高吸水性树脂指南 (2024)

18 1 月, 2024

    概述

    SAP(高吸水性聚合物)是一种功能性高分子材料。它可以吸收高达自身重量数百倍的水。

    历史

    超吸水性聚合物化学的起源可以追溯到 20 世纪 60 年代初,当时美国农业部开发了最佳的超吸水性聚合物材料。

    化学成分

    SAP是高吸水性聚合物的总称,不同类型的SAP具有不同的化学成分。

    高吸水性聚合物通常是聚丙烯酸钠由氢氧化钠和丙烯酸聚合而成。

    高吸水性聚合物在吸水速度、吸水能力、离心保水率等各项指标上存在较大差异,这是通过改变其组成和生产工艺来实现的。

    例如,为了满足农业的需要,将原料由氢氧化钠改为氢氧化钾,使产品形成聚丙烯酸钾型吸水性树脂。这不仅可以防止其分解产物钠离子造成土壤盐碱化的风险,还可以增加土壤中钾的含量。

    综上所述,高吸水性聚合物不等于聚丙烯酸钠。可以是聚丙烯酸钠或聚丙烯酸钾,也可以指各种接枝吸水性聚合物,如专门用于降解目的的生物淀粉接枝吸水性聚合物。


    高吸水性聚合物的类型

    本章我们将讨论高吸水性聚合物的分类。

    分类将根据以下维度:化学成分和质量。

    SAP的化学成分

    SAP主要分为两类:

    以下是主要用法的要点。

    聚丙烯酸钾型SAP

    • 土壤吸收能力;
    • 颗粒尺寸;
    • 耐光解性;
    • 有效期。

    聚丙烯酸钠型SAP

    • 卫生用品(如尿布、卫生巾)
      1. 吸水率;
      2. 压力下的吸收和离心后的保留能力;
      3. 液体渗透性;
      4. 残留单体。
    • 电缆防水胶带
      1. 展开高度;
      2. 颗粒大小。
    • 冰袋
      1. 价格;
      2. 颗粒大小。
    • 防洪袋
      1. 吸水率;
      2. 抗光解性。
    • 钻井堵漏
      1. 粘度;
      2. 凝固时间。

    SAP的质量等级

    众所周知,SAP是吸水性聚合物的总称。除最常见的聚丙烯酸钠外,还包括聚丙烯酸钾和接枝SAP。

    改进的 SAP

    改进 SAP – 在某些方面进行了改进,例如:

    • 淀粉基接枝 SAP – 可生物降解型 SAP;
    • 基于矿物质的嫁接 SAP(用于植物)——可在土壤中使用多年;
    • 改良催化剂的 SAP – 高膨胀能力(用于电缆的阻水);
    • 阳离子型SAP——混凝土添加剂。

    通用SAP

    • 聚丙烯酸钾 – 主要在农业中用作保水剂;
    • 聚丙烯酸钠 – 广泛应用于工业生产,如纸尿裤、卫生巾、冰袋、空气清新剂、膨胀橡胶等

    SAP 有缺陷

    • 回收SAP:SAP被使用并回收;
    • SAP 烧焦:SAP 是在超温下生产的。

    高吸水性聚合物的用途

    它是一种快速、大量吸收水,然后变成水凝胶的材料。

    本章将介绍高吸水性聚合物的用途。

    正如本文开头提到的,高吸水性聚合物是一种能够快速、大量地吸收水,然后变成水凝胶的材料。利用其特点,我们尝试将其用途分类如下:

    • 对无机液体的超强吸收材料。实际上是迄今为止发现的对无机液体吸收率最高的吸水材料。吸收纯水的效率可达自身重量的数千倍。
    • 无毒环保凝胶材料。广泛应用于新型冰袋。另外,改性聚丙烯酸钠吸水后形成球形水凝胶,广泛应用于室内景观盆栽、玩具枪子弹等。
    • 特殊用途防水材料。聚丙烯酸钠吸水后的水凝胶不溶于水,能有效隔离水。广泛用作电缆外部防水材料和轻质防洪沙袋的阻水材料。
    • 阻氧灭火材料。聚丙烯酸钠能迅速吸水,遇水体积膨胀。根据这一原理,它可以作为灭火器中的高效冷却和阻氧材料。

    高吸水性聚合物的用途非常多,我们无法在本文中一一列举,所以本文只列出了它们的一些常用用途,并不详细介绍。

    植物 SAP

    通常,高吸水性聚合物吸收水后形成的水凝胶可以牢固地保持水并且不再让水从水凝胶中逸出。但我们可以通过加工使高吸水性聚合物水凝胶的渗透压低于植物根部的吸水渗透压。

    这样,我们就得到了一个非常非常神奇的“土壤中的迷你水库”,它可以:

    • 灌溉后 灌溉或下雨后,它会坚硬地吸收水分,形成水凝胶,将多余的水分储存在土壤中。
    • 当土壤相对干燥时,水凝胶中的水分被释放到植物的根部。

    作为植物用高吸水性聚合物的类型,它是一种独特的高吸水性颗粒,可增加植物的水分利用率。

    高吸水性树脂到底能为植物做什么?

