для женских салфеток в Японии и одноразовых постельных принадлежностей для пациентов домов престарелых в США. Первые заявки на рынке США были у небольших региональных производителей подгузников, а также у Kimberly Clark.
Определение ИЮПАКСверхабсорбентный полимер: полимер, который может поглощать и удерживать чрезвычайно большие количества жидкости по сравнению с его собственной массой. Примечания:
До 1920-х годов водопоглощающие материалы были изделиями на основе волокон. На выбор были салфетки, хлопок, губка и распушенная целлюлоза. Водопоглощающая способность этих материалов всего в 11 раз превышает их вес, и большая часть ее теряется при умеренном давлении.
В начале 1960-х годов Министерство сельского хозяйства США (USDA) проводило работу над материалами для улучшения водосбережения в почвах. Они разработали смолу на основе прививки акрилонитрильного полимера на основу молекул крахмала (то есть прививки крахмала). Гидролизованный продукт гидролиза этого сополимера крахмала и акрилонитрила дает водопоглощение, более чем в 400 раз превышающее его вес. Кроме того, гель не выделял жидкую воду, как это делают абсорбенты на основе волокон.
Полимер стал известен как «Super Slurper». Министерство сельского хозяйства США предоставило технические ноу-хау нескольким компаниям США для дальнейшего развития базовой технологии. Были предприняты попытки использовать широкий спектр комбинаций прививки, включая работу с акриловой кислотой, акриламидом и поливиниловым спиртом (ПВС).
Сегодняшние исследования доказали способность природных материалов, например полисахаридов и белков, проявлять супервпитывающие свойства в чистой воде и физиологическом растворе (0,9% по весу) в том же диапазоне, что и синтетические полиакрилаты в текущих применениях. Были приготовлены суперабсорбирующие полимеры соевый белок / поли (акриловая кислота) с хорошей механической прочностью. Сополимеры полиакрилата / полиакриламида изначально были разработаны для использования в условиях с высоким содержанием электролита / минералов и необходимостью долгосрочной стабильности, включая многочисленные циклы «влажный / сухой». Используется в сельском хозяйстве и садоводстве. С повышенной прочностью акриламидного мономера, используемого в качестве средства контроля разливов в медицинских целях, защиты проводов и кабелей от воды.
В настоящее время сверхабсорбирующие полимеры обычно получают путем полимеризации акриловой кислоты, смешанной с гидроксидом натрия, в присутствии инициатора с образованием натриевой соли полиакриловой кислоты (иногда называемой полиакрилатом натрия ). Этот полимер является наиболее распространенным типом SAP, производимым сегодня в мире. По данным Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США, полиакрилат натрия внесен в список пищевых добавок и имеет строгие ограничения.
Другие материалы также используются для изготовления суперабсорбирующего полимера, такого как сополимер полиакриламида, сополимер этилена и малеинового ангидрида, сшитая карбоксиметилцеллюлоза, сополимеры поливинилового спирта, сшитый полиэтиленоксид и сополимер полиакрилонитрила с привитым крахмалом и многие другие. Последняя является одной из старейших созданных форм SAP.
Сегодня супервпитывающие полимеры производятся с использованием одного из трех основных методов: гелевая полимеризация, суспензионная полимеризация или полимеризация в растворе. У каждого из процессов есть свои преимущества, но все они позволяют получать продукт неизменно высокого качества.
Гидрогель Смесь акриловой кислоты, воды, сшивающих агентов и химических инициаторов УФ-излучения смешивают и помещают либо на движущуюся ленту, либо в большие ванны. Затем жидкая смесь попадает в «реактор», который представляет собой длинную камеру с серией сильных УФ-лучей. УФ-излучение запускает реакции полимеризации и сшивания. Полученные «поленья» представляют собой липкие гели, содержащие 60-70% воды. Бревна измельчаются или измельчаются и помещаются в различные сушилки. Дополнительный сшивающий агент может быть распылен на поверхность частиц; это «поверхностное сшивание» увеличивает способность продукта набухать под давлением - свойство, измеряемое как абсорбционная способность под нагрузкой (AUL) или абсорбционная способность против давления (AAP). Затем высушенные полимерные частицы просеиваются на предмет надлежащего гранулометрического состава и упаковки. Метод гель-полимеризации (ГП) в настоящее время является наиболее популярным методом получения суперабсорбирующих полимеров полиакрилата натрия, которые в настоящее время используются в детских подгузниках и других одноразовых гигиенических изделиях.
Полимеры в растворе обладают впитывающей способностью гранулированного полимера, поставляемого в форме раствора. Растворы можно разбавить водой перед нанесением, и они могут покрыть или пропитать большинство поверхностей. После сушки при определенной температуре в течение определенного времени в результате получается покрытый субстрат с супервпитывающей способностью. Например, этот химический состав можно наносить непосредственно на провода и кабели, хотя он особенно оптимизирован для использования на таких компонентах, как прокат или листовые подложки.
Полимеризация на основе раствора сегодня обычно используется для производства сополимеров SAP, особенно с токсичным мономером акриламида. Этот процесс эффективен и, как правило, требует меньших капитальных затрат. В процессе растворения используется раствор мономера на водной основе для получения массы геля, полимеризованного с реагентом. Собственная энергия экзотермической реакции полимеризации используется для управления большей частью процесса, помогая снизить производственные затраты. Затем реагентный полимерный гель измельчают, сушат и измельчают до конечного размера гранул. Любые обработки для улучшения эксплуатационных характеристик SAP обычно выполняются после создания гранул окончательного размера.
Процесс суспендирования практикуют лишь несколько компаний, поскольку он требует более высокого уровня контроля производства и разработки продукта на стадии полимеризации. Этот процесс суспендирует реагент на водной основе в растворителе на углеводородной основе. Конечный результат состоит в том, что в результате суспензионной полимеризации частицы первичного полимера образуются в реакторе, а не механически на постреакционных стадиях. Повышение производительности также можно сделать во время или сразу после стадии реакции.
Шарики из вспененного полимера 