1.Giới thiệu

Polymer siêu hấp thụ (SAP) là một vật liệu polymer chức năng có khả năng hấp thụ và giữ nước cực kỳ mạnh mẽ. Nó có thể hấp thụ hàng trăm hoặc thậm chí hàng nghìn lần trọng lượng của chính nó trong nước và không dễ dàng bị giải phóng dưới áp lực. Kể từ khi được phát triển bởi Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ vào những năm 1960, SAP đã được áp dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như sản phẩm vệ sinh, nông nghiệp, chăm sóc sức khỏe và công nghiệp. Bài viết này sẽ khám phá sâu về các đặc điểm, quy trình sản xuất, ứng dụng chính và xu hướng phát triển trong tương lai của SAP.

2. Đặc điểm của SAP

Các tính năng cốt lõi của SAP bao gồm:

Hấp thụ nước siêu cao: Nó có thể hấp thụ nước tinh khiết lên đến 500 đến 1000 lần trọng lượng của chính nó và dung dịch sinh lý (0,9% NaCl) khoảng 50 lần.

Khả năng giữ nước mạnh: Nó tạo thành một gel sau khi hấp thụ nước và có thể giữ ẩm ngay cả trong điều kiện áp lực (chẳng hạn như tã).

Tính tương thích sinh học: Một số SAP đạt tiêu chuẩn y tế có thể tiếp xúc an toàn với mô người.

Độ nhạy pH: Một số SAP đã được sửa đổi có thể phản ứng với sự thay đổi trong giá trị pH môi trường và được sử dụng để giải phóng thuốc bền vững.

Thành phần hóa học

Nguyên liệu chính của SAP bao gồm:

Sodium Polyacrylate: Loại phổ biến nhất, chiếm hơn 90% sản lượng SAP toàn cầu.

Acrylicat tinh bột: Phân hủy sinh học, phù hợp cho các lĩnh vực bảo vệ môi trường.

Polyvinyl alcohol (PVA) -based SAP: Dành cho các tình huống công nghiệp đặc biệt.

3.Quy trình sản xuất của SAP

Sản xuất công nghiệp của SAP chủ yếu áp dụng phương pháp polymer hóa dung dịch hoặc phương pháp polymer hóa lơ lửng ngược. Các bước chính như sau:

Trộn monomer: Axit acrylic (AA) được trung hòa với natri hydroxide để tạo thành natri acrylat.

Phản ứng trùng hợp: Thêm một tác nhân liên kết chéo (như N,N' -methylene diacrylamide) và một chất khởi đầu (như kali persulfate), và trùng hợp ở nhiệt độ từ 50 đến 80 độ C.

Sấy khô và nghiền: Sản phẩm được sấy khô và sau đó nghiền thành các hạt, với kích thước hạt thường dao động từ 100 đến 800 micron.

Liên kết chéo bề mặt: Tăng cường độ bền của gel thông qua liên kết chéo thứ cấp (cho các sản phẩm vệ sinh cao cấp).

4.Các ứng dụng chính của SAP

4-1.Sản phẩm vệ sinh (thị trường ứng dụng lớn nhất)

Tã trẻ em: SAP thay thế bột giấy truyền thống, làm cho sản phẩm mỏng hơn và nhẹ hơn và có khả năng hấp thụ chất lỏng mạnh mẽ hơn.

Sản phẩm kiểm soát tiểu tiện cho người lớn: Để đáp ứng nhu cầu của một xã hội già hóa, thị trường đang phát triển nhanh chóng.

Băng vệ sinh nữ: Tăng cường sự thoải mái và hiệu suất chống rò rỉ.

4-2. Nông nghiệp

Chất giữ nước cho đất: Ở những khu vực khô cằn, nó giảm tần suất tưới tiêu khi trồng trọt và tăng tỷ lệ sống sót của cây trồng.

Bọc hạt: Cung cấp độ ẩm liên tục cho sự nảy mầm của hạt.

4-3. Lĩnh vực y tế

Băng y tế: Hấp thụ dịch tiết từ vết thương và thúc đẩy quá trình lành.

Vật mang thuốc giải phóng kéo dài: Kiểm soát tốc độ giải phóng thuốc trong cơ thể.

4-4. Ứng dụng công nghiệp

Chống thấm cáp: Một ống chặn nước được sử dụng cho cáp quang và cáp.

Xử lý nước thải: Hấp thụ các ion kim loại nặng hoặc chất ô nhiễm hữu cơ.

5.Tình hình thị trường hiện tại và xu hướng phát triển

Kích thước thị trường

Kích thước thị trường SAP toàn cầu khoảng 12 tỷ đô la Mỹ vào năm 2023 và dự kiến sẽ vượt qua 18 tỷ đô la Mỹ vào năm 2030 (CAGR 5,8%).

Nhà sản xuất chính: BASF, Nippon Shokubai, Evonik, Satellite Chemical (Trung Quốc).

Xu hướng công nghệ

SAP dựa trên sinh học: Sử dụng tinh bột và cellulose làm nguyên liệu, nó giảm sự phụ thuộc vào axit acrylic dựa trên dầu mỏ.

SAP hiệu suất chi phí cao: Các thị trường mới nổi (như Ấn Độ và Châu Phi) thúc đẩy nhu cầu về các sản phẩm giá rẻ.

Sửa đổi chức năng: Phát triển các sản phẩm cao cấp như SAP kháng khuẩn và SAP nhạy cảm với pH.

Thách thức

Vấn đề môi trường: Axit polyacrylic truyền thống (SAP) khó phân hủy, và cần phát triển các lựa chọn thay thế có thể tái chế hoặc phân hủy sinh học.

Biến động trong nguyên liệu thô: Giá axit acrylic bị ảnh hưởng đáng kể bởi thị trường dầu thô.

6.Kết luận

SAP, như một vật liệu chức năng cách mạng, đóng vai trò không thể thay thế trong các lĩnh vực sinh kế của con người và công nghiệp. Trong tương lai, với các quy định môi trường nghiêm ngặt hơn và đổi mới công nghệ, SAP phân hủy được và SAP chuyên dụng hiệu suất cao sẽ trở thành động lực chính cho sự phát triển của ngành. Các doanh nghiệp cần chú ý đến nhu cầu phát triển bền vững và tối ưu hóa quy trình sản xuất để nắm bắt cơ hội trong các thị trường mới nổi.