Guía de polímeros súper absorbentes

January 18, 2024

    Descripción general

    SAP (polímero superabsorbente) es un material polimérico funcional. Puede absorber agua hasta varios cientos de veces su propio peso.

    Historia

    Los orígenes de la química de los polímeros superabsorbentes se remontan a principios de la década de 1960, cuando el Departamento de Agricultura de Estados Unidos desarrolló materiales poliméricos preferentemente superabsorbentes.

    Componente químico

    SAP es un término general para polímeros superabsorbentes y los diferentes tipos de SAP tienen diferentes composiciones químicas.

    El polímero superabsorbente suele ser poliacrilato de sodio producido polimerizando hidróxido de sodio y ácido acrílico.

    Los polímeros superabsorbentes tienen grandes diferencias en varios indicadores, como la velocidad de absorción de agua, la capacidad de absorción de agua y la tasa de retención de agua centrífuga, que se logran cambiando su composición y proceso de producción.

    Por ejemplo, para satisfacer las necesidades de la agricultura, la materia prima se cambia de hidróxido de sodio a hidróxido de potasio, de modo que el producto forma un poliacrilato de potasio Resina absorbente de agua tipo . Esto no sólo previene el riesgo de salinización del suelo causada por su producto de descomposición, los iones de sodio, sino que también aumenta el contenido de potasio en el suelo.

    En resumen, el polímero superabsorbente no es igual al poliacrilato de sodio. Puede ser poliacrilato de sodio o poliacrilato de potasio, y también puede referirse a varios polímeros absorbentes injertados, como los utilizados especialmente para polímeros absorbentes de agua injertados con almidón biológico con fines de degradación.


    Tipos de polímero súper absorbente

    En este capítulo hablaremos de la clasificación de los polímeros superabsorbentes.

    La clasificación será según las siguientes dimensiones: composición química y calidad.

    La composición química de SAP

    SAP se divide principalmente en dos clases:

    Y aquí están los puntos importantes sobre los usos principales.

    Poliacrilato de potasio tipo SAP

    • Capacidad de absorción en el suelo;
    • Tamaño granular;
    • La resistencia a la fotólisis;
    • Periodo de validez.

    Poliacrilato de sodio tipo SAP

    • Productos de higiene (como pañales, toallas sanitarias)
      1. Tasa de absorción;
      2. Absorción bajo presión y capacidad de retención después de la centrifugación;
      3. Permeabilidad Líquida;
      4. Monómero residual.
    • Cinta impermeable de cable
      1. Altura de expansión;
      2. Tamaño granular.
    • Bolsa de hielo
      1. Precio;
      2. Tamaño granular.
    • Bolsa anti-inundación
      1. Tasa de absorción;
      2. La resistencia a la fotólisis.
    • Detención por fugas en la perforación
      1. Viscosidad;
      2. Tiempo de coagulación.

    El grado de calidad de SAP

    Como todos sabemos, SAP es un término general para polímeros absorbentes de agua. Además del poliacrilato de sodio más común, también incluye poliacrilato de potasio y SAP injertado.

    SAP mejorado

    SAP mejorado: mejorado en algunos aspectos como:

    • SAP injertado a base de almidón: el tipo biodegradable SAP;
    • SAP injertado a base de minerales (para plantas): disponible en el suelo durante años;
    • SAP con catalizador mejorado – Alta capacidad de expansión (para bloquear el agua del cable);
    • Tipo catiónico SAP – aditivo para hormigón.

    SAP común

    • Poliacrilato de potasio – utilizado principalmente en agricultura como agente de retención de agua;
    • Poliacrilato de sodio: ampliamente utilizado en la producción industrial, como pañales de papel, toallas sanitarias, bolsas de hielo, ambientadores, caucho expandible, etc.

    SAP defectuoso

    • SAP reciclado: el SAP fue utilizado y reciclado;
    • SAP quemado: el SAP se produjo a temperatura excesiva.

    Usos del polímero súper absorbente

    Es un material que absorbe agua rápidamente y en grandes cantidades y luego se convierte en un hidrogel.

