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Polímeros superabsorbentes: Clasificación y aplicaciones

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Los SAP pueden clasificarse en polvos, partículas, fibras, esferas, emulsiones y membranas.

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Los polímeros superabsorbentes (SAP) pueden clasificarse desde diferentes perspectivas:

1. Estructuras morfológicas:

El SAP puede clasificarse en polvos, partículas, fibras, esferas, emulsiones y membranas. Estas variaciones estructurales están diseñadas para satisfacer diversos requisitos de aplicación. Por ejemplo, los polvos pueden utilizarse en la producción de compresas y pañales incorporándolos a láminas de varias capas. Los productos esféricos y las partículas son adecuados para aplicaciones desodorantes. Los SAP basados en fibras se utilizan para crear fibras eléctricas antiestáticas, mientras que las membranas se emplean en láminas anticongelantes. Las formas de emulsión son las preferidas para aplicaciones de remojo y pintura.

2. Fuentes:

Los SAