1.Giới thiệu
Chất nhựa hấp thụ cao (Polymer hấp thụ siêu, 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 nước và không dễ dàng giải phóng nước đã hấp thụ dưới áp lực. Kể từ khi xuất hiện vào những năm 1960, SAP đã được sử dụng rộng rãi trong các sản phẩm vệ sinh, nông nghiệp, y tế và công nghiệp, và đã trở thành một trong những hướng nghiên cứu quan trọng trong khoa học vật liệu hiện đại.
2. Cấu trúc và Cơ chế Hấp thụ của SAP
2.1 Thành phần hóa học
Thành phần chính của SAP là polyacrylate natri liên kết chéo (NaPAA), được hình thành bởi quá trình polymer hóa axit acrylic (AA) hoặc natri acrylate (NaAA), và được liên kết chéo hóa học hoặc vật lý để tạo thành cấu trúc mạng ba chiều. Ngoài ra, còn có các loại khác như polyacrylamide (PAM) và acrylate gắn tinh bột.
2.2 Nguyên tắc hấp thụ
Khả năng hấp thụ nước của SAP phụ thuộc vào cấu trúc phân tử của nó, trong đó chứa các nhóm ưa nước (-COONa) và một mạng lưới liên kết chéo:
Hấp thụ nước thẩm thấu: Các phân tử nước đi vào mạng polymer và kết hợp với các nhóm ion, tạo thành một lớp hydrat hóa.
Mở rộng mạng lưới: Cấu trúc liên kết chéo ngăn chặn polymer hòa tan, cho phép nó hình thành gel sau khi hấp thụ nước.
Khả năng giữ nước: Ngay cả khi áp lực được tác động, nước khó có thể thấm ra ngoài, đảm bảo khả năng giữ nước lâu dài.
3. Các lĩnh vực ứng dụng chính của SAP
3.1 Sản phẩm vệ sinh (thị trường ứng dụng lớn nhất)
Bỉm trẻ em / sản phẩm không kiểm soát tiểu cho người lớn: SAP đóng vai trò là lớp hấp thụ chính, thay thế bột giấy truyền thống, tăng cường khả năng hấp thụ chất lỏng và giảm thể tích.
Băng vệ sinh phụ nữ: Tăng cường khả năng hấp thụ nước và chống rò rỉ, và cải thiện sự thoải mái.
3.2 Nông nghiệp (Bảo tồn nước và Giữ ẩm cho đất)
Chất giữ nước cho đất: SAP có thể giảm tần suất tưới tiêu và tăng tỷ lệ sống sót của cây trồng ở những vùng khô hạn.
Bọc hạt: Tạo điều kiện cho sự nảy mầm của hạt và tăng cường khả năng chống hạn của cây con.
3.3 Y học và Công nghệ sinh học
Băng y tế: Được sử dụng để quản lý các vết thương thẩm thấu cao, chúng hấp thụ dịch kẽ và duy trì môi trường ẩm.
Thuốc giải phóng kéo dài: Là một chất mang, nó kiểm soát tốc độ giải phóng thuốc.
3.4 Ngành công nghiệp và Bảo vệ Môi trường
Xử lý nước thải: Hấp thụ các ion kim loại nặng hoặc chất ô nhiễm hữu cơ.
Chống thấm cáp: Vật liệu được sử dụng để chống nước cho cáp quang và cáp.
4. Tình hình thị trường hiện tại và xu hướng phát triển của SAP
4.1 Tổng quan thị trường toàn cầu
Các nhà sản xuất chính: Nippon Shokubai từ Nhật Bản, BASF từ Đức, Evonik từ Hoa Kỳ, v.v. giữ vị trí thống trị.
Tăng trưởng nhu cầu: Được thúc đẩy bởi sự mở rộng của thị trường tã trẻ em và sản phẩm chăm sóc người lớn, quy mô thị trường SAP toàn cầu dự kiến sẽ vượt qua 10 tỷ đô la Mỹ vào năm 2028 (với tỷ lệ tăng trưởng hàng năm khoảng 5,5%).
4.2 Xu hướng phát triển công nghệ
Biobased SAP: Sử dụng các nguồn tài nguyên tái tạo như tinh bột và cellulose làm nguyên liệu thô để giảm sự phụ thuộc vào dầu mỏ.
SAP phân hủy sinh học: Phát triển các sản phẩm thân thiện với môi trường để giải quyết vấn đề ô nhiễm nhựa.
Chức năng cao: Tăng cường khả năng chống muối (phù hợp cho môi trường nước cứng), tính kháng khuẩn (cho các ứng dụng y tế), và các khía cạnh hiệu suất khác.
5. Thách thức và Cơ hội
Thách thức:
Sự biến động giá của nguyên liệu thô (axit acrylic) ảnh hưởng đến chi phí.
Các hạn chế do quy định môi trường áp đặt lên các SAP truyền thống (chẳng hạn như vấn đề vi nhựa).
Cơ hội:
Nhu cầu về sản phẩm vệ sinh ở các thị trường mới nổi (như Trung Quốc và Ấn Độ) đang tăng lên.
Việc thúc đẩy các công nghệ tiết kiệm nước trong nông nghiệp đã tạo ra nhu cầu đối với SAP.
6. Kết luận
SAP, như một vật liệu chức năng hiệu suất cao, đóng vai trò không thể thay thế trong các lĩnh vực như chăm sóc sức khỏe, nông nghiệp và y học. Trong tương lai, với sự tiến bộ của hóa học xanh và khoa học vật liệu, SAP phân hủy sinh học và hiệu suất cao sẽ trở thành trọng tâm của nghiên cứu và phát triển, mở rộng hơn nữa ranh giới ứng dụng của nó và góp phần vào phát triển bền vững.