Guida ai polimeri super assorbenti (2024)

January 18, 2024

    Panoramica

    SAP (polimero super assorbente) è un materiale polimerico funzionale. Può assorbire acqua fino a diverse centinaia di volte il proprio peso.

    Storia

    Le origini della chimica dei polimeri superassorbenti risalgono agli inizi degli anni ’60, quando il Dipartimento dell’Agricoltura degli Stati Uniti sviluppò i materiali polimerici preferibilmente superassorbenti.

    Componente chimico

    SAP è un termine generale per polimeri super assorbenti e diversi tipi di SAP hanno composizioni chimiche diverse.

    Il polimero superassorbente è solitamente poliacrilato di sodio prodotto polimerizzando idrossido di sodio e acido acrilico.

    I polimeri superassorbenti presentano grandi differenze in vari indicatori come la velocità di assorbimento dell’acqua, la capacità di assorbimento dell’acqua e il tasso di ritenzione dell’acqua nella centrifuga, che si ottengono modificando la loro composizione e il processo di produzione.

    Ad esempio, per soddisfare le esigenze dell’agricoltura, la materia prima viene cambiata da idrossido di sodio a idrossido di potassio, in modo che il prodotto formi un poliacrilato di potassio Resina idroassorbente tipo . Ciò non solo previene il rischio di salinizzazione del suolo causata dagli ioni di sodio, prodotti della decomposizione, ma aumenta anche il contenuto di potassio nel terreno.

    Riassumendo, il polimero super assorbente non è uguale al poliacrilato di sodio. Può essere poliacrilato di sodio o poliacrilato di potassio e può anche riferirsi a vari polimeri assorbenti innestati, come quelli utilizzati appositamente per i polimeri biologici che assorbono acqua innestati con amido per scopi di degradazione.


    Tipi di polimeri super assorbenti

    In questo capitolo parleremo della classificazione dei polimeri superassorbenti.

    La classificazione avverrà secondo le seguenti dimensioni: composizione chimica e qualità.

    La composizione chimica di SAP

    SAP si divide principalmente in due classi:

    Ed ecco i punti importanti sugli utilizzi principali.

    Poliacrilato di potassio tipo SAP

    • Capacità assorbente nel suolo;
    • Dimensione granulare;
    • La resistenza alla fotolisi;
    • Periodo di validità.

    Poliacrilato di sodio tipo SAP

    • Prodotti per l’igiene (come pannolini, assorbenti igienici)
      1. Tasso assorbente;
      2. Assorbimento sotto pressione e capacità di ritenzione dopo centrifugazione;
      3. Permeabilità ai liquidi;
      4. Monomero residuo.
    • Nastro impermeabile del cavo
      1. Altezza di espansione;
      2. Dimensione granulare.
    • Borsa del ghiaccio
      1. Prezzo;
      2. Dimensione granulare.
    • Borsa antiallagamento
      1. Tasso assorbente;
      2. La resistenza alla fotolisi.
    • Perdita di arresto nella perforazione
      1. Viscosità;
      2. Tempo di coagulazione.

    Il grado di qualità di SAP

    Come tutti sappiamo, SAP è un termine generale per i polimeri che assorbono l’acqua. Oltre al più comune poliacrilato di sodio, comprende anche il poliacrilato di potassio e il SAP innestato.

    SAP migliorato

    SAP migliorato – Migliorato su alcuni lati come:

    • SAP innestato a base di amido – Il SAP di tipo biodegradabile;
    • SAP innestato a base minerale (per piante) – Disponibile nel terreno per anni;
    • SAP con catalizzatore migliorato – Elevata capacità di espansione (per il blocco dell’acqua nel cavo);
    • Tipo cationico SAP – additivo per calcestruzzo.

    SAP comune

    • Poliacrilato di potassio – utilizzato principalmente in agricoltura come agente di ritenzione idrica;
    • Poliacrilato di sodio – ampiamente utilizzato nella produzione industriale come pannolini di carta, assorbenti igienici, borse del ghiaccio, deodoranti per ambienti, gomma espandibile, ecc.

    SAP difettoso

    • SAP riciclato: il SAP è stato utilizzato e riciclato;
    • SAP bruciato: il SAP è stato prodotto a temperatura eccessiva.

    Usi del polimero super assorbente

    È un materiale che assorbe l’acqua velocemente e in grandi quantità per poi trasformarsi in un idrogel.

