1. Введение

Высокоабсорбирующая смола (Суперабсорбирующий полимер, SAP) — это функциональный полимерный материал с чрезвычайно высокой способностью к поглощению и удержанию воды. Она может поглощать сотни или даже тысячи раз своего собственного веса воды и не склонна к высвобождению поглощенной воды под давлением. С момента своего появления в 1960-х годах SAP широко используется в гигиенических продуктах, сельском хозяйстве, медицине и промышленности и стала одним из важных направлений исследований в современной науке о материалах.

2. Структура и механизм абсорбции SAP

2.1 Химический состав

Основным компонентом SAP является сшитый полиакрилат натрия (NaPAA), который образуется в результате полимеризации акриловой кислоты (AA) или натриевого акрилата (NaAA) и сшивается химически или физически для формирования трехмерной сетевой структуры. Кроме того, существуют и другие типы, такие как полиакриламид (PAM) и крахмально-графтированный акрилат.

2.2 Принцип поглощения

Водопоглощательная способность SAP зависит от его молекулярной структуры, которая содержит гидрофильные группы (-COONa) и сшитую сеть:

Осмотическое водопоглощение: Молекулы воды проникают в полимерную сеть и соединяются с ионными группами, образуя слой гидратации.

Расширение сети: Сшитая структура предотвращает растворение полимера, позволяя ему образовывать гель после поглощения воды.

Водоудерживающая способность: Даже при приложении давления вода трудно просачивается, обеспечивая длительное удержание воды.

3. Основные области применения SAP

3.1 Гигиенические продукты (наибольший рынок применения)

Детские подгузники / продукты для взрослых с недержанием: SAP служит основным абсорбирующим слоем, заменяя традиционную войлочную целлюлозу, увеличивая способность к поглощению жидкости и уменьшая объем.

Женские гигиенические прокладки: Улучшают водопоглощение и защиту от протечек, а также повышают комфорт.

3.2 Сельское хозяйство (Сохранение воды и удержание влаги в почве)

Водоудерживающие агенты для почвы: SAP может снизить частоту полива и увеличить выживаемость сельскохозяйственных культур в засушливых районах.

Покрытие семян: Облегчает прорастание семян и повышает устойчивость рассады к засухе.

3.3 Медицина и биотехнология

Медицинские повязки: Используются для обработки ран с высокой проницаемостью, они поглощают интерстициальную жидкость и поддерживают влажную среду.

Препарат с контролируемым высвобождением: В качестве носителя он контролирует скорость высвобождения препарата.

3.4 Промышленность и охрана окружающей среды

Очистка сточных вод: Адсорбция ионов тяжелых металлов или органических загрязнителей.

Кабельная гидроизоляция: Материалы, используемые для водостойкости оптических кабелей и кабелей.

4. Текущая рыночная ситуация и тенденции развития SAP

4.1 Обзор глобального рынка

Основные производители: Nippon Shokubai из Японии, BASF из Германии, Evonik из Соединенных Штатов и др. занимают доминирующее положение.

Рост спроса: В связи с расширением рынков детских подгузников и товаров для взрослых, ожидается, что размер глобального рынка SAP превысит 10 миллиардов долларов США к 2028 году (с CAGR примерно 5,5%).

4.2 Тенденции технологического развития

Биобазированный SAP: Использование возобновляемых ресурсов, таких как крахмал и целлюлоза, в качестве сырья для снижения зависимости от нефти.

Биодеградируемый SAP: Разработка экологически чистых продуктов для решения проблемы пластикового загрязнения.

Высокая функциональность: Улучшает устойчивость к соли (подходит для жесткой воды), антибактериальные свойства (для медицинских приложений) и другие аспекты производительности.

5. Вызовы и возможности

Вызовы:

Колебания цен на сырьевые материалы (акриловая кислота) влияют на стоимость.

Ограничения, наложенные экологическими нормами на традиционные SAP (такие как проблема микропластиков).

Возможность:

Спрос на гигиенические продукты на развивающихся рынках (таких как Китай и Индия) растет.

Продвижение технологий водосбережения в сельском хозяйстве стимулировало спрос на SAP.

6. Заключение

SAP, как высокоэффективный функциональный материал, играет незаменимую роль в таких областях, как здравоохранение, сельское хозяйство и медицина. В будущем, с развитием зеленой химии и науки о материалах, биоразлагаемый и высокоэффективный SAP станет центром исследований и разработок,进一步 расширяя свои границы применения и способствуя устойчивому развитию.