    Este capítulo presentará el uso de polímeros superabsorbentes.

    Como se mencionó al principio de este artículo, un polímero superabsorbente es un material que absorbe agua rápidamente y en grandes cantidades, para luego convertirse en un hidrogel. Aprovechando sus características, intentamos clasificar sus usos de la siguiente manera:

    • Material absorbente súper fuerte para líquidos inorgánicos. De hecho, es el material absorbente de agua con mayor tasa de absorción de líquidos inorgánicos que se puede encontrar hasta el momento. La eficiencia de absorber agua pura puede alcanzar miles de veces su propio peso.
    • Material de gel no tóxico y respetuoso con el medio ambiente. Se utiliza ampliamente en bolsas de hielo nuevas. Además, el poliacrilato de sodio modificado absorbe agua para formar un hidrogel esférico, que se usa ampliamente en plantas en macetas de paisajes de interior, balas de pistolas de juguete, etc.
    • Material impermeable para fines especiales. El hidrogel después de que el poliacrilato de sodio absorbe agua es insoluble en agua y puede aislar el agua de manera efectiva. Se utiliza ampliamente como material impermeable para el exterior de cables y material de bloqueo de agua para sacos de arena livianos a prueba de inundaciones.
    • Material extintor de incendios con barrera de oxígeno. El poliacrilato de sodio puede absorber agua rápidamente y expandirse en volumen cuando entra en contacto con el agua. Según este principio, se puede utilizar como material eficiente de refrigeración y barrera al oxígeno en extintores de incendios.

    Hay tantos usos de los polímeros superabsorbentes que no podemos enumerarlos todos en este artículo, por lo que este artículo solo enumera algunos de sus usos más comunes y no los presenta en detalle.

    SAP para plantas

    Por lo general, el hidrogel formado después de que el polímero superabsorbente absorbe agua puede retener firmemente el agua y ya no dejar que el agua escape del hidrogel. Pero podemos establecer que la presión osmótica del hidrogel de polímero superabsorbente sea menor que la presión osmótica de absorción de agua de las raíces de las plantas mediante el procesamiento.

    De esta manera, obtenemos un “mini depósito en el suelo” muy, muy mágico, que puede:

    • Después del riego Después del riego o la lluvia, absorbe el agua con fuerza y ​​​​forma un hidrogel para almacenar el exceso de agua en el suelo.
    • Cuando el suelo está relativamente seco, el agua del hidrogel se libera a las raíces de las plantas.

    Como tipo de polímero superabsorbente para plantas, es un gránulo superabsorbente único, que actúa para proporcionar una mayor disponibilidad de humedad a las plantas.

    ¿Qué puede hacer exactamente el polímero superabsorbente por las plantas?

    SAP de grado agrícola (poliacrilato de potasio) puede usarse ampliamente en agricultura, silvicultura y jardinería, como agente de retención de agua en el suelo, semillas revestimiento, cultivo sin suelo, césped artificial, etc.

    • Mejorar la germinación y emergencia de las semillas para dar a las plantas un comienzo temprano y saludable.
    • Ahorre el riego, aumente los cultivos y el rendimiento de frutas,
    • Contiene potasio, nitrógeno fosforado y libera lentamente la eficiencia del fertilizante.

    Los indicadores importantes son los siguientes,

    • Capacidad de absorción en el suelo. La capacidad de absorción de agua en el suelo es relativamente alta, lo que implica la absorción de agua a alta presión y alta concentración de iones. Al mismo tiempo, la temperatura del suelo también afectará a su capacidad de absorción de agua.
    • Tamaño granular. El tamaño de las partículas también determina la capacidad de retención de agua del poliacrilato de potasio en el suelo. Por ejemplo, cuanto más grande es la partícula, más fuerte es la viscosa, que puede resistir la presión del suelo, pero reduce su absorción máxima de agua.
    • La resistencia a la fotólisis. El acrilato de potasio suele sufrir fotólisis durante un largo período de tiempo en el suelo. La resistencia a la fotólisis determina la vida útil del poliacrilato de potasio en el suelo.
    • Período de validez. El poliacrilato de potasio suele tener un período de validez muy largo antes de su uso. Por lo que si compras este producto en grandes cantidades, se recomienda transportarlo por mar.

