Leitfaden für superabsorbierende Polymere (2024)

January 18, 2024

    Überblick

    SAP (Superabsorbierendes Polymer) ist ein funktionelles Polymermaterial. Es kann bis zum Hundertfachen seines Eigengewichts Wasser aufnehmen.

    Geschichte

    Die Ursprünge der superabsorbierenden Polymerchemie reichen bis in die frühen 1960er Jahre zurück, als das US-Landwirtschaftsministerium die vorzugsweise superabsorbierenden Polymermaterialien entwickelte.

    Chemische Komponente

    SAP ist ein allgemeiner Begriff für superabsorbierende Polymere und verschiedene SAP-Typen haben unterschiedliche chemische Zusammensetzungen.

    Das superabsorbierende Polymer ist normalerweise Natriumpolyacrylat, das durch Polymerisation von Natriumhydroxid und Acrylsäure hergestellt wird.

    Superabsorbierende Polymere weisen große Unterschiede in verschiedenen Indikatoren wie der Wasserabsorptionsgeschwindigkeit, der Wasserabsorptionskapazität und der Wasserretentionsrate der Zentrifuge auf, die durch Änderung ihrer Zusammensetzung und ihres Produktionsprozesses realisiert werden.

    Um beispielsweise den Bedarf der Landwirtschaft zu decken, wird der Rohstoff von Natriumhydroxid auf Kaliumhydroxid umgestellt, sodass das Produkt ein Kaliumpolyacrylat bildet Wasserabsorbierendes Harz vom Typ . Dies verhindert nicht nur die Gefahr einer Versalzung des Bodens durch das Zersetzungsprodukt Natriumionen, sondern erhöht auch den Kaliumgehalt im Boden.

    Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das superabsorbierende Polymer nicht mit Natriumpolyacrylat vergleichbar ist. Dabei kann es sich um Natriumpolyacrylat oder Kaliumpolyacrylat handeln, und es kann sich auch auf verschiedene gepfropfte absorbierende Polymere beziehen, beispielsweise solche, die speziell für biologische Zwecke verwendet werden. Stärkegepfropfte wasserabsorbierende Polymere für Abbauzwecke.


    Arten von superabsorbierenden Polymeren

    In diesem Kapitel werden wir über die Klassifizierung superabsorbierender Polymere sprechen.

    Die Klassifizierung erfolgt nach folgenden Dimensionen: chemische Zusammensetzung und Qualität.

    Die chemische Zusammensetzung von SAP

    SAP wird hauptsächlich in zwei Klassen unterteilt:

    Und hier sind die wichtigen Punkte zu den Hauptverwendungen.

    Kaliumpolyacrylat Typ SAP

    • Aufnahmefähigkeit im Boden;
    • Granulatgröße;
    • Die Photolysebeständigkeit;
    • Gültigkeitsdauer.

    Natriumpolyacrylat Typ SAP

    • Hygieneprodukte (wie Windeln, Damenbinden)
      1. Absorptionsrate;
      2. Aufnahme unter Druck und Rückhaltevermögen nach Zentrifugation;
      3. Flüssigkeitsdurchlässigkeit;
      4. Restmonomer.
    • Wasserdichtes Kabelband
      1. Ausbauhöhe;
      2. Granulatgröße.
    • Eisbeutel
      1. Preis;
      2. Granulatgröße.
    • Anti-Flut-Tasche
      1. Absorptionsrate;
      2. Die Photolysebeständigkeit.
    • Bohrstopp durch Leckage
      1. Viskosität;
      2. Gerinnungszeit.

    Der Qualitätsgrad von SAP

    Wie wir alle wissen, ist SAP ein allgemeiner Begriff für wasserabsorbierende Polymere. Dazu gehören neben dem am häufigsten verwendeten Natriumpolyacrylat auch Kaliumpolyacrylat und gepfropftes SAP.

    Verbessertes SAP

    Verbessertes SAP – Auf einigen Seiten verbessert, wie zum Beispiel:

    • Gepfropftes SAP auf Stärkebasis – Das biologisch abbaubare SAP;
    • Auf Mineralien basierender gepfropfter SAP (für Pflanzen) – jahrelang im Boden verfügbar;
    • SAP mit verbessertem Katalysator – Hohes Expansionsvermögen (zur Wasserblockierung von Kabeln);
    • Kationentyp SAP – Betonzusatzstoff.

