Les polymères superabsorbants ont été développés à la fin des années 1960. En 1961, le Northern Research Institute du Département de l'Agriculture des États-Unis a greffé de l'amidon sur de l'acrylonitrile pour la première fois, créant ainsi un copolymère greffé d'amidon et d'acrylonitrile (HSPAN) aux performances supérieures à celles des matériaux absorbants d'eau traditionnels. En 1978, la société japonaise Sanyo Chemical Co., Ltd. a été la première à utiliser des polymères superabsorbants pour les couches jetables, attirant l'attention des scientifiques du monde entier. À la fin des années 1970, la société américaine UCC Corporation a proposé de réticuler divers polymères d'oxyde d'oléfine par irradiation et a synthétisé des polymères superabsorbants non ioniques présentant une capacité d'absorption d'eau 2 000 fois supérieure, ouvrant ainsi la voie à la synthèse de ces polymères. En 1983, la société japonaise Sanyo Chemicals a utilisé de l'acrylate de potassium en présence de composés diéniques tels que le méthacrylamide pour polymériser des polymères superabsorbants. Depuis, l'entreprise produit sans interruption divers systèmes polymères superabsorbants composés d'acide polyacrylique modifié et de polyacrylamide. À la fin du siècle dernier, des scientifiques de différents pays ont successivement développé et accéléré l'essor des polymères superabsorbants à travers le monde. Aujourd'hui, les trois principaux groupes de production, le japonais Shokubai, Sanyo Chemical et l'allemand Stockhausen, contrôlent 70 % du marché mondial et mènent des opérations conjointes internationales grâce à une coopération technique afin de monopoliser le marché haut de gamme des polymères absorbants. Ces polymères ont de nombreuses applications et des perspectives d'utilisation très larges. Actuellement, leur principal usage reste celui des produits sanitaires, qui représente environ 70 % du marché total.
Grâce à sa grande capacité d'absorption et à son excellente rétention d'eau, la résine superabsorbante de polyacrylate de sodium trouve de nombreuses applications comme agent de rétention d'eau dans les sols agricoles et forestiers. L'ajout d'une petite quantité de cette résine au sol améliore le taux de germination de certaines légumineuses et la résistance à la sécheresse des germes, tout en augmentant la perméabilité à l'air du sol. De plus, son hydrophilie et ses excellentes propriétés anti-buée et anti-condensation en font un matériau d'emballage innovant. Les films d'emballage fabriqués à partir de ce polymère superabsorbant préservent efficacement la fraîcheur des aliments. L'ajout d'une petite quantité de ce polymère aux cosmétiques permet également d'augmenter la viscosité des émulsions, ce qui en fait un épaississant idéal. Enfin, sa capacité à absorber uniquement l'eau, mais pas les huiles ni les solvants organiques, lui confère des propriétés déshydratantes qui peuvent être utilisées dans l'industrie.
Grâce à leurs propriétés non toxiques, non irritantes, sans effets secondaires et n'entraînant pas de coagulation sanguine, les polymères superabsorbants sont largement utilisés en médecine depuis quelques années. Ils servent notamment à la fabrication de pommades topiques à forte teneur en eau et agréables à appliquer, de pansements et de compresses absorbant les saignements et les sécrétions post-opératoires et post-traumatiques, et prévenant ainsi les suppurations. On les retrouve également dans la production d'agents antibactériens perméables à l'eau et aux médicaments, mais imperméables aux micro-organismes, ainsi que dans la fabrication de peaux artificielles infectieuses.
Avec le développement des sciences et des technologies, la protection de l'environnement suscite un intérêt croissant. Si un polymère superabsorbant est placé dans un sac soluble dans les eaux usées, puis que ce sac est immergé dans ces dernières, sa dissolution permettra au polymère d'absorber rapidement le liquide et de solidifier les eaux usées.
Dans l'industrie électronique, les polymères superabsorbants peuvent également servir de capteurs d'humidité, de capteurs de mesure d'humidité et de détecteurs de fuites d'eau. Ils peuvent aussi être utilisés comme adsorbants d'ions de métaux lourds et comme matériaux absorbant les hydrocarbures.