    Uso para la agricultura

    Formas de aplicación

    • Aplicación en seco
      • Mézclalo con fertilizante y tierra de manera uniforme y luego aplica la mezcla al suelo usando un aplicador de fertilizante.
      • Para áreas reducidas (menos de 20 metros cuadrados), se recomienda aplicar manualmente.
      • Revuelva completamente el suelo utilizando una máquina de labranza (necesítela a una profundidad de 20 cm).
      • Pisoteando el suelo.
      • Regando el suelo.
    • Aplicación húmeda
      • Deje que SAP absorba 200 veces agua y se convierta en gel.
      • Poner en el surco de siembra.
      • Para áreas reducidas (menos de 20 metros cuadrados), se recomienda aplicar manualmente.
      • Ordene la superficie del suelo antes de plantar.

    Por ejemplo, en el cultivo de caña de azúcar de secano se pueden conseguir aumentos significativos en el rendimiento de aprox. Se observa el 25%.

    • Al replantar un campo, poner SAP en los surcos donde se colocan los brotes de caña.
    • El SAP se puede aplicar al mismo tiempo que el fertilizante.
    • Cubra los brotes con tierra conectándolos a tierra.

    Uso para arboricultura

    • Cava un hoyo de aproximadamente tres veces el volumen del sistema de raíces.
    • Mezclar de 1 a 2 kg de SAP por m³ al relleno de tierra.
    • Coloque el cepellón de la planta en el fondo del hoyo y rellénelo con la tierra tratada. Asegúrese de que el producto se distribuya uniformemente alrededor de las raíces. Luego cubrir la superficie con 5 cm de tierra sin tratar para evitar la degradación del polímero por los rayos ultravioleta y el estancamiento del agua en la superficie.
    • Tenga especial cuidado de no depositar el producto seco sin mezclar en el fondo del agujero. Después de la hidratación, el producto desestabilizaría la planta.

    Uso para inmersión de raíz desnuda

    • Mezclar 1 kg de SAP en 150-200 litros de agua. (Las cantidades varían dependiendo de la salinidad del agua)
    • Verter lentamente el producto mientras se remueve el agua para obtener un aliño sin que se desprendan partículas.
    • Dejar reposar el apósito durante 15 minutos, tiempo necesario para que la SAP alcance su máxima absorción. Es importante obtener un apósito que se adhiera completamente a las raíces. Cuanto mayor sea el tiempo de maduración, más espeso será el apósito y mejor se adherirá a las raíces.
    • También se puede agregar a la preparación un nematocida y/o fungicida soluble en agua para proteger las plantas contra ataques de nematodos y hongos.

    Uso para inmersión de raíz desnuda

    El SAP en forma de hidrogel se puede colocar en bolsas de plástico selladas. Una vez congeladas, las bolsas se utilizan a menudo en el transporte de productos vegetales sensibles al calor, como flores cortadas. El hidrogel tiene una excelente resistencia al choque térmico y no gotea después de descongelarse.


    Uso para hidrosiembra

    La otra ventaja de SAP es que evita que el mantillo de celulosa se endurezca durante un período de sequía. El mantillo permanece aireado y permite que las semillas broten rápidamente. SAP también permite reducir la cantidad de mantillo.

    • El SAP se debe agregar en último lugar al tanque de la hidrosembradora, después de los demás componentes: semillas, fertilizantes, mantillo, etc.
    • Revuelva durante al menos 15 minutos antes de untar.

    SAP para producción

    Cada día que pasa, SAP se emplea en más y más industrias y aplicaciones debido a su creciente popularidad y eficiencia en la disuasión del agua.

    Algunas aplicaciones son las siguientes,

    Para productos de higiene

    De hecho, la aplicación de polímeros superabsorbentes en plantas representa sólo una pequeña parte de su uso. Más del 90% de los polímeros superabsorbentes se utilizan en productos sanitarios como pañales y toallas sanitarias como materiales absorbentes.

