Суперабсорбирующие полимеры были разработаны в конце 1960-х годов. В 1961 году Северный научно-исследовательский институт Министерства сельского хозяйства США впервые привил крахмал к акрилонитрилу, создав сополимер крахмала и акрилонитрила HSPAN, который превзошел традиционные водопоглощающие материалы. В 1978 году японская компания Sanyo Chemical Co., Ltd. стала лидером в использовании суперабсорбирующих полимеров для одноразовых подгузников, что привлекло внимание ученых со всего мира. В конце 1970-х годов корпорация UCC из США предложила сшивать различные полимеры олефиновых оксидов с помощью радиационной обработки и синтезировала неионогенные суперабсорбирующие полимеры с водопоглощающей способностью в 2000 раз, тем самым открыв путь синтезу неионогенных суперабсорбирующих полимеров. В 1983 году японская компания Sanyo Chemicals использовала акрилат калия в присутствии диеновых соединений, таких как метакриламид, для полимеризации суперабсорбирующих полимеров. После этого компания непрерывно производила различные суперабсорбирующие полимерные системы, состоящие из модифицированной полиакриловой кислоты и полиакриламида. В конце прошлого века ученые из разных стран последовательно разрабатывали и способствовали быстрому развитию суперабсорбирующих полимеров в странах по всему миру. В настоящее время три крупнейшие производственные группы — японская Shokubai, Sanyo Chemical и немецкая Stockhausen — сформировали тройную структуру. Сегодня они контролируют 70% мирового рынка и, осуществляя международные совместные операции посредством технического сотрудничества, монополизируют рынок высококачественной продукции всех стран мира, получая право на продажу водопоглощающих полимеров. Суперабсорбирующие полимеры имеют широкий спектр применения и очень широкие перспективы использования. В настоящее время их основное применение по-прежнему приходится на санитарную продукцию, на которую приходится около 70% всего рынка.
Благодаря высокой водопоглощающей способности и превосходным влагоудерживающим свойствам полиакрилат натрия, суперабсорбирующая смола на основе полиакрилата натрия находит широкое применение в сельском и лесном хозяйстве в качестве влагоудерживающего агента для почвы. Добавление небольшого количества суперабсорбирующего полиакрилата натрия в почву может улучшить всхожесть некоторых видов бобовых и засухоустойчивость ростков, а также повысить воздухопроницаемость почвы. Кроме того, благодаря гидрофильности и превосходным противотуманным и антиконденсационным свойствам суперабсорбирующей смолы, её можно использовать в качестве нового упаковочного материала. Упаковочная пленка, изготовленная из уникального суперабсорбирующего полимера, может эффективно сохранять свежесть продуктов питания. Добавление небольшого количества суперабсорбирующего полимера в косметику также может повысить вязкость эмульсии, что делает его идеальным загустителем. Используя свойства суперабсорбирующего полимера, который поглощает только воду, но не масло или органические растворители, его можно использовать в промышленности в качестве обезвоживающего агента.
Благодаря своей нетоксичности, отсутствию раздражения для организма, побочных реакций и способности не вызывать свертывания крови, суперабсорбирующие полимеры в последние годы широко используются в медицине. Например, их применяют для создания мазей с высоким содержанием воды, удобных в использовании; для производства медицинских повязок и ватных шариков, способных впитывать кровотечения и выделения после операций и травм, а также предотвращать нагноение; для производства антибактериальных средств, пропускающих воду и лекарства, но не микроорганизмы; для создания искусственной кожи от инфекций и т.д.
С развитием науки и техники защита окружающей среды привлекает все больше внимания. Если поместить в пакет, растворимый в сточных водах, суперабсорбирующий полимер, и погрузить пакет в сточные воды, то при растворении полимер быстро впитает жидкость и затвердеет сточные воды.
В электронной промышленности суперабсорбирующие полимеры также могут использоваться в качестве датчиков влажности, датчиков измерения влажности и детекторов утечек воды. Суперабсорбирующие полимеры могут применяться в качестве адсорбентов ионов тяжелых металлов и маслопоглощающих материалов.