    农业级SAP(聚丙烯酸钾)可广泛应用于农业、林业、园艺,如土壤保水剂、种子涂层、无土栽培、人造草坪等

    • 改善种子发芽和出苗,使植物早日健康开始,
    • 节省灌溉,提高农作物和水果产量,
    • 含钾、磷氮,释放肥效缓慢。

    重要指标如下:

    • 土壤吸收能力。土壤的吸水能力较高,涉及高压和高离子浓度下的吸水。同时,土壤的温度也会影响其吸水能力。
    • 粒度。粒径还决定了聚丙烯酸钾在土壤中的保水能力。例如,颗粒越大,粘胶越强,可以抵抗土壤中的压力,但会降低其最大吸水率。
    • 抗光解性。丙烯酸钾通常在土壤中经过长时间的光解作用。抗光解能力决定了聚丙烯酸钾在土壤中的寿命。
    • 有效期。聚丙烯酸钾在使用前通常有很长的有效期。所以如果您大量购买该产品,建议通过海运。

    农业用途

    申请方式

    • 干式施工
      • 将其与肥料和土壤混合均匀,然后用施肥机将混合物施入地面。
      • 对于密闭区域(20平方米以下),建议手动涂抹。
      • 使用耕整机将地面彻底翻翻(要求深度20厘米)。
      • 践踏地面。
      • 给地面浇水。
    • 湿法施工
      • 让SAP吸收200倍的水,形成凝胶状。
      • 放入播种沟内。
      • 对于密闭区域(20平方米以下),建议手动涂抹。
      • 种植前先整理表土。

    例如,在雨养甘蔗种植中,产量显着增加约25% 被观察到。

    • 重新种植田地时,将 SAP 放入放置甘蔗芽的犁沟中。
    • SAP 可与肥料同时施用。
    • 将芽覆土,用土覆盖芽。

    用于树木栽培

    • 挖一个大约是根系体积三倍的洞。
    • 每立方米将 1 至 2 千克 SAP 混合到填土中。
    • 将植物的根球放在孔的底部,并用处理过的土壤填充孔。确保产品均匀分布在根部周围。然后用5厘米未处理的土壤覆盖表面,以防止聚合物被紫外线降解和表面积水。
    • 特别注意不要将未混合的干品放在孔底。水合后,该产品会破坏植物的稳定性。

    裸根浸渍的用途

    • 将 1 公斤 SAP 与 150-200 升水混合。 (用量根据水的盐度而变化)
    • 边搅拌水边慢慢倒入产品,得到不倾倒颗粒的调味品。
    • 让敷料静置 15 分钟,这是 SAP 达到最大吸收所需的时间。获得完全粘附在根部的敷料非常重要。成熟时间越长,敷料越厚,与根部的附着力越好。
    • 还可以将水溶性杀线虫剂和/或杀真菌剂添加到制剂中以保护植物免受线虫和真菌的侵袭。

    裸根浸渍的用途

    水凝胶形式的 SAP 可以放置在密封的塑料袋中。一旦冷冻,这些袋子通常用于运输热敏植物产品,例如切花。水凝胶具有优异的耐热冲击性,解冻后不渗漏。


    水力播种用途

    SAP 的另一个优点是它可以防止纤维素覆盖物在干旱期间变成硬土。覆盖物保持通气,使种子快速发芽。 SAP 还可以减少覆盖物的用量。

    • SAP 必须在其他成分(种子、肥料、覆盖物等)之后最后添加到水力播种机罐中。
    • 涂抹前搅拌至少 15 分钟。

    生产 SAP

    随着时间的推移,SAP 由于其在水威慑方面的日益普及和高效,正在被越来越多的行业和应用所采用。

    一些应用如下,

    用于卫生用品

    事实上,高吸水性聚合物在植物上的应用只占其用途的一小部分。 90%以上的高吸水性聚合物作为吸收材料应用于尿布、卫生巾等卫生用品中。

    凭借其出色的液体吸收和锁定特性,它在易受潮的产品中得到了非常有用的应用,例如:

    • 尿布、
    • 卫生巾,
    • 护理垫和
    • 宠物垫。

    在卫生级产品的使用中,SAP的产品参数与工厂使用的不同。

    重要指标如下:

    • 吸水率;
    • 压力下的吸收和离心后的保留能力;
    • 液体渗透性;
    • 残留单体。

    用于防水电缆

    SAP不仅能快速吸水,而且吸水后形成的凝胶能有效阻水。所以它在很多阻水材料中也占有一席之地。

    就各种电缆防水胶带和油膏的制造而言,SAP 是一种备受追捧的产品;甚至,光缆也使用SAP。吸收的程度和速度都很高,遇水后的整体膨胀率和膨胀量也很高。

    重要指标如下:

    • 展开高度;
    • 颗粒大小。

    用于电缆

    • 细粉,
    • 吸收快,
    • 井膨胀受压 ≥15mm/1 min ≥18mm/3 min
    • 对光、热、酸、碱稳定性良好。

    用于阻水胶带

    • 粉末细腻,大小均匀,
    • 具有良好的耐寒、耐高温能力,
    • 对光、热、酸、碱稳定性良好。

    用于冰袋

    与普通冰袋相比,SAP生产的冰袋具有质地柔软、冰晶形成快、防止水溢出等诸多优点。

    淡水被直接注入各个冰袋中以激活它们;将超吸水性聚合物置于新鲜的自来水下,立即开始吸收水并将其转化为凝胶;大约 20 分钟后,可以看到它吸收了足够的水,形成小垫形冰块。现在将它们放入冰箱即可使用。

    重要指标如下:

    • 水合时间;
    • 价格;
    • 颗粒大小。

    适用于充气防洪沙袋

    SAP 在灾难管理中有这种独特的应用,它用于准备沙袋,当沙袋与水接触时,会迅速吸收水并膨胀,形成阻挡水前进的屏障。虽然我们称它们为沙袋,但它们实际上不含任何沙子;它们之所以如此称呼,是因为传统上人们就是这样称呼它们的。

    这些无沙沙袋最初尺寸很小,重量很轻,但它们吸收水后会呈现坚固的形状。它们更容易储存和运输,并且在不使用时占用的空间更小。

    重要指标如下:

    • 吸水率;
    • 抗光解性。

    用于混凝土保护

    混凝土在凝固过程中需要不断吸水,否则会干燥,损害外观和坚固性。在搅拌混凝土时适当添加特殊配方的SAP后,SAP水凝胶可以缓冲混凝土凝固过程中的膨胀差异,有效防止混凝土开裂。

    • 它的渗透性恰好很低;它完全隔绝了水分,
    • 由于其纤维质地,可以储存形成垂直屏障,
    • 由于它是一种有效的密封剂,因此可应用于水泥基制品。

    用于污水处理

    SAP 是其他散装固化剂(包括波特兰水泥、窑灰、玉米芯、锯末或其他商品吸收剂)的节省成本的替代品。

    SAP 的独特特性是其能够吸收水或有机液体、拒油并抵抗生物降解,同时在压力下保留液体。这使其成为垃圾填埋场废物处理的理想稳定介质。

    工业废物流因盐度、温度和化学成分而异,因此有必要提供多种等级的聚合物来满足每个工业固化项目的经济和性能要求。

    优点

    • 与水发生化学结合,不会释放液体,
    • 由于典型膨胀小于 1%,因此最大限度地减少废物量,
    • 快速混合,提高生产效率,
    • 与其他填充剂相比,减少废物运输和处置成本。

    用于钻井

    在石油或天然气井钻探中,当钻井液(通常称为“泥浆”)流入一种或多种地质构造而不是返回环空时,就会发生循环漏失。在油井或气井钻探过程中,循环漏失可能是一个严重的问题。

    SAP钻井泥浆添加剂是一种新型环保产品,具有良好的吸水膨胀性能,能有效防止井漏。

    什么是漏失?

    在石油或天然气井钻探中,当钻井液(通常称为“泥浆”)流入一种或多种地质构造而不是返回环空时,就会发生循环漏失。在油井或气井钻探过程中,循环漏失可能是一个严重的问题。

    结果

    1. 吹熄

    如果井眼中的流体量由于循环漏失(或任何其他原因)而下降,静水压力就会降低,这可能会导致压力高于降低的静水压力的气体或流体流入井眼。气体或液体流入井眼(称为“井涌”)可能导致井喷。

    1. 干式钻井

    当流体从井筒中完全流失而实际钻井没有停止时,就会发生干钻井。干式钻井的影响范围很轻,轻则损坏钻头,重则严重损坏井眼,需要钻新井。干钻还会对钻柱造成严重损坏,包括折断管道和钻机本身。

    循环漏失的解决方案

    循环漏失的传统解决方案

    发生循环漏失时,可以采取一些选择,具体取决于严重程度:使用膨润土或添加其他添加剂(通常包括有机植物颗粒)来增加流体的粘度。

    SAP 钻井泥浆添加剂 – 更好的循环漏失解决方案

    它是一种新型环保材料,具有良好的吸水性、增稠性、膨胀性,能有效防止井漏。


    其他应用

    由于其令人惊叹的特性,它在多种产品中得到广泛使用;其中一些可能列在这里:

    • 作为许多特定应用中功能性涂料的添加剂,
    • 作为空气清新剂的添加剂,
    • 为了扩大橡胶需求,
    • 吸收工业废水,
    • 在采矿业中用于灾害管理和正常渗漏,
    • 在某些化妆品中。

    由于 SAP(高吸水性聚合物)具有强大的吸湿能力,因此它正在寻找新的用途。


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