پلیمرهای جذب کننده آب

پلیمرهای جذب کننده آب یا سوپر جاذب ها (SAP )  ، که به عنوان هیدروژلها طبقه بندی می شوند ، محلول های آبی را از طریق پیوند هیدروژن با مولکول های آب جذب می کنند. توانایی SAP در جذب آب به غلظت یونی محلول آبی بستگی دارد.

در آب دیونیزه شده و مقطر ، یک SAP ممکن است 300 برابر وزن خود را جذب کند  (از 30 تا 60 برابر حجم خود) و می تواند تا 99.9٪ مایع را جذب کنند . اما هنگامی که در محلول نمکی 0.9٪ قرار داده می شود ، جذب آن کاهش می یابد.

میزان جذب و ظرفیت تورم کل با نوع و درجه اتصال دهنده های متقاطع مورد استفاده در ساخت ژل کنترل می شود. SAP های با چگالی کم عموماً دارای ظرفیت جاذب بالاتری هستند. این نوع SAPسوپر جاذب ها همچنین دارای تشکیل ژل نرمتر هستند. پلیمرهای با چگالی بالا اتصال دارای ظرفیت جذب کمتر و متورم تر هستند ، اما استحکام ژل محکم تر است و حتی می تواند تحت فشار متوسط ، شکل ذرات را حفظ کند.

 

 

 

بیشترین کاربرد پودرهای سوپرجاذب در محصولات بهداشتی شخصی یکبار مصرف مانند پوشک بچه ، پوشک بزرگسال و دستمال بهداشتی می باشد . مصرف SAP به دلیل نگرانی در دهه 1980 از ارتباط با سندرم شوک سمی قطع شد.

از این مواد به عنوان نگهدارنده آب باغبانی ، کنترل نشت و مایع آبی دفعی و تولید برف مصنوعی و … استفاده می گردد. اولین استفاده تجاری در سال 1978 برای استفاده در دستمال های زنانه در ژاپن و ملافه های یکبار مصرف برای بیماران خانه سالمندان در ایالات متحده بود. برنامه های اولیه در بازار ایالات متحده با تولید کنندگان پوشک منطقه ای کوچک همراه بود .

تا سال 1920 ، مواد جذب کننده آب شامل محصولات سلولزی یا فیبر بودند. کاغذهای پارچه ای ، پنبه ای ، اسفنجی و خمیر های مختلف بدین منظور مورد استفاده قرار می گرفتند .. ظرفیت جاذب آب این نوع مواد فقط تا 11 برابر وزن آنها است و بیشتر آن در اثر فشار متوسط از بین می رود.

در اوایل دهه 1960 ، وزارت کشاورزی ایالات متحده (USDA) مشغول کار بر روی مواد برای بهبود حفاظت از آب در خاک بود. آنها بر اساس پیوند پلیمر آکریلونیتریل با مولکول های نشاسته (به عنوان مثال پیوند نشاسته) رزین ایجاد کردند. محصول هیدرولیز این کوپلیمر نشاسته – آکریلونیتریل دارای جذب آب بیش از 400 برابر وزن خود بود. این پلیمر به عنوان “Super Slurper” معروف شد.

تحقیقات امروز توانایی مواد طبیعی را اثبات کرده است ، به عنوان مثال پلی ساکاریدها و پروتئین ها ، برای انجام خواص فوق العاده جاذب در آب خالص و محلول شور (9/0٪ وزنی) در همان محدوده ای که پلی آکریلات های مصنوعی در برنامه های فعلی انجام می دهند.

پلیمرهای سوپر جاذب پروتئین / پلی (اسید اکریلیک) با مقاومت مکانیکی خوبی تهیه شده اند. کوپلیمرهای پلی آکریلات / پلی آکریل آمید برای استفاده در شرایطی که دارای الکترولیت / مواد معدنی بالا و نیاز به پایداری طولانی مدت از جمله چرخه های وجود رطوبت و خشکی بی شمار هستند ، طراحی شده اند. موارد استفاده شامل کشاورزی و باغداری است. با افزایش استحکام مونومر آکریلامید ، از آن به عنوان کنترل کننده نشت در فرآیندهای پزشکی ، مسدود کردن آب درکابل و … استفاده می شود .

پلیمرهای سوپرجاذب امروزه معمولاً از پلیمریزاسیون اسید اکریلیک مخلوط شده با هیدروکسید سدیم در حضور یک آغازگر برای تشکیل نمک سدیم اسید پلی آکریلیک (که بعضاً به آن پلی آکریلات سدیم نیز گفته می شود) ساخته می شوند. این پلیمر رایج ترین نوع SAP ساخته شده در جهان است.

از مواد دیگری نیز برای ساختن یک پلیمر سوپر جاذب استفاده می گردد مانند کوپلیمر پلی آکریل آمید ، کوپلیمر آنیدید مالید اتیلن مالئیک ، کربوکسی متیل سلولز شبکه ای ، کوپلیمرهای پلی وینیل الکل و …  استفاده می شود.

امروزه پلیمرهای سوپر جاذب با استفاده از یکی از سه روش اصلی ساخته می شوند: پلیمریزاسیون ژل ، پلیمریزاسیون تعلیق یا پلیمریزاسیون محلول. هر یک از فرایندها دارای مزایای مربوط به خود هستند اما همه از کیفیت پایدار محصول برخوردار هستند.