Permettez-moi de vous présenter le SAP qui vous intéresse particulièrement ces derniers temps ! Le polymère superabsorbant (SAP) est un nouveau type de matériau polymère fonctionnel. Il possède une forte capacité d'absorption d'eau, absorbant des quantités d'eau plusieurs centaines à plusieurs milliers de fois supérieures à lui-même, et offre d'excellentes performances de rétention d'eau. Une fois absorbé et transformé en hydrogel, il est difficile de le séparer, même sous pression. De ce fait, il trouve de nombreuses applications dans des domaines variés, tels que les produits d'hygiène personnelle, la production industrielle et agricole, et le génie civil.
La résine superabsorbante est une macromolécule contenant des groupes hydrophiles et une structure réticulée. Elle a été initialement produite par Fanta et d'autres sociétés par greffage d'amidon avec du polyacrylonitrile, puis saponification. Selon les matières premières, on distingue les amidons (greffés, carboxyméthylés, etc.), les celluloses (carboxyméthylées, greffées, etc.) et les polymères synthétiques (acide polyacrylique, alcool polyvinylique, polyoxyéthylène, etc.). Comparée à l'amidon et à la cellulose, la résine superabsorbante à base d'acide polyacrylique présente de nombreux avantages, tels qu'un faible coût de production, un procédé simple, une grande efficacité de production, une forte capacité d'absorption d'eau et une longue durée de conservation. Elle est devenue un pôle de recherche majeur dans ce domaine.
Quel est le principe de ce produit ? L'acide polyacrylique représente actuellement 80 % de la production mondiale de résines superabsorbantes. La résine superabsorbante est généralement un électrolyte polymère contenant un groupe hydrophile et une structure réticulée. Avant d'absorber l'eau, les chaînes polymères sont proches les unes des autres et enchevêtrées, puis réticulées pour former un réseau, assurant ainsi la fixation globale. Au contact de l'eau, les molécules d'eau pénètrent dans la résine par capillarité et diffusion, et les groupes ionisés de la chaîne sont ionisés dans l'eau. La répulsion électrostatique entre les ions de la chaîne entraîne l'étirement et le gonflement de la chaîne polymère. Du fait de l'exigence de neutralité électrique, les contre-ions ne peuvent pas migrer vers l'extérieur de la résine, et la différence de concentration ionique entre la solution à l'intérieur et à l'extérieur de la résine crée une pression osmotique inverse. Sous l'action de cette pression, l'eau pénètre davantage dans la résine pour former un hydrogel. Parallèlement, la structure réticulée et les liaisons hydrogène de la résine limitent l'expansion illimitée du gel. Lorsque l'eau contient une petite quantité de sel, la pression osmotique inverse diminue et, simultanément, en raison de l'effet de protection du contre-ion, la chaîne polymère se contracte, ce qui entraîne une forte diminution de la capacité d'absorption d'eau de la résine. Généralement, la capacité d'absorption d'eau d'une résine superabsorbante dans une solution de NaCl à 0,9 % n'est que d'environ 1/10 de celle de l'eau déionisée. L'absorption et la rétention d'eau sont deux aspects d'un même problème. Lin Runxiong et al. les ont étudiées en thermodynamique. Sous une certaine température et pression, la résine superabsorbante peut absorber l'eau spontanément, et l'eau pénètre dans la résine, réduisant l'enthalpie libre du système entier jusqu'à ce qu'il atteigne l'équilibre. Si de l'eau s'échappe de la résine, augmentant l'enthalpie libre, cela nuit à la stabilité du système. L'analyse thermique différentielle montre que 50 % de l'eau absorbée par la résine superabsorbante reste enfermée dans le réseau de gel au-dessus de 150 °C. Par conséquent, même sous pression à température normale, l'eau ne s'échappera pas de la résine superabsorbante, ce qui est déterminé par ses propriétés thermodynamiques.
La prochaine fois, dites-nous quel est l’objectif spécifique de SAP.
Date de publication : 08/12/2021