    Gemeinsames SAP

    • Kaliumpolyacrylat – wird hauptsächlich in der Landwirtschaft als Wasserrückhaltemittel verwendet;
    • Natriumpolyacrylat – weit verbreitet in der industriellen Produktion wie Papierwindeln, Damenbinden, Eisbeuteln, Lufterfrischern, expandierendem Gummi usw.

    Defektes SAP

    • Recyceltes SAP: Das SAP wurde verwendet und recycelt;
    • Verbranntes SAP: Das SAP wurde bei Übertemperatur hergestellt.

    Verwendung von superabsorbierendem Polymer

    Es handelt sich um ein Material, das schnell und in großen Mengen Wasser aufnimmt und sich dann in ein Hydrogel verwandelt.

    In diesem Kapitel wird die Verwendung von superabsorbierenden Polymeren vorgestellt.

    Wie am Anfang dieses Artikels erwähnt, ist ein superabsorbierendes Polymer ein Material, das schnell und in großen Mengen Wasser aufnimmt und sich dann in ein Hydrogel verwandelt. Unter Ausnutzung seiner Eigenschaften versuchen wir, seine Verwendungsmöglichkeiten wie folgt zu klassifizieren:

    • Superstarkes absorbierendes Material für anorganische Flüssigkeiten. Tatsächlich ist es das wasserabsorbierende Material mit der höchsten Absorptionsrate anorganischer Flüssigkeiten, das bisher gefunden werden konnte. Die Effizienz der Absorption von reinem Wasser kann das Tausendfache seines Eigengewichts erreichen.
    • Ungiftiges und umweltfreundliches Gelmaterial. Es wird häufig in neuen Kühlakkus verwendet. Darüber hinaus absorbiert das modifizierte Natriumpolyacrylat Wasser und bildet ein kugelförmiges Hydrogel, das häufig in Topfpflanzen für den Innenbereich, Spielzeugpistolengeschossen usw. verwendet wird.
    • Wasserdichtes Material für besondere Zwecke. Das Hydrogel, nachdem Natriumpolyacrylat Wasser absorbiert, ist wasserunlöslich und kann Wasser effektiv isolieren. Es wird häufig als wasserdichtes Material für die Außenseite von Kabeln und wasserblockierendes Material für leichte, überschwemmungssichere Sandsäcke verwendet.
    • Feuerlöschmaterial mit Sauerstoffbarriere. Natriumpolyacrylat kann schnell Wasser absorbieren und sein Volumen ausdehnen, wenn es auf Wasser trifft. Nach diesem Prinzip kann es als effizientes Kühl- und Sauerstoffbarrierematerial in Feuerlöschern eingesetzt werden.

    Es gibt so viele Verwendungsmöglichkeiten für superabsorbierende Polymere, dass wir sie in diesem Artikel nicht alle auflisten können. Daher listet dieser Artikel nur einige ihrer häufig verwendeten Anwendungen auf und stellt sie nicht im Detail vor.

    SAP für Pflanzen

    Normalerweise kann das Hydrogel, das sich nach der Wasseraufnahme durch das superabsorbierende Polymer bildet, das Wasser festhalten und lässt das Wasser nicht mehr aus dem Hydrogel entweichen. Durch die Verarbeitung können wir jedoch den osmotischen Druck des superabsorbierenden Polymerhydrogels niedriger einstellen als den osmotischen Wasseraufnahmedruck der Pflanzenwurzeln.

    Auf diese Weise erhalten wir ein ganz, ganz magisches „Mini-Reservoir im Boden“, das:

    • Nach der Bewässerung Nach Bewässerung oder Regen nimmt es Wasser stark auf und bildet ein Hydrogel, um überschüssiges Wasser im Boden zu speichern.
    • Wenn der Boden relativ trocken ist, wird das Wasser im Hydrogel an die Wurzeln der Pflanzen abgegeben.

    Als superabsorbierendes Polymer für Pflanzen handelt es sich um ein einzigartiges superabsorbierendes Granulat, das den Pflanzen eine erhöhte Feuchtigkeitsverfügbarkeit bietet.