En résumé, les polymères superabsorbants sont des matériaux polymères aux applications très variées. Le développement rapide des résines polymères superabsorbantes recèle un immense potentiel commercial. Cette année, face à la sécheresse et aux faibles précipitations qui touchent la majeure partie du nord du pays, la promotion et l'utilisation accrues des polymères superabsorbants constituent une priorité pour les agronomes et les techniciens forestiers. Dans le cadre de la mise en œuvre de la Stratégie de développement de l'Ouest, et notamment pour l'amélioration des sols, le développement et l'application des multiples applications pratiques des polymères superabsorbants présentent des avantages socio-économiques concrets et potentiels. Zhuhai Demi Chemicals, d'une superficie de plus de 30 000 mètres carrés, est spécialisée dans la recherche, le développement et la production de matériaux superabsorbants (SAP). Première entreprise chinoise de haute technologie à intégrer la recherche scientifique, la production, la vente et les services techniques dans le domaine des résines superabsorbantes, elle possède des droits de propriété intellectuelle indépendants, de solides capacités de recherche et développement et lance régulièrement de nouveaux produits. Ce projet est inclus dans le « plan national Torch » et a été salué à maintes reprises par les gouvernements national, provinciaux et municipaux.
Domaine d'application
1. Applications en agriculture et en jardinage
La résine superabsorbante utilisée en agriculture et en horticulture est également appelée agent de rétention d'eau et amendement du sol. Mon pays est confronté à une grave pénurie d'eau. Par conséquent, l'utilisation d'agents de rétention d'eau revêt une importance croissante. Actuellement, plus d'une douzaine d'instituts de recherche nationaux ont développé des résines superabsorbantes pour les céréales, le coton, les oléagineux, le sucre, le tabac, les fruits, les légumes, les forêts et plus de 60 autres espèces végétales. La superficie concernée dépasse 70 000 hectares. Ces résines sont notamment utilisées dans le Nord-Ouest et en Mongolie-Intérieure pour le reboisement et le contrôle de l'ensablement de vastes surfaces. Les résines superabsorbantes employées sont principalement des polymères acrylates réticulés greffés à l'amidon et des copolymères acrylamide-acrylate réticulés, le sel étant remplacé par du potassium. Les principales méthodes d'application sont le traitement des semences, la pulvérisation, l'application au pied des plantes ou le trempage des racines après mélange avec de l'eau pour former une pâte. Parallèlement, la résine superabsorbante peut servir à enrober l'engrais avant de l'épandre, optimisant ainsi son utilisation et évitant le gaspillage et la pollution. À l'étranger, elle est également employée comme matériau d'emballage pour la conservation des fruits, légumes et autres produits alimentaires.
2. Dans le domaine médical et sanitaire, ce matériau est principalement utilisé pour la fabrication de serviettes hygiéniques, de couches pour bébés, de lingettes, de poches de glace médicales et de gels parfumés à usage quotidien pour agrémenter l'atmosphère. Utilisé comme base pour les pommades, crèmes, liniments, cataplasmes, etc., il possède des propriétés hydratantes, épaississantes, pénétrantes et gélifiantes. Il peut également servir de support intelligent pour la libération contrôlée de principes actifs, permettant de contrôler la quantité, le moment et la localisation de la libération.
3. Application dans l'industrie
L'utilisation de résines superabsorbantes permet d'absorber l'eau à haute température et de la libérer à basse température, créant ainsi un agent hydrofuge industriel. Dans les opérations de récupération du pétrole, notamment dans les anciens gisements, l'emploi de solutions aqueuses de polyacrylamide à ultra-haut poids moléculaire pour le déplacement du pétrole s'avère très efficace. Ce matériau peut également servir à la déshydratation des solvants organiques, en particulier ceux de faible polarité. On le retrouve aussi dans la fabrication d'épaississants industriels, de peintures hydrosolubles, etc.
4. Application dans la construction
Le matériau à gonflement rapide utilisé dans les projets de conservation de l'eau est une résine super absorbante pure, principalement utilisée pour le colmatage des tunnels de barrage pendant les saisons des crues et pour l'étanchéité des joints préfabriqués des sous-sols, tunnels et métros ; utilisée pour le traitement des eaux usées urbaines et les projets de dragage, la boue est solidifiée pour faciliter l'excavation et le transport.
Date de publication : 8 décembre 2021