Вкратце, суперабсорбентный полимер — это полимерный материал с очень широким спектром применения. Активное развитие суперабсорбентных полимерных смол имеет огромный рыночный потенциал. В этом году, в условиях засухи и низкого уровня осадков в большинстве районов северной части моей страны, перед учеными и техниками в области сельского хозяйства и лесоводства стоит неотложная задача дальнейшего продвижения и использования суперабсорбентных полимеров. В рамках реализации Стратегии развития западных стран, в работе по улучшению почв, активно разрабатывать и применять многочисленные практические функции суперабсорбентных полимеров, что имеет реальные социальные и потенциальные экономические выгоды. Компания Zhuhai Demi Chemicals, занимающая площадь более 30 000 квадратных метров, специализируется на исследованиях, разработке и производстве продукции, связанной с суперабсорбентными материалами (SAP). Это первое в стране высокотехнологичное предприятие, занимающееся суперабсорбентными смолами, которое объединяет научные исследования, производство, продажи и техническое обслуживание. Компания обладает независимыми правами интеллектуальной собственности, мощными научно-исследовательскими возможностями и постоянно выпускает новые продукты. Проект включен в национальную программу «Факел» и неоднократно получал высокую оценку со стороны национальных, провинциальных и муниципальных органов власти.
Область применения
1. Применение в сельском хозяйстве и садоводстве.
Суперабсорбирующая смола, используемая в сельском хозяйстве и садоводстве, также называется влагоудерживающим агентом и почвоулучшителем. Наша страна испытывает серьезную нехватку воды, что делает применение влагоудерживающих агентов все более важным. В настоящее время более десятка отечественных научно-исследовательских институтов разработали продукты на основе суперабсорбирующей смолы для зерновых, хлопка, масличных и сахарных культур, табака, фруктов, овощей, лесных насаждений и более 60 видов других растений. Площадь посевов превышает 70 000 гектаров, а суперабсорбирующая смола используется на северо-западе, во Внутренней Монголии и других местах для крупномасштабного контроля песка и озеленения лесов. В этом отношении используются в основном продукты на основе сшитых акрилатных полимеров, модифицированных крахмалом, и продукты на основе сшитых сополимеров акриламида и акрилата, в которых соль заменена с натриевой на калиевую. Основные методы применения: обработка семян, опрыскивание, внесение в лунки или замачивание корней растений после смешивания с водой для получения пасты. В то же время, суперабсорбирующая смола может использоваться для покрытия удобрений, а затем для их внесения, что позволяет максимально эффективно использовать удобрения и предотвратить их потери и загрязнение окружающей среды. За рубежом суперабсорбирующая смола также используется в качестве упаковочного материала для сохранения свежести фруктов, овощей и продуктов питания.
2. Применение в медицине и санитарии: в основном используется в качестве гигиенических салфеток, детских подгузников, медицинских охлаждающих пакетов; гелеобразных ароматизаторов для ежедневного использования, регулирующих атмосферу. Используется в качестве базового медицинского материала для мазей, кремов, линиментов, мазей и т. д., обладает увлажняющими, загущающими, проникающими в кожу и гелеобразующими свойствами. Также может использоваться в качестве «умного» носителя, контролирующего количество высвобождаемого лекарственного средства, время высвобождения и объем высвобождения.
3. Применение в промышленности
Использование суперабсорбирующей смолы, способной поглощать воду при высоких температурах и выделять ее при низких температурах, позволяет создавать промышленные влагозащитные средства. В нефтедобывающем производстве, особенно на старых месторождениях, использование водных растворов полиакриламида сверхвысокой молекулярной массы для вытеснения нефти очень эффективно. Также его можно использовать для обезвоживания органических растворителей, особенно низкополярных. Кроме того, он применяется в качестве промышленного загустителя, водорастворимых красок и т.д.
4. Применение в строительстве
Быстронабухающий материал, используемый в гидротехнических сооружениях, представляет собой чистую суперабсорбирующую смолу, которая в основном применяется для заделки туннелей плотин во время паводков, а также для заделки воды в сборных стыках подвалов, туннелей и метро; используется в проектах по очистке городских сточных вод и дноуглубительных работах. Грязь затвердевает для облегчения выемки грунта и транспортировки.
Дата публикации: 08.12.2021