    Was genau kann superabsorbierendes Polymer für Pflanzen tun?

    SAP in Agrarqualität ( Kaliumpolyacrylat ) kann in großem Umfang in der Land- und Forstwirtschaft sowie im Gartenbau eingesetzt werden, beispielsweise als Bodenwasserrückhaltemittel und Saatgut Beschichtung, erdloser Anbau, Kunstrasen usw.

    • Verbessern Sie die Keimung und das Auflaufen der Samen, um den Pflanzen einen frühen, gesunden Start zu ermöglichen.
    • Sparen Sie die Bewässerung, steigern Sie die Ernte und den Obstertrag,
    • Es enthält Kalium, Phosphor und Stickstoff und setzt die Düngewirkung langsam frei.

    Wichtige Indikatoren sind wie folgt:

    • Absorptionskapazität im Boden. Die Wasseraufnahmefähigkeit des Bodens ist relativ hoch, was bedeutet, dass die Wasseraufnahme unter hohem Druck und hoher Ionenkonzentration erfolgt. Gleichzeitig beeinflusst die Temperatur im Boden auch dessen Wasseraufnahmekapazität.
    • Granulatgröße. Die Partikelgröße bestimmt auch das Wasserhaltevermögen von Kaliumpolyacrylat im Boden. Je größer beispielsweise die Partikel, desto stärker ist die Viskose, die dem Druck im Boden standhalten kann, aber ihre maximale Wasseraufnahme verringert.
    • Die Photolysebeständigkeit. Kaliumacrylat wird im Boden normalerweise über einen langen Zeitraum einer Photolyse unterzogen. Die Photolysebeständigkeit bestimmt die Lebensdauer von Kaliumpolyacrylat im Boden.
    • Gültigkeitsdauer. Kaliumpolyacrylat hat in der Regel eine sehr lange Haltbarkeitsdauer vor der Verwendung. Wenn Sie dieses Produkt also in großen Mengen kaufen, empfiehlt es sich, es auf dem Seeweg zu transportieren.

    Nutzung für die Landwirtschaft

    Bewerbungsmöglichkeiten

    • Trockene Anwendung
      • Mischen Sie es gleichmäßig mit Dünger und Erde und tragen Sie die Mischung dann mit einem Düngerapplikator auf den Boden auf.
      • Für begrenzte Flächen (weniger als 20 Quadratmeter) wird die manuelle Anwendung empfohlen.
      • Drehen Sie den Boden mit einer Bodenbearbeitungsmaschine vollständig um (eine Tiefe von 20 cm ist erforderlich).
      • Den Boden zertrampeln.
      • Den Boden bewässern.
    • Nassanwendung
      • Lassen Sie SAP das 200-fache an Wasser absorbieren und in Gelform übergehen.
      • In die Saatfurche legen.
      • Für begrenzte Flächen (weniger als 20 Quadratmeter) wird die manuelle Anwendung empfohlen.
      • Ordnen Sie die Erdoberfläche vor dem Pflanzen an.

    Beispielsweise konnten beim Anbau von regengespeistem Zuckerrohr erhebliche Ertragssteigerungen von ca. 1 % erzielt werden. 25 % werden beobachtet.

    • Wenn Sie ein Feld neu bepflanzen, geben Sie SAP in die Furchen, in denen die Zuckerrohrtriebe platziert sind.
    • SAP kann gleichzeitig mit einem Dünger ausgebracht werden.
    • Bedecken Sie die Triebe mit Erde, indem Sie sie anhäufen.

    Verwendung für die Baumzucht

    • Graben Sie ein Loch, das etwa dreimal so groß ist wie das Wurzelsystem.
    • Mischen Sie 1 bis 2 kg SAP pro m³ in die Erdschüttung.
    • Legen Sie den Wurzelballen der Pflanze auf den Boden des Lochs und füllen Sie das Loch mit der behandelten Erde. Stellen Sie sicher, dass das Produkt gleichmäßig um die Wurzeln verteilt ist. Anschließend die Oberfläche mit 5 cm unbehandelter Erde bedecken, um eine Zersetzung des Polymers durch ultraviolette Strahlen und Wasserstau auf der Oberfläche zu verhindern.
    • Achten Sie besonders darauf, dass das unvermischte Trockenprodukt nicht auf den Boden des Lochs gelangt. Nach der Hydratation würde das Produkt die Pflanze destabilisieren.