    Questo capitolo introdurrà l’uso dei polimeri superassorbenti.

    Come accennato all’inizio di questo articolo, un polimero superassorbente è un materiale che assorbe acqua velocemente e in grandi quantità, per poi trasformarsi in un idrogel. Sfruttando le sue caratteristiche, proviamo a classificare i suoi usi come segue:

    • Materiale assorbente super resistente per liquidi inorganici. Infatti, è il materiale assorbente d’acqua con il più alto tasso di assorbimento di liquidi inorganici che si possa trovare finora. L’efficienza di assorbimento dell’acqua pura può raggiungere migliaia di volte il suo stesso peso.
    • Materiale gel non tossico ed ecologico. È ampiamente utilizzato nei nuovi impacchi di ghiaccio. Inoltre, il poliacrilato di sodio modificato assorbe l’acqua per formare un idrogel sferico, ampiamente utilizzato nelle piante in vaso di paesaggi interni, nei proiettili di pistole giocattolo, ecc.
    • Materiale impermeabile per scopi speciali. L’idrogel dopo che il poliacrilato di sodio assorbe l’acqua è insolubile in acqua e può isolare efficacemente l’acqua. È ampiamente utilizzato come materiale impermeabile per l’esterno dei cavi e come materiale che blocca l’acqua per sacchi di sabbia leggeri e resistenti alle inondazioni.
    • Materiale estinguente con barriera all’ossigeno. Il poliacrilato di sodio può assorbire rapidamente l’acqua ed espandersi in volume quando incontra l’acqua. Secondo questo principio, può essere utilizzato come efficiente materiale di raffreddamento e barriera all’ossigeno negli estintori.

    Esistono così tanti usi dei polimeri superassorbenti che non possiamo elencarli tutti in questo articolo, quindi questo articolo elenca solo alcuni degli usi comunemente usati e non li introduce in dettaglio.

    SAP per le piante

    Di solito, l’idrogel formato dopo che il polimero superassorbente ha assorbito l’acqua può trattenere saldamente l’acqua e non lasciarla più fuoriuscire dall’idrogel. Ma possiamo impostare la pressione osmotica dell’idrogel polimerico superassorbente in modo che sia inferiore alla pressione osmotica di assorbimento dell’acqua delle radici delle piante mediante lavorazione.

    In questo modo, otteniamo un “mini serbatoio nel terreno” davvero magico, che può:

    • Dopo l’irrigazione Dopo l’irrigazione o la pioggia, assorbe l’acqua dura e forma un idrogel per immagazzinare l’acqua in eccesso nel terreno.
    • Quando il terreno è relativamente asciutto, l’acqua contenuta nell’idrogel viene rilasciata alle radici delle piante.

    Essendo il tipo di polimero superassorbente per le piante, è un granulo superassorbente unico, che agisce per fornire una maggiore disponibilità di umidità alle piante.

    Cosa può fare esattamente il polimero super assorbente per le piante?

    SAP di grado agricolo (poliacrilato di potassio) può essere ampiamente utilizzato in agricoltura, silvicoltura e giardinaggio, come agente di ritenzione idrica del suolo, sementi rivestimento, coltivazione fuori suolo, erba artificiale, ecc.

    • Migliorare la germinazione e l’emergenza dei semi per dare alle piante un inizio precoce e sano,
    • Risparmiare l’irrigazione, aumentare i raccolti e la resa dei frutti,
    • Contiene Potassio, Fosforo Azoto e rilascia lentamente l’efficienza del fertilizzante.

    Gli indicatori importanti sono i seguenti,

    • Capacità assorbente nel suolo. La capacità di assorbimento dell’acqua nel suolo è relativamente elevata, il che comporta l’assorbimento dell’acqua ad alta pressione e ad alta concentrazione di ioni. Allo stesso tempo, anche la temperatura del terreno influenzerà la sua capacità di assorbimento dell’acqua.
    • Dimensione granulare. La dimensione delle particelle determina anche la capacità di ritenzione idrica del poliacrilato di potassio nel terreno. Ad esempio, più grande è la particella, più forte è la viscosa, che può resistere alla pressione del terreno, ma riduce il suo massimo assorbimento d’acqua.
    • La resistenza alla fotolisi. L’acrilato di potassio solitamente subisce la fotolisi per un lungo periodo di tempo nel terreno. La resistenza alla fotolisi determina la durata del poliacrilato di potassio nel terreno.
    • Periodo di validità. Il poliacrilato di potassio di solito ha un periodo di validità molto lungo prima dell’uso. Quindi, se acquisti questo prodotto in grandi quantità, si consiglia di trasportarlo via mare.

