고흡수성 폴리머 가이드(2024)

January 18, 2024

    개요

    SAP(Super Absorbent Polymer)는 기능성 고분자 소재입니다. 자기 무게의 수백 배에 달하는 물을 흡수할 수 있습니다.

    역사

    초흡수성 폴리머 화학의 기원은 미국 농무부가 선호하는 초흡수성 폴리머 재료를 개발했던 1960년대 초로 거슬러 올라갑니다.

    화학성분

    SAP는 고흡수성 수지의 총칭으로 SAP의 종류에 따라 화학적 조성이 다릅니다.

    고흡수성 수지는 일반적으로 수산화나트륨과 아크릴산을 중합하여 제조되는 폴리아크릴산나트륨입니다.

    고흡수성 수지는 성분과 제조공정을 변화시켜 구현되는 흡수속도, 흡수능력, 원심분리 보수율 등 다양한 지표에서 큰 차이를 보입니다.

    예를 들어, 농업 수요를 충족시키기 위해 원료를 수산화나트륨에서 수산화칼륨으로 변경하여 제품이 폴리아크릴산칼륨을 형성합니다. 형 흡수성 수지. 이는 분해 생성물인 나트륨 이온으로 인한 토양 염분화 위험을 방지할 뿐만 아니라 토양 내 칼륨 함량을 증가시킵니다.

    요약하자면 고흡수성 수지는 폴리아크릴산 나트륨과 동일하지 않습니다


    고흡수성 폴리머의 종류

    이번 장에서는 고흡수성 수지의 분류에 대해 이야기하겠습니다.

    분류는 화학적 조성과 품질이라는 차원에 따라 이루어집니다.

    SAP의 화학 성분

    SAP는 크게 두 가지 클래스로 나뉩니다.

    그리고 주요 사용법에 대한 중요한 사항은 다음과 같습니다.

    폴리아크릴산칼륨형 SAP

    • 토양의 흡수능력;
    • 세분화된 크기;
    • 광분해 저항;
    • 유효 기간.

    폴리아크릴산 나트륨 유형 SAP

    • 위생용품(기저귀, 생리대 등)
      1. 흡수율;
      2. 원심분리 후 압력 하에서의 흡수 및 보유 용량;
      3. 액체 투과성;
      4. 잔류 모노머.
    • 케이블 방수 테이프
      1. 확장 높이;
      2. 세분화된 크기.
    • 아이스백
      1. 가격;
      2. 세분화된 크기.
    • 홍수 방지 가방
      1. 흡수율;
      2. 광분해 저항.
    • 드릴링 중 누출 중단
      1. 점도;
      2. 응고 시간.

    SAP의 품질 등급

    우리 모두 알고 있듯이 SAP는 흡수성 폴리머의 일반적인 용어입니다. 가장 일반적인 폴리아크릴산나트륨 외에도 폴리아크릴산칼륨과 그래프팅 SAP도 포함됩니다.

    향상된 SAP

    향상된 SAP – 다음과 같은 측면에서 개선되었습니다.

    • 전분 기반 접목 SAP – 생분해성 유형 SAP;
    • 미네랄 기반 접목 SAP(식물용) – 토양에서 수년간 이용 가능;
    • 향상된 촉매를 적용한 SAP – 높은 확장성(케이블의 수분 차단용);
    • 양이온형 SAP – 콘크리트 첨가제.

    공통 SAP

    결함이 있는 SAP

    • 재활용 SAP: SAP가 사용 및 재활용되었습니다.
    • 번트 SAP: SAP가 과열된 상태에서 생산되었습니다.

    고흡수성 폴리머의 용도

    물을 빠르고 대량으로 흡수한 후 하이드로겔로 변하는 소재입니다.

    이 장에서는 초흡수성 폴리머의 사용을 소개합니다.

    글 서두에서 언급했듯이 고흡수성 수지는 물을 빠르게, 대량으로 흡수한 뒤 하이드로겔로 변하는 물질이다. 그 특성을 이용하여 다음과 같이 용도를 분류하려고 합니다.