    Verwendung zum wurzelnackten Eintauchen

    • Mischen Sie 1 kg SAP in 150-200 Liter Wasser. (Mengen variieren je nach Salzgehalt des Wassers)
    • Gießen Sie das Produkt langsam ein und rühren Sie dabei das Wasser um, um ein Dressing zu erhalten, bei dem sich keine Partikel ablagern.
    • Lassen Sie den Verband 15 Minuten lang stehen, die Zeit, die SAP benötigt, um seine maximale Absorption zu erreichen. Es ist wichtig, einen Verband zu erhalten, der vollständig an den Wurzeln haftet. Je länger die Reifezeit, desto dicker wird der Verband und desto besser haftet er an den Wurzeln.
    • Dem Präparat kann auch ein wasserlösliches Nematozid und/oder Fungizid zugesetzt werden, um Pflanzen vor Nematoden- und Pilzbefall zu schützen.

    Verwendung zum wurzelnackten Eintauchen

    SAP in Form des Hydrogels kann in versiegelte Plastikbeutel gegeben werden. Nach dem Einfrieren werden die Beutel häufig zum Transport hitzeempfindlicher Pflanzenprodukte wie Schnittblumen verwendet. Das Hydrogel weist eine hervorragende Hitzeschockbeständigkeit auf und läuft nach dem Auftauen nicht aus.


    Verwendung zur Hydrosaat

    Ein weiterer Vorteil von SAP besteht darin, dass es verhindert, dass Zellulosemulch während einer Trockenperiode hart wird. Der Mulch bleibt belüftet und ermöglicht ein schnelles Keimen der Samen. SAP ermöglicht zudem eine Reduzierung der Mulchmenge.

    • SAP muss als letztes in den Hydroseeder-Tank gegeben werden, nach den anderen Komponenten: Saatgut, Düngemittel, Mulch usw.
    • Vor dem Verteilen mindestens 15 Minuten rühren.

    SAP für die Produktion

    Aufgrund seiner zunehmenden Beliebtheit und Effizienz bei der Wasserabwehr wird SAP von Tag zu Tag in immer mehr Branchen und Anwendungen eingesetzt.

    Einige Anwendungen sind wie folgt:

    Für Hygieneprodukte

    Tatsächlich macht die Anwendung superabsorbierender Polymere auf Pflanzen nur einen kleinen Teil ihres Einsatzes aus. Mehr als 90 % der superabsorbierenden Polymere werden in Hygieneprodukten wie Windeln und Damenbinden als absorbierende Materialien verwendet.

    Mit seinen fantastischen Eigenschaften der Flüssigkeitsaufnahme und -bindung hat es sehr nützliche Anwendungen in Produkten gefunden, die anfällig für Feuchtigkeit sind, wie zum Beispiel:

    • Windeln,
    • Damenbinden,
    • Stilleinlagen und
    • Haustierunterlagen.

    Bei der Verwendung von Sanitärprodukten unterscheiden sich die Produktparameter von SAP von denen der Pflanzenanwendung.

    Wichtige Indikatoren sind wie folgt:

    • Absorptionsrate;
    • Aufnahme unter Druck und Rückhaltevermögen nach Zentrifugation;
    • Flüssigkeitsdurchlässigkeit;
    • Restmonomer.

    Zur Abdichtung von Kabeln

    SAP kann nicht nur schnell Wasser absorbieren, sondern das nach der Wasseraufnahme gebildete Gel kann auch effektiv Wasser blockieren. Daher nimmt es auch in vielen wasserblockierenden Materialien einen Platz ein.

    SAP ist ein begehrtes Produkt, wenn es um die Herstellung wasserfester Klebebänder und Salben für Kabel aller Art geht; sogar Glasfaserkabel nutzen SAP. Das Ausmaß und die Geschwindigkeit der Absorption sind recht hoch, ebenso wie die Gesamtinflationsrate und ihr Inflationsniveau bei Wasserkontakt.

