1.Einführung

Superabsorbierendes Polymer (SAP) ist ein funktionales Polymermaterial mit einer extrem starken Wasseraufnahme- und -speicherkapazität. Es kann Hunderte oder sogar Tausende von Malen sein eigenes Gewicht an Wasser aufnehmen und wird unter Druck nicht leicht freigesetzt. Seit seiner Entwicklung durch das US-Landwirtschaftsministerium in den 1960er Jahren wurde SAP in Bereichen wie Hygieneprodukten, Landwirtschaft, Gesundheitswesen und Industrie weit verbreitet angewendet. Dieser Artikel wird die Eigenschaften, den Produktionsprozess, die Hauptanwendungen und die zukünftigen Entwicklungstrends von SAP eingehend untersuchen.

2.Eigenschaften von SAP

Die Kernfunktionen von SAP umfassen:

Ultra-hohe Wasseraufnahme: Es kann reines Wasser bis zu 500 bis 1000 Mal seines eigenen Gewichts und physiologische Kochsalzlösung (0,9% NaCl) etwa 50 Mal aufnehmen.

Starke Wasserretention: Es bildet ein Gel, nachdem es Wasser aufgenommen hat, und kann Feuchtigkeit sogar unter Druckbedingungen (wie bei Windeln) speichern.

Biokompatibilität: Einige medizinische SAP können sicher mit menschlichem Gewebe in Kontakt kommen.

pH-Empfindlichkeit: Einige modifizierte SAP können auf Veränderungen der Umgebungs-pH-Werte reagieren und werden für die nachhaltige Arzneimittelabgabe verwendet.

Chemische Zusammensetzung

Die Hauptrohstoffe von SAP umfassen:

Natriumpolyacrylat: Der häufigste Typ, der mehr als 90 % der globalen SAP-Produktion ausmacht.

Stärke graftiertes Acrylat: Biologisch abbaubar, geeignet für den Umweltschutzbereich.

Polyvinylalkohol (PVA) -basierte SAP: Für spezielle industrielle Szenarien.

3.Der Produktionsprozess von SAP

Die industrielle Produktion von SAP erfolgt hauptsächlich durch das Verfahren der Lösungs-Polymerisation oder das Verfahren der umgekehrten Suspension-Polymerisation. Die wichtigsten Schritte sind wie folgt:

Monomer-Mischung: Acrylsäure (AA) wird mit Natriumhydroxid neutralisiert, um Natriumacrylat zu bilden.

Polymerisationsreaktion: Fügen Sie ein Vernetzungsmittel (wie N,N'-Methylendiacrylamid) und einen Initiator (wie Kaliumpersulfat) hinzu und polymerisieren Sie bei 50 bis 80 Grad Celsius.

Trocknen und Zerkleinern: Das Produkt wird getrocknet und dann in Partikel zermahlen, wobei die Partikelgrößen typischerweise zwischen 100 und 800 Mikrometern liegen.

Oberflächenvernetzung: Erhöhen Sie die Gelstärke durch sekundäre Vernetzung (für hochwertige Hygieneprodukte).

4.Hauptanwendungen von SAP

4-1.Hygieneprodukte (der größte Anwendungsmarkt)

Babywindeln: SAP ersetzt traditionelle Flockenzellstoff, wodurch das Produkt dünner und leichter wird und eine stärkere Flüssigkeitsaufnahmefähigkeit hat.

Produkte für die Inkontinenz bei Erwachsenen: Als Reaktion auf die Anforderungen einer alternden Gesellschaft wächst der Markt schnell.

Weibliche Hygieneprodukte: Komfort und auslaufsichere Leistung verbessern.

4-2. Landwirtschaft

Bodenwasserhaltemittel: In trockenen Gebieten verringert es die Häufigkeit der Bewässerung beim Pflanzen und erhöht die Überlebensrate der Pflanzen.

Saatbeschichtung: Bietet kontinuierliche Feuchtigkeit für die Keimung von Samen.

4-3. Medizinisches Feld

Medizinische Verbände: Absorbieren Exsudat aus Wunden und fördern die Heilung.

Arzneimittel-Depotträger: Kontrollieren Sie die Freisetzungsrate von Arzneimitteln im Körper.

4-4. Industrielle Anwendungen

Kabelabdichtung: Ein wasserabweisender Schlauch, der für optische Kabel und Kabel verwendet wird.

Abwasserbehandlung: Adsorbieren von Schwermetallionen oder organischen Schadstoffen.

5. Aktuelle Marktsituation und Entwicklungstrends

Marktgröße

Der globale SAP-Markt hatte im Jahr 2023 eine Größe von etwa 12 Milliarden US-Dollar und wird voraussichtlich bis 2030 18 Milliarden US-Dollar überschreiten (CAGR 5,8%).

Hauptproduzenten: BASF, Nippon Shokubai, Evonik, Satellite Chemical (China).

Technologischer Trend

Bio-basierte SAP: Durch die Verwendung von Stärke und Cellulose als Rohstoffe wird die Abhängigkeit von erdölbasierten Acrylsäuren verringert.

Hohe Kosten-Nutzen-Relation SAP: Schwellenländer (wie Indien und Afrika) treiben die Nachfrage nach kostengünstigen Produkten voran.

Funktionale Modifikation: Entwicklung von High-End-Produkten wie antibakteriellem SAP und pH-reaktivem SAP.

Herausforderung

Umweltproblem: Traditionelle Polyacrylsäure (SAP) ist schwer abbaubar, und es ist notwendig, recycelbare oder biologisch abbaubare Alternativen zu entwickeln.

Schwankungen bei Rohstoffen: Der Preis von Acrylsäure wird erheblich vom Rohölmarkt beeinflusst.

6. Fazit

SAP, als revolutionäres Funktionsmaterial, spielt eine unersetzliche Rolle in den Bereichen Lebensunterhalt und Industrie. In der Zukunft werden mit strengeren Umweltvorschriften und technologischen Innovationen abbaubares SAP und leistungsstarkes Spezial-SAP die treibenden Kräfte für das Wachstum der Industrie werden. Unternehmen müssen die Anforderungen an nachhaltige Entwicklung beachten und die Produktionsprozesse optimieren, um die Chancen auf den aufstrebenden Märkten zu nutzen.