    • 초강력 무기액체 흡수재. 실제로 지금까지 나온 무기액체 중 흡수율이 가장 높은 흡수재입니다. 순수한 물을 흡수하는 효율은 자체 무게의 수천 배에 달할 수 있습니다.
    • 무독성, 친환경 젤 소재. 신형 아이스팩에 널리 사용됩니다. 또한, 변성 폴리아크릴산 나트륨은 물을 흡수하여 구형 하이드로겔을 형성하며, 이는 실내 조경 화분, 장난감 총탄 등에 널리 사용됩니다.
    • 특수 용도의 방수 소재. 폴리아크릴산나트륨이 물을 흡수한 후의 하이드로겔은 물에 녹지 않으며 효과적으로 물을 분리할 수 있습니다. 케이블 외장 방수재, 경량 방수 모래주머니의 방수재로 널리 사용됩니다.
    • 산소 차단 소화 재료. 폴리아크릴산나트륨은 물을 빠르게 흡수하고 물과 만나면 부피가 팽창합니다. 이 원리에 따르면 소화기의 효율적인 냉각 및 산소 차단재로 사용될 수 있습니다.

    고흡수성 수지의 용도는 너무 많아서 이 글에서 다 나열할 수 없기 때문에, 이 글에서는 일반적으로 사용되는 용도 중 일부만 나열하고 자세히 소개하지는 않습니다.

    식물을 위한 SAP

    일반적으로 고흡수성 수지가 물을 흡수한 후 형성된 하이드로겔은 물을 단단하게 잡아주어 더 이상 하이드로겔 밖으로 물이 빠져나가지 못하게 합니다. 그러나 가공을 통해 고흡수성 고분자 하이드로겔의 삼투압을 식물 뿌리의 흡수 삼투압보다 낮게 설정할 수 있습니다.

    이러한 방식으로 우리는 다음과 같은 일을 할 수 있는 매우 마법 같은 “토양 속의 작은 저장소”를 얻습니다.

    • 관개 후 관개 또는 비가 내린 후 물을 단단하게 흡수하여 하이드로겔을 형성하여 토양에 잉여 수분을 저장합니다.
    • 토양이 비교적 건조하면 하이드로겔에 함유된 수분이 식물의 뿌리로 방출됩니다.

    식물용 고흡수성 수지의 일종으로, 식물에 수분 가용성을 높이는 역할을 하는 독특한 고흡수성 과립입니다.

    고흡수성 수지가 식물에 정확히 어떤 역할을 할 수 있나요?

    농업용 SAP( 폴리아크릴산 칼륨)은 토양 보수제, 종자 등 농업, 임업 및 원예 분야에 널리 사용될 수 있습니다. 코팅, 무토경재배, 인조잔디 등

    • 종자 발아 및 출현을 개선하여 식물이 조기에 건강하게 시작되도록 하며,
    • 관개를 저장하고, 작물과 과일 수확량을 늘리고,
    • 칼륨, 인질소를 함유하고 있으며 비료 효율을 천천히 방출합니다.

    중요한 지표는 다음과 같습니다.

    • 토양의 흡수 능력. 토양의 수분 흡수 능력은 상대적으로 높으며, 이는 고압 및 높은 이온 농도 하에서 수분 흡수를 포함합니다. 동시에 토양의 온도도 수분 흡수 능력에 영향을 미칩니다.
    • 세부적인 크기. 입자 크기는 또한 토양 내 폴리아크릴산칼륨의 수분 보유 능력을 결정합니다. 예를 들어, 입자가 클수록 비스코스가 강해져 토양의 압력에 저항할 수 있지만 최대 수분 흡수율은 감소합니다.
    • 광분해 저항. 아크릴산칼륨은 일반적으로 토양에서 장기간에 걸쳐 광분해를 겪습니다. 광분해 저항성은 토양 내 폴리아크릴산칼륨의 수명을 결정합니다.
    • 유효기간. 폴리아크릴산 칼륨은 일반적으로 사용 전 유효 기간이 매우 깁니다. 따라서 본 상품을 대량으로 구매하실 경우 해상운송을 권장드립니다.

