1.Einführung

Hochabsorbierendes Harz (Super Absorbent Polymer, SAP) ist ein funktionales Polymermaterial mit extrem starken Wasserabsorptions- und -retentionsfähigkeiten. Es kann Hunderte oder sogar Tausende von Malen seines eigenen Gewichts an Wasser aufnehmen und gibt das aufgenommene Wasser unter Druck nicht leicht wieder ab. Seit seinem Auftreten in den 1960er Jahren wird SAP in Hygieneprodukten, Landwirtschaft, Medizin und Industrie weit verbreitet eingesetzt und hat sich zu einem der wichtigen Forschungsrichtungen in der modernen Materialwissenschaft entwickelt.

2. Struktur und Absorptionsmechanismus von SAP

2.1 Chemische Zusammensetzung

Der Hauptbestandteil von SAP ist vernetztes Polyacrylat-Natrium (NaPAA), das durch die Polymerisation von Acrylsäure (AA) oder Natriumacrylat (NaAA) entsteht und chemisch oder physikalisch vernetzt wird, um eine dreidimensionale Netzwerkstruktur zu bilden. Darüber hinaus gibt es andere Typen wie Polyacrylamid (PAM) und stärkevernetztes Acrylat.

2.2 Absorptionsprinzip

Die Wasseraufnahmefähigkeit von SAP hängt von seiner molekularen Struktur ab, die hydrophile Gruppen (-COONa) und ein vernetztes Netzwerk enthält:

Osmotische Wasseraufnahme: Wassermoleküle dringen in das Polymernetzwerk ein und verbinden sich mit ionischen Gruppen, wodurch eine Hydratationsschicht entsteht.

Netzwerkerweiterung: Die vernetzte Struktur verhindert, dass das Polymer sich auflöst, wodurch es nach der Wasseraufnahme ein Gel bilden kann.

Wasserretentionskapazität: Selbst bei Druckanwendung ist es schwierig, Wasser entweichen zu lassen, was eine langanhaltende Wasserretention gewährleistet.

3. Hauptanwendungsbereiche von SAP

3.1 Hygieneprodukte (der größte Anwendungsmarkt)

Säuglingswindeln / Produkte für die Inkontinenz bei Erwachsenen: SAP dient als die zentrale absorbierende Schicht, ersetzt traditionelle Faserstoff, erhöht die Flüssigkeitsaufnahmefähigkeit und reduziert das Volumen.

Damenbinden: Verbessern Sie die Wasseraufnahme und die Anti-Leck-Fähigkeiten und erhöhen Sie den Komfort.

3.2 Landwirtschaft (Wasserschutz und Bodenfeuchteretention)

Bodenwasserhaltemittel: SAP kann die Bewässerungshäufigkeit reduzieren und die Überlebensrate von Pflanzen in trockenen Gebieten erhöhen.

Saatbeschichtung: Erleichtert die Keimung von Samen und verbessert die Trockenresistenz von Sämlingen.

3.3 Medizin und Biotechnologie

Medizinische Verbände: Verwendet zur Behandlung von hochpermeablen Wunden, sie absorbieren interstitielles Fluid und erhalten ein feuchtes Umfeld.

Arzneimittel mit verlängerter Freisetzung: Als Träger steuert es die Freisetzungsrate des Arzneimittels.

3.4 Industrie- und Umweltschutz

Abwasserbehandlung: Adsorption von Schwermetallionen oder organischen Schadstoffen.

Kabelabdichtung: Materialien, die für die Wasserbeständigkeit von optischen Kabeln und Kabeln verwendet werden.

4. Die aktuelle Marktsituation und Entwicklungstrends von SAP

4.1 Globale Marktübersicht

Wichtige Produzenten: Nippon Shokubai aus Japan, BASF aus Deutschland, Evonik aus den Vereinigten Staaten usw. halten eine dominante Position.

Nachfragwachstum: Angetrieben durch die Expansion der Märkte für Babywindeln und Produkte für die Erwachsenenpflege wird erwartet, dass die globale SAP-Markgröße bis 2028 10 Milliarden US-Dollar überschreiten wird (mit einer CAGR von etwa 5,5%).

4.2 Technologische Entwicklungstrends

Biobasierte SAP: Nutzung erneuerbarer Ressourcen wie Stärke und Cellulose als Rohstoffe zur Verringerung der Abhängigkeit von Erdöl.

Biologisch abbaubares SAP: Entwicklung umweltfreundlicher Produkte zur Bekämpfung des Problems der Plastikverschmutzung.

Hohe Funktionalität: Erhöht die Salzbeständigkeit (geeignet für hartes Wasser), antibakterielle Eigenschaften (für medizinische Anwendungen) und andere Leistungsaspekte.

5. Herausforderungen und Chancen

Herausforderungen:

Die Preisschwankungen der Rohstoffe (Acrylsäure) beeinflussen die Kosten.

Die durch Umweltvorschriften auferlegten Einschränkungen für traditionelle SAPs (wie das Problem der Mikroplastik).

Gelegenheit:

Die Nachfrage nach Hygieneprodukten in Schwellenländern (wie China und Indien) steigt.

Die Förderung von landwirtschaftlichen wassersparenden Technologien hat die Nachfrage nach SAP angekurbelt.

6. Fazit

SAP, als ein leistungsstarkes Funktionsmaterial, spielt eine unverzichtbare Rolle in Bereichen wie Gesundheitswesen, Landwirtschaft und Medizin. In der Zukunft, mit dem Fortschritt der grünen Chemie und der Materialwissenschaft, werden biologisch abbaubare und leistungsstarke SAP zum Schwerpunkt von Forschung und Entwicklung werden, wodurch ihre Anwendungsgrenzen weiter erweitert und zur nachhaltigen Entwicklung beigetragen wird.