    Con sus impresionantes propiedades de absorción y bloqueo de líquidos, ha encontrado aplicaciones muy útiles en productos propensos a la humedad como:

    • pañales,
    • Servilletas sanitarias,
    • Almohadillas de lactancia y
    • Almohadillas para mascotas.

    En el uso de productos sanitarios, los parámetros del producto de SAP son diferentes a los del uso en planta.

    Los indicadores importantes son los siguientes,

    • Tasa de absorción;
    • Absorción bajo presión y capacidad de retención después de la centrifugación;
    • Permeabilidad Líquida;
    • Monómero residual.

    Para cables impermeabilizantes

    SAP no solo puede absorber agua rápidamente, sino que el gel formado después de absorber agua puede bloquearla de manera efectiva. Por eso también ocupa un lugar en muchos materiales que bloquean el agua.

    SAP es un producto muy codiciado en lo que a fabricación de cintas impermeables y ungüentos para todo tipo de cables se refiere; incluso, los cables de fibra óptica utilizan SAP. El alcance y la velocidad de absorción son bastante altos, al igual que la tasa de inflación general y su cantidad de inflación al encontrar agua.

    Los indicadores importantes son los siguientes,

    • Altura de expansión;
    • Tamaño granular.

    Utilizado en cables

    • Polvo fino,
    • Absorción rápida,
    • El inflado del pozo está bajo presión ≥15 mm/1 min ≥18 mm/3 min
    • Buena estabilidad a la luz, el calor, los ácidos y los álcalis.

    Utilizado en cinta bloqueadora de agua.

    • Polvo fino de tamaño uniforme,
    • Bien resistente al frío y a las altas temperaturas,
    • Buena estabilidad a la luz, el calor, los ácidos y los álcalis.

    Para bolsas de hielo

    En comparación con las bolsas de hielo comunes, las bolsas de hielo producidas por SAP tienen muchas ventajas, como textura suave, rápida formación de cristales de hielo y prevención del desbordamiento de agua.

    El agua dulce se dirige a las láminas individuales de las bolsas de hielo para activarlas; El polímero superabsorbente comienza a absorber instantáneamente el agua y la convierte en un gel colocándolo bajo agua dulce del grifo; en aproximadamente 20 minutos se ve que absorbe suficiente agua para formar pequeños cubitos de hielo en forma de cojín. Ya están listas para usar colocándolas en el congelador.

    Los indicadores importantes son los siguientes,

    • Tiempo de hidratación;
    • Precio;
    • Tamaño granular.

    Para sacos de arena inflables antiinundación

    SAP tiene esta aplicación única en Gestión de Desastres, donde se utiliza para preparar sacos de arena que, al entrar en contacto con el agua, la absorben rápidamente y se expanden para formar una barrera contra el avance del agua. Aunque los llamamos sacos de arena, en realidad no contienen arena; se llaman así porque así se les ha conocido tradicionalmente.

    Estos sacos de arena sin arena son bastante pequeños y livianos inicialmente, pero absorben el agua para adoptar una forma sólida. Son mucho más fáciles de almacenar y transportar y ocupan menos espacio cuando no se utilizan.

    Los indicadores importantes son los siguientes,

    • Tasa de absorción;
    • La resistencia a la fotólisis.

    Para protección del hormigón

    El hormigón necesita absorber agua continuamente durante el proceso de fraguado; de lo contrario, se secará y dañará su apariencia y firmeza. Después de agregar adecuadamente el SAP especialmente formulado al mezclar concreto, el hidrogel de SAP puede amortiguar la diferencia de expansión durante el proceso de solidificación del concreto, evitando efectivamente que el concreto se agriete.

    • Su permeabilidad resulta ser bastante baja; elimina totalmente el contenido de agua,
    • Debido a su textura fibrosa, se puede almacenar formando una barrera vertical,
    • Dado que es un sellador eficaz, encuentra aplicación en productos a base de cemento.