    Utilizzo per l’agricoltura

    Modi di applicazione

    • Applicazione a secco
      • Mescolalo uniformemente con fertilizzante e terreno, quindi applica la miscela al terreno utilizzando un applicatore di fertilizzante.
      • Per aree ristrette (meno di 20 mq) si consiglia l’applicazione manuale.
      • Ribaltare completamente il terreno utilizzando una macchina per la lavorazione del terreno (richiederla a una profondità di 20 cm).
      • Calpestare il terreno.
      • Innaffiare il terreno.
    • Applicazione bagnata
      • Lascia che SAP assorba 200 volte l’acqua e diventi sotto forma di gel.
      • Mettere nel solco di semina.
      • Per aree ristrette (meno di 20 mq) si consiglia l’applicazione manuale.
      • Mettere in ordine il terreno superficiale prima di piantare.

    Ad esempio, nella coltivazione della canna da zucchero coltivata in zone pluviali, si sono verificati aumenti significativi della resa di ca. Il 25% è osservato.

    • Quando si ripianta un campo, mettere la SAP nei solchi dove sono posizionati i germogli di canna.
    • Il SAP può essere applicato contemporaneamente al fertilizzante.
    • Ricopri i germogli con la terra rincalzandoli.

    Utilizzare per l’arboricoltura

    • Scava una buca circa tre volte il volume del sistema radicale.
    • Mescolare nel terreno di riempimento da 1 a 2 kg di SAP per m³.
    • Posiziona la zolla della pianta sul fondo della buca e riempila con il terreno trattato. Assicurarsi che il prodotto sia distribuito uniformemente attorno alle radici. Coprire poi la superficie con 5 cm di terreno non trattato per evitare la degradazione del polimero da parte dei raggi ultravioletti e il ristagno di acqua sulla superficie.
    • Fare particolare attenzione a non depositare il prodotto secco non miscelato sul fondo della buca. Dopo l’idratazione, il prodotto destabilizzerebbe la pianta.

    Utilizzo per immersione a radice nuda

    • Mescolare 1 kg di SAP in 150-200 litri di acqua. (Le quantità variano a seconda della salinità dell’acqua)
    • Versare lentamente il prodotto mescolando l’acqua per ottenere un condimento senza scarico di particelle.
    • Lasciare riposare la medicazione per 15 minuti, il tempo necessario affinché SAP raggiunga il suo massimo assorbimento. È importante ottenere una medicazione che aderisca completamente alle radici. Più lungo sarà il tempo di maturazione, più il condimento risulterà denso e migliore aderirà alle radici.
    • Al preparato può essere aggiunto anche un nematocida e/o fungicida idrosolubile per proteggere le piante dagli attacchi di nematodi e funghi.

    Utilizzo per immersione a radice nuda

    Il SAP sotto forma di idrogel può essere collocato in sacchetti di plastica sigillati. Una volta congelate, le buste vengono spesso utilizzate per il trasporto di prodotti vegetali sensibili al calore, come i fiori recisi. L’idrogel ha un’ottima resistenza allo shock termico e non cola dopo lo scongelamento.


    Utilizzo per idrosemina

    L’altro vantaggio del SAP è che impedisce al pacciame di cellulosa di diventare duro durante un periodo di siccità. Il pacciame rimane aerato e permette ai semi di germogliare rapidamente. SAP consente inoltre di ridurre la quantità di pacciame.

    • Il SAP deve essere aggiunto per ultimo nel serbatoio dell’idroseminatrice, dopo gli altri componenti: sementi, fertilizzanti, pacciamatura, ecc.
    • Mescolare per almeno 15 minuti prima di stendere.

    SAP per la produzione

    Ogni giorno che passa, SAP viene utilizzato in sempre più settori e applicazioni grazie alla sua crescente popolarità ed efficienza nella deterrenza dell’acqua.

    Alcune applicazioni sono le seguenti,

    Per prodotti per l’igiene

    Infatti, l’applicazione dei polimeri superassorbenti sulle piante rappresenta solo una piccola parte del suo utilizzo. Oltre il 90% dei polimeri super assorbenti viene utilizzato in prodotti sanitari come pannolini e assorbenti come materiali assorbenti.