    Wichtige Indikatoren sind wie folgt:

    • Ausbauhöhe;
    • Granulatgröße.

    Wird in Kabeln verwendet

    • Feines Puder,
    • Schnelle Absorption,
    • Das Aufblasen des Bohrlochs steht unter einem Druck von ≥15 mm/1 Minute und ≥18 mm/3 Minute
    • Gute Stabilität gegenüber Licht, Hitze, Säure und Alkali.

    Wird in wasserabweisenden Bändern verwendet

    • Feines Pulver mit einheitlicher Größe,
    • Gut beständig gegen Kälte und hohe Temperaturen,
    • Gute Stabilität gegenüber Licht, Hitze, Säure und Alkali.

    Für Eisbeutel

    Im Vergleich zu gewöhnlichen Eisbeuteln haben die von SAP hergestellten Eisbeutel viele Vorteile, wie z. B. eine weiche Textur, schnelle Eiskristallbildung und die Verhinderung eines Wasserüberlaufs.

    Süßwasser wird auf die einzelnen Eisschichten geleitet, um sie zu aktivieren. Superabsorbierendes Polymer beginnt sofort, das Wasser zu absorbieren und es in ein Gel umzuwandeln, indem man es unter frisches Leitungswasser legt; In etwa 20 Minuten nimmt es genug Wasser auf, um kleine kissenförmige Eiswürfel zu bilden. Sie sind nun gebrauchsfertig, indem Sie sie in den Gefrierschrank stellen.

    Wichtige Indikatoren sind wie folgt:

    • Hydratationszeit;
    • Preis;
    • Granulatgröße.

    Für aufblasbare Sandsäcke zum Schutz vor Überschwemmungen

    SAP hat diese einzigartige Anwendung im Katastrophenmanagement, wo es zur Vorbereitung von Sandsäcken verwendet wird, die bei Kontakt mit Wasser dieses schnell absorbieren und sich ausdehnen, um eine Barriere gegen das vordringende Wasser zu bilden. Obwohl wir sie Sandsäcke nennen, enthalten sie eigentlich keinen Sand; Sie werden so genannt, weil sie traditionell so genannt werden.

    Diese sandlosen Sandsäcke sind anfangs recht klein und leicht, saugen jedoch das Wasser auf und nehmen eine feste Form an. Sie sind viel einfacher zu lagern und zu transportieren und nehmen im unbenutzten Zustand weniger Platz ein.

    Wichtige Indikatoren sind wie folgt:

    • Absorptionsrate;
    • Die Photolysebeständigkeit.

    Zum Betonschutz

    Beton muss während des Abbindevorgangs kontinuierlich Wasser aufnehmen, sonst trocknet er aus und beeinträchtigt das Aussehen und die Festigkeit. Nach ordnungsgemäßer Zugabe des speziell formulierten SAP beim Mischen von Beton kann das SAP-Hydrogel den Ausdehnungsunterschied während des Betonverfestigungsprozesses puffern und so effektiv verhindern, dass der Beton reißt.

    • Seine Durchlässigkeit ist recht gering; es schließt den Wassergehalt völlig aus,
    • Aufgrund seiner faserigen Beschaffenheit kann es als vertikale Barriere gelagert werden,
    • Da es sich um ein wirksames Dichtmittel handelt, findet es Anwendung in Artikeln auf Zementbasis.

    Zur Abwasserbehandlung

    SAP ist eine kostensparende Alternative zu anderen Massenverfestigern, einschließlich Portlandzement, Ofenstaub, Maiskolben, Sägemehl oder anderen handelsüblichen Absorptionsmitteln.

    Die einzigartige Eigenschaft von SAP ist seine Fähigkeit, Wasser oder organische Flüssigkeiten zu absorbieren, Öl abzustoßen und biologischem Abbau zu widerstehen, während es Flüssigkeit unter Druck zurückhält. Dies macht es zu einem idealen Stabilisierungsmedium für die Abfallentsorgung auf Deponien.

    Industrielle Abfallströme variieren je nach Salzgehalt, Temperatur und chemischer Zusammensetzung. Daher ist es notwendig, mehrere Polymerqualitäten anzubieten, um den wirtschaftlichen und Leistungsanforderungen jedes industriellen Verfestigungsprojekts gerecht zu werden.