    Para tratamiento de aguas residuales

    SAP es una alternativa económica a otros solidificadores a granel, incluido el cemento Portland, el polvo de horno, las mazorcas de maíz, el aserrín u otros productos absorbentes.

    La característica única de SAP es su capacidad para absorber agua o fluidos orgánicos, rechazar aceite y resistir la biodegradación mientras retiene el líquido bajo presión. Esto lo convierte en un medio estabilizador ideal para la eliminación de residuos en vertederos.

    Los flujos de desechos industriales varían según la salinidad, la temperatura y la composición química, por lo que es necesario ofrecer múltiples grados de polímero para satisfacer los requisitos económicos y de rendimiento de cada proyecto de solidificación industrial.

    Ventajas

    • Se une químicamente con el agua y no libera líquido.
    • Minimiza el volumen de residuos porque la expansión típica es inferior al 1%.
    • Se mezcla rápidamente para mejorar la eficiencia de la producción.
    • Reduzca los costos de transporte y eliminación de residuos en comparación con otros agentes de carga.

    Para perforar

    En la perforación de pozos de petróleo o gas, la pérdida de circulación se produce cuando el fluido de perforación, conocido comúnmente como “lodo”, fluye hacia una o más formaciones geológicas en lugar de regresar al espacio anular. La pérdida de circulación puede ser un problema grave durante la perforación de un pozo de petróleo o de gas.

    El aditivo para lodo de perforación SAP, que es un nuevo producto de protección ambiental con buenas propiedades de absorción e hinchazón del agua, puede combatir eficazmente la pérdida de circulación.

    ¿Qué es la pérdida de circulación?

    En la perforación de pozos de petróleo o gas, la pérdida de circulación se produce cuando el fluido de perforación, conocido comúnmente como “lodo”, fluye hacia una o más formaciones geológicas en lugar de regresar al espacio anular. La pérdida de circulación puede ser un problema grave durante la perforación de un pozo de petróleo o de gas.

    Consecuencias

    1. Reventar

    Si la cantidad de fluido en el pozo cae debido a una pérdida de circulación (o cualquier otra razón), la presión hidrostática se reduce, lo que puede permitir que el gas o fluido que está bajo una presión más alta que la presión hidrostática reducida fluya hacia el pozo. Una entrada de gas o fluido en el pozo, conocida como “patada”, puede provocar una explosión.

    1. Perforación en seco

    La perforación seca ocurre cuando el fluido se pierde completamente del pozo sin que la perforación se detenga. Los efectos de la perforación en seco varían desde tan menores como la destrucción de una barrena hasta tan graves como daños importantes al pozo que requieren la perforación de un nuevo pozo. La perforación en seco también puede causar daños graves a la sarta de perforación, incluido el rompimiento de la tubería y a la propia plataforma de perforación.

    Solución de pérdida de circulación.

    La solución tradicional a la pérdida de circulación

    Hay algunas opciones disponibles cuando se produce pérdida de circulación, según la gravedad: aumentar la viscosidad del fluido con bentonita o agregar otros aditivos, que generalmente incluyen partículas orgánicas de plantas.

    Aditivo para lodo de perforación SAP: una mejor solución para la pérdida de circulación

    Es un nuevo material de protección ambiental con buenas propiedades de absorción de agua, espesamiento y propiedades de hinchazón, que pueden combatir eficazmente la pérdida de circulación.


    Otras aplicaciones

    Se utiliza ampliamente en varios tipos de productos debido a sus sorprendentes propiedades; algunos de ellos pueden enumerarse aquí:

    • Como aditivo para recubrimientos funcionales en muchas aplicaciones específicas,
    • Como aditivo en ambientadores,
    • Para ampliar los requisitos de caucho,
    • Absorción de aguas residuales de industrias,
    • En la industria minera para la gestión de desastres y filtraciones normales,
    • En ciertos cosméticos.

    Debido a su impresionante capacidad para actuar sobre la humedad, el SAP (polímero superabsorbente) está encontrando nuevos usos para su empleo.


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