    Con le sue straordinarie proprietà di assorbimento e bloccaggio dei liquidi, ha trovato applicazioni molto utili in prodotti soggetti a umidità come:

    • Pannolini,
    • Assorbenti,
    • Assorbenti e
    • Cuscinetti per animali domestici.

    Nell’uso dei prodotti sanitari, i parametri del prodotto SAP sono diversi da quelli dell’uso vegetale.

    Gli indicatori importanti sono i seguenti,

    • Tasso assorbente;
    • Assorbimento sotto pressione e capacità di ritenzione dopo centrifugazione;
    • Permeabilità ai liquidi;
    • Monomero residuo.

    Per impermeabilizzare i cavi

    Non solo SAP può assorbire rapidamente l’acqua, ma il gel formato dopo aver assorbito l’acqua può bloccarla efficacemente. Quindi occupa un posto anche in molti materiali che bloccano l’acqua.

    SAP è un prodotto molto ambito per quanto riguarda la produzione di nastri e unguenti impermeabili per tutti i tipi di cavi; anche i cavi in fibra ottica utilizzano SAP. L’entità e la velocità di assorbimento sono piuttosto elevate, così come lo sono il tasso di inflazione complessivo e la sua quantità di inflazione all’incontro con l’acqua.

    Gli indicatori importanti sono i seguenti,

    • Altezza di espansione;
    • Dimensione granulare.

    Utilizzato in Cavo

    • Polvere fine,
    • Assorbimento rapido,
    • Il gonfiaggio è sotto pressione ≥15 mm/1 min ≥18 mm/3 min
    • Buona stabilità alla luce, al calore, agli acidi e agli alcali.

    Utilizzato nel nastro idrorepellente

    • Polvere fine con dimensione uniforme,
    • Ben resistente al freddo e alle alte temperature,
    • Buona stabilità alla luce, al calore, agli acidi e agli alcali.

    Per borse del ghiaccio

    Rispetto ai normali impacchi di ghiaccio, gli impacchi di ghiaccio prodotti da SAP presentano molti vantaggi, come consistenza morbida, rapida formazione di cristalli di ghiaccio e prevenzione del trabocco dell’acqua.

    L’acqua dolce viene diretta ai singoli strati di impacchi di ghiaccio per attivarli; Il polimero superassorbente inizia immediatamente ad assorbire l’acqua e a convertirla in gel mettendoli sotto l’acqua fresca del rubinetto; in circa 20 minuti si vede assorbire abbastanza acqua da formare dei piccoli cubetti di ghiaccio a forma di cuscino. Ora sono pronti per essere utilizzati mettendoli nel congelatore.

    Gli indicatori importanti sono i seguenti,

    • Tempo di idratazione;
    • Prezzo;
    • Dimensione granulare.

    Per sacchi di sabbia gonfiabili antiallagamento

    SAP ha questa applicazione unica nella gestione dei disastri dove viene utilizzata nella preparazione di sacchi di sabbia che, quando entrano in contatto con l’acqua, la assorbono rapidamente e si espandono per formare una barriera all’acqua che avanza. Anche se li chiamiamo Sandbags, in realtà non contengono sabbia; sono così chiamati perché è così che sono stati conosciuti tradizionalmente.

    Questi sacchi di sabbia senza sabbia sono inizialmente di dimensioni piuttosto piccole e leggeri, ma assorbono l’acqua per assumere una forma solida. Sono molto più facili da riporre e trasportare e occupano meno spazio quando non sono utilizzati.

    Gli indicatori importanti sono i seguenti,

    • Tasso assorbente;
    • La resistenza alla fotolisi.

    Per la protezione del calcestruzzo

    Il calcestruzzo deve assorbire continuamente acqua durante il processo di presa, altrimenti si seccherà e danneggerà l’aspetto e la compattezza. Dopo aver aggiunto correttamente SAP appositamente formulato durante la miscelazione del calcestruzzo, l’idrogel SAP può tamponare la differenza di espansione durante il processo di solidificazione del calcestruzzo, prevenendo efficacemente la rottura del calcestruzzo.

    • La sua permeabilità sembra essere piuttosto bassa; esclude totalmente il contenuto di acqua,
    • Grazie alla sua struttura fibrosa, può essere immagazzinato per formare una barriera verticale,
    • Essendo un sigillante efficace trova applicazione nei manufatti a base cementizia.

    Per il trattamento delle acque reflue

    SAP è un’alternativa economica ad altri solidificanti sfusi, tra cui cemento Portland, polvere di forno, pannocchie di mais, segatura o altri assorbenti di materie prime.

    La caratteristica unica di SAP è la sua capacità di assorbire acqua o fluidi organici, respingere l’olio e resistere alla biodegradazione pur trattenendo il liquido sotto pressione. Ciò lo rende un mezzo stabilizzante ideale per lo smaltimento dei rifiuti nelle discariche.

    I flussi di rifiuti industriali variano in base alla salinità, alla temperatura e alla composizione chimica, quindi è necessario offrire più gradi di polimeri per soddisfare i requisiti economici e prestazionali di ciascun progetto di solidificazione industriale.

    Vantaggi

    • Si lega chimicamente con l’acqua e non rilascia liquidi,
    • Riduce al minimo il volume dei rifiuti poiché l’espansione tipica è inferiore all’1%,
    • Si mescola rapidamente per migliorare l’efficienza produttiva,
    • Riduce i costi di trasporto e smaltimento dei rifiuti rispetto ad altri agenti volumizzanti.

    Per la perforazione

    Nella perforazione di pozzi di petrolio o gas, la circolazione persa si verifica quando il fluido di perforazione, noto comunemente come “fango”, scorre in una o più formazioni geologiche invece di risalire nell’anello. La perdita di circolazione può essere un problema serio durante la perforazione di un pozzo petrolifero o di gas.

    L’additivo per fango di perforazione SAP, un nuovo prodotto di protezione ambientale con buone proprietà di assorbimento e rigonfiamento dell’acqua, può efficacemente contrastare la perdita di circolazione.

    Cos’è la circolazione persa?

    Nella perforazione di pozzi di petrolio o gas, la circolazione persa si verifica quando il fluido di perforazione, noto comunemente come “fango”, scorre in una o più formazioni geologiche invece di risalire nell’anello. La perdita di circolazione può essere un problema serio durante la perforazione di un pozzo petrolifero o di gas.

    Conseguenze

    1. Spegnere

    Se la quantità di fluido nel pozzo diminuisce a causa della perdita di circolazione (o per qualsiasi altro motivo), la pressione idrostatica viene ridotta, il che può consentire al gas o al fluido che è sotto una pressione maggiore rispetto alla pressione idrostatica ridotta di fluire nel pozzo. Un afflusso di gas o fluido nel pozzo, noto come “calcio”, può provocare uno scoppio.

    1. Perforazione a secco

    La perforazione a secco si verifica quando il fluido viene completamente perso dal pozzo senza che la perforazione effettiva si interrompa. Gli effetti della perforazione a secco vanno da danni minori come la distruzione a danni gravi al pozzo che richiedono la perforazione di un nuovo pozzo. La perforazione a secco può anche causare gravi danni alla batteria di perforazione, inclusa la rottura del tubo, e all’impianto di perforazione stesso.

    Soluzione della perdita di circolazione

    La soluzione tradizionale alla perdita di circolazione

    Ci sono alcune opzioni disponibili quando si verifica una perdita di circolazione, a seconda della gravità: Aumentare la viscosità del fluido con bentonite o con l’aggiunta di altri additivi, che tipicamente includono particelle vegetali organiche.

    Additivo per fango di perforazione SAP: una soluzione migliore per la circolazione persa

    È un nuovo materiale di protezione ambientale con buone proprietà di assorbimento dell’acqua, addensante e rigonfiabile, che può efficacemente contrastare la perdita di circolazione.


    Altre applicazioni

    Trova ampio utilizzo in numerose specie di prodotti grazie alle sue straordinarie proprietà; alcuni di essi possono essere elencati qui:

    • Come additivo per rivestimenti funzionali in molte applicazioni specifiche,
    • Come additivo nei deodoranti per ambienti,
    • Per espandere i requisiti di gomma,
    • Assorbimento delle acque reflue delle industrie,
    • Nel settore minerario per la gestione dei disastri e le normali infiltrazioni,
    • In alcuni cosmetici.

    Grazie alla sua straordinaria capacità di agire sull’umidità, il SAP (polimero superassorbente) sta trovando nuovi scopi per i quali viene utilizzato.


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