    농업용 용도

    신청 방법

    • 건식 도포
      • 비료와 흙을 고르게 섞은 뒤, 비료 살포기를 이용하여 땅에 살포합니다.
      • 제한된 면적(20제곱미터 미만)의 경우 수동으로 신청하는 것이 좋습니다.
      • 경작기를 사용하여 땅을 완전히 뒤집어 줍니다(깊이 20cm 필요).
      • 땅을 짓밟다.
      • 땅에 물을주기.
    • 습식 도포
      • SAP가 물을 200배 흡수하여 젤 형태가 되도록 합니다.
      • 파종 고랑에 넣으십시오.
      • 제한된 면적(20제곱미터 미만)의 경우 수동으로 신청하는 것이 좋습니다.
      • 심기 전에 표면 토양을 정리하십시오.

    예를 들어, 빗물을 먹여 사탕수수를 재배하는 경우 수확량은 약 2배 증가합니다. 25%가 관찰된다.

    • 밭에 다시 심을 때, 지팡이 싹이 놓인 고랑에 SAP를 넣으십시오.
    • SAP는 비료와 동시에 적용될 수 있습니다.
    • 새싹을 흙으로 덮어 흙으로 덮습니다.

    수목 재배에 사용

    • 뿌리 시스템 부피의 약 3배에 해당하는 구멍을 파십시오.
    • m3당 1~2kg의 SAP를 흙 채우기에 혼합합니다.
    • 구멍 바닥에 식물의 뿌리 덩어리를 놓고 처리된 흙으로 구멍을 채웁니다. 제품이 뿌리 주위에 고르게 분포되어 있는지 확인하십시오. 그런 다음 자외선에 의한 폴리머의 분해와 표면의 물 정체를 방지하기 위해 처리되지 않은 토양으로 5cm의 표면을 덮습니다.
    • 특히 혼합되지 않은 건조 제품이 구멍 바닥에 들어가지 않도록 주의하세요. 수화 후 제품은 식물을 불안정하게 만들 수 있습니다.

    맨뿌리 담그기 용도

    • 150~200리터의 물에 1kg의 SAP를 섞습니다. (물의 염도에 따라 양이 달라집니다.)
    • 물을 저으면서 제품을 천천히 부어주면 입자가 튀지 않고 드레싱이 완성됩니다.
    • SAP가 최대 흡수에 도달하는 데 필요한 시간인 15분 동안 드레싱을 그대로 두십시오. 뿌리에 완전히 밀착되는 드레싱을 구하는 것이 중요합니다. 숙성 시간이 길수록 드레싱이 두꺼워지고 뿌리에 더 잘 접착됩니다.
    • 선충류 및 진균 공격으로부터 식물을 보호하기 위해 수용성 선충제 및/또는 살진균제를 제제에 첨가할 수도 있습니다.

    맨뿌리 담그기 용도

    하이드로겔 형태의 SAP는 밀봉된 플라스틱 파우치에 넣을 수 있습니다. 냉동된 파우치는 절화와 같이 열에 민감한 식물 제품을 운반하는 데 자주 사용됩니다. 하이드로겔은 열충격에 대한 저항성이 뛰어나며 해동 후에도 새어나오지 않습니다.


    수력파종 용도

    SAP의 또 다른 장점은 건기 동안 셀룰로오스 뿌리 덮개가 딱딱한 판으로 변하는 것을 방지한다는 것입니다. 뿌리덮개는 공기가 공급된 상태로 유지되어 씨앗이 빠르게 싹이 트게 합니다. SAP는 뿌리 덮개의 양을 줄이는 것도 가능합니다.

    • SAP는 다른 구성 요소(종자, 비료, 뿌리덮개 등) 이후에 수력파종기 탱크에 마지막으로 추가되어야 합니다.
    • 도포하기 전에 최소 15분 동안 저어주십시오.

    생산용 SAP

    날이 갈수록 SAP는 물 억제에 대한 인기와 효율성이 높아짐에 따라 점점 더 많은 산업과 응용 분야에서 사용되고 있습니다.

    일부 응용 프로그램은 다음과 같습니다.

    위생용품의 경우

    실제로 식물에 고흡수성 수지를 적용하는 것은 그 사용의 작은 부분만을 차지합니다. 고흡수성수지의 90% 이상이 기저귀, 생리대 등 위생용품에 흡수재로 사용됩니다.