    Vorteile

    • Verbindet sich chemisch mit Wasser und gibt keine Flüssigkeit ab.
    • Minimiert das Abfallvolumen, da die typische Expansion weniger als 1 % beträgt.
    • Lässt sich schnell mischen, um die Produktionseffizienz zu verbessern.
    • Reduzieren Sie die Transport- und Entsorgungskosten für Abfälle im Vergleich zu anderen Füllstoffen.

    Zum Bohren

    Bei Öl- oder Gasbohrungen kommt es zu Zirkulationsverlusten, wenn Bohrflüssigkeit, allgemein als „Schlamm“ bekannt, in eine oder mehrere geologische Formationen fließt, anstatt durch den Ringraum zurückzufließen. Ein Zirkulationsverlust kann beim Bohren einer Öl- oder Gasquelle ein ernstes Problem darstellen.

    SAP Drilling Mud Additive, ein neues Umweltschutzprodukt mit guten wasserabsorbierenden und quellbaren Eigenschaften, kann wirksam gegen Durchblutungsstörungen vorgehen.

    Was ist ein Kreislaufverlust?

    Bei Öl- oder Gasbohrungen kommt es zu Zirkulationsverlusten, wenn Bohrflüssigkeit, allgemein als „Schlamm“ bekannt, in eine oder mehrere geologische Formationen fließt, anstatt durch den Ringraum zurückzufließen. Ein Zirkulationsverlust kann beim Bohren einer Öl- oder Gasquelle ein ernstes Problem darstellen.

    Folgen

    1. Ausblasen

    Wenn die Flüssigkeitsmenge im Bohrloch aufgrund von Zirkulationsverlusten (oder aus anderen Gründen) sinkt, verringert sich der hydrostatische Druck, wodurch Gas oder Flüssigkeit, die unter einem höheren Druck als dem verringerten hydrostatischen Druck steht, in das Bohrloch strömen kann. Ein Einströmen von Gas oder Flüssigkeit in das Bohrloch, bekannt als „Kick“, kann zu einem Blowout führen.

    1. Trockenbohren

    Beim Trockenbohren geht die Flüssigkeit vollständig aus dem Bohrloch verloren, ohne dass der eigentliche Bohrvorgang zum Stillstand kommt. Die Auswirkungen des Trockenbohrens reichen von geringfügigen Zerstörungen bis hin zu erheblichen Schäden am Bohrloch, die das Bohren eines neuen Bohrlochs erforderlich machen. Trockenbohren kann außerdem zu schweren Schäden am Bohrgestänge, einschließlich Bruch des Rohrs, und der Bohranlage selbst führen.

    Lösung von Durchblutungsstörungen

    Die traditionelle Lösung für Durchblutungsstörungen

    Bei einem Durchblutungsverlust stehen je nach Schweregrad einige Optionen zur Verfügung: Erhöhen der Viskosität der Flüssigkeit mit Bentonit oder durch Zugabe anderer Zusatzstoffe, zu denen typischerweise organische Pflanzenpartikel gehören.

    SAP Drilling Mud Additive – Eine bessere Lösung für verlorene Zirkulation

    Es handelt sich um ein neues Umweltschutzmaterial mit guten wasserabsorbierenden, verdickenden und quellbaren Eigenschaften, das wirksam gegen Durchblutungsstörungen vorbeugt.


    Andere Anwendungen

    Aufgrund seiner erstaunlichen Eigenschaften findet es in zahlreichen Produktarten häufig Verwendung; einige davon seien hier aufgelistet:

    • Als Additiv für funktionelle Beschichtungen in vielen spezifischen Anwendungen,
    • Als Zusatzstoff in Lufterfrischern,
    • Zur Erweiterung des Gummibedarfs,
    • Aufnahme von Abwässern aus der Industrie,
    • In der Bergbauindustrie für Katastrophenmanagement und normale Versickerungen,
    • In bestimmten Kosmetika.

    Aufgrund seiner enormen Fähigkeit, auf Feuchtigkeit einzuwirken, findet SAP (Superabsorbierendes Polymer) immer neue Verwendungszwecke.


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