    뛰어난 액체 흡수 및 잠금 특성을 통해 다음과 같이 습기에 취약한 제품에 매우 유용하게 적용할 수 있습니다.

    • 기저귀,
    • 생리대,
    • 수유 패드 및
    • 애완동물 패드.

    위생 제품을 사용할 때 SAP의 제품 매개변수는 공장용 제품 매개변수와 다릅니다.

    중요한 지표는 다음과 같습니다.

    • 흡수율;
    • 원심분리 후 압력 하에서의 흡수 및 보유 용량;
    • 액체 투과성;
    • 잔류 모노머.

    방수케이블용

    SAP는 물을 빠르게 흡수할 수 있을 뿐만 아니라, 물을 흡수한 후 형성된 젤이 효과적으로 물을 차단할 수 있습니다. 따라서 이는 많은 수분 차단 물질에서도 한 자리를 차지합니다.

    SAP는 모든 종류의 케이블용 방수 테이프 및 연고 제조에 있어 매우 탐나는 제품입니다. 심지어 광섬유 케이블은 SAP를 사용합니다. 흡수 정도와 속도는 매우 높으며 전체 팽창률과 물을 만났을 때의 팽창량도 마찬가지입니다.

    중요한 지표는 다음과 같습니다.

    • 확장 높이;
    • 세분화된 크기.

    케이블에 사용

    • 고운 가루,
    • 빠른 흡수,
    • 인플레이션은 ≥15mm/1분 ≥18mm/3분의 압력을 받고 있습니다.
    • 빛, 열, 산, 알칼리에 대한 안정성이 우수합니다.

    방수테이프에 사용

    • 균일한 크기의 미세한 분말,
    • 추위와 고온에 잘 견디며,
    • 빛, 열, 산, 알칼리에 대한 안정성이 우수합니다.

    아이스백용

    일반 얼음주머니에 비해 SAP에서 생산하는 얼음주머니는 부드러운 질감, 빠른 얼음 결정 형성, 물 넘침 방지 등 많은 장점을 가지고 있습니다.

    담수는 얼음주머니의 개별 시트에 직접적으로 작용하여 활성화됩니다. 초흡수성 폴리머는 즉시 물을 흡수하여 깨끗한 수돗물에 담가 젤로 변환합니다. 약 20분 안에 작은 쿠션 모양의 얼음 조각을 형성하기에 충분한 물을 흡수하는 것으로 보입니다. 이제 냉동실에 넣어서 사용할 준비가 되었습니다.

    중요한 지표는 다음과 같습니다.

    • 수화시간;
    • 가격;
    • 세분화된 크기.

    팽창식 홍수 방지 모래주머니용

    SAP는 물과 접촉할 때 빠르게 흡수하고 확장하여 전진하는 물에 대한 장벽을 형성하는 모래주머니를 준비하는 데 사용되는 재해 관리 분야의 고유한 응용 프로그램을 보유하고 있습니다. 우리는 이것을 모래주머니라고 부르지만 실제로는 모래가 전혀 들어 있지 않습니다. 그것들은 전통적으로 그렇게 알려져 왔기 때문에 소위 불립니다.

    모래가 없는 모래주머니는 처음에는 크기가 매우 작고 무게도 가벼우나 물을 흡수하여 견고한 형태를 갖습니다. 보관 및 운반이 훨씬 쉽고 사용하지 않을 때 공간을 덜 차지합니다.

    중요한 지표는 다음과 같습니다.

    • 흡수율;
    • 광분해 저항.

    콘크리트 보호용

    콘크리트는 경화 과정에서 지속적으로 물을 흡수해야 합니다. 그렇지 않으면 건조되어 외관과 견고성이 손상됩니다. 콘크리트 혼합 시 특수하게 제조된 SAP를 적절하게 첨가한 후, SAP 하이드로겔은 콘크리트 응고 과정에서 팽창 차이를 완충하여 콘크리트 균열을 효과적으로 방지할 수 있습니다.

    • 투과성은 매우 낮습니다. 수분 함량을 완전히 차단하고,
    • 섬유질의 질감으로 인해 수직 장벽을 형성하여 보관할 수 있으며,
    • 효과적인 밀봉재이므로 시멘트 기반 품목에 적용됩니다.

    하수처리용

    SAP는 포틀랜드 시멘트, 가마 먼지, 옥수수 속대, 톱밥 또는 기타 필수품 흡수제를 포함한 기타 벌크 응고제에 대한 비용 절감형 대안입니다.

    SAP의 고유한 특징은 물이나 유기 유체를 흡수하고, 오일을 거부하고, 압력 하에서 액체를 유지하면서 생분해에 저항하는 능력입니다. 이는 매립지의 폐기물 처리에 이상적인 안정화 매체입니다.

    산업 폐기물 흐름은 염분도, 온도 및 화학적 조성에 따라 다르므로 각 산업 응고 프로젝트의 경제 및 성능 요구 사항에 맞게 다양한 등급의 폴리머를 제공해야 합니다.

    장점

    • 물과 화학적으로 결합하여 액체를 방출하지 않습니다.
    • 일반적인 팽창률은 1% 미만이므로 폐기물 발생량을 최소화합니다.
    • 생산 효율성을 높이기 위해 빠르게 혼합하고,
    • 다른 증량제에 비해 폐기물 운송 및 처리 비용이 절감됩니다.

    드릴링용

    유정 또는 가스정 시추에서 일반적으로 “진흙”으로 알려진 시추 유체가 환형으로 되돌아가는 대신 하나 이상의 지질 구조로 흘러갈 때 순환 손실이 발생합니다. 순환 손실은 유정이나 가스정 시추 중에 심각한 문제가 될 수 있습니다.

    흡수성과 팽윤성이 우수한 새로운 환경 보호 제품인 SAP 드릴링 머드 첨가제는 순환 손실을 효과적으로 방지할 수 있습니다.

    순환 상실이란 무엇입니까?

    유정 또는 가스정 시추에서 일반적으로 “진흙”으로 알려진 시추 유체가 환형으로 되돌아가는 대신 하나 이상의 지질 구조로 흘러갈 때 순환 손실이 발생합니다. 순환 손실은 유정이나 가스정 시추 중에 심각한 문제가 될 수 있습니다.

    결과

    1. 분출

    순환 상실(또는 다른 이유로)로 인해 유정 내 유체의 양이 떨어지면 정수압이 감소하여 감소된 정수압보다 더 높은 압력을 받는 가스나 유체가 유정으로 흘러 들어갈 수 있습니다. “킥”으로 알려진 가스나 유체가 유정으로 유입되면 폭발이 발생할 수 있습니다.

    1. 건식 드릴링

    건식 드릴링은 실제 드릴링이 중단되지 않고 유정에서 유체가 완전히 손실될 때 발생합니다. 건식 시추의 영향은 사소한 파괴에서부터 새로운 유정을 시추해야 하는 유정에 대한 심각한 손상까지 다양합니다. 건식 드릴링은 또한 파이프의 부러짐과 드릴링 장비 자체를 포함하여 드릴 스트링에 심각한 손상을 초래할 수 있습니다.

    순환 상실의 해결책

    순환 상실에 대한 전통적인 해결책

    순환 상실이 발생하면 심각도에 따라 몇 가지 옵션을 사용할 수 있습니다. 벤토나이트를 사용하거나 일반적으로 유기 식물 입자를 포함하는 기타 첨가제를 첨가하여 유체의 점도를 높입니다.

    SAP 드릴링 머드 첨가제 – 순환 손실을 위한 더 나은 솔루션

    좋은 흡수성, 농축성, 팽윤성을 지닌 새로운 환경 보호 소재로 순환 손실을 효과적으로 방지할 수 있습니다.


    기타 애플리케이션

    놀라운 특성으로 인해 다양한 종류의 제품에서 광범위하게 사용됩니다. 그 중 일부는 여기에 나열되어 있습니다:

    • 다양한 특정 용도의 기능성 코팅용 첨가제로서,
    • 공기 청정제의 첨가제로서,
    • 고무 요구 사항을 확대하기 위해,
    • 산업폐수 흡수,
    • 재해 관리 및 정상적인 누출을 위한 광산업에서는,
    • 특정 화장품에서.

    SAP(Superabsorbent Polymer)는 습기에 작용하는 놀라운 능력으로 인해 더 새로운 용도를 찾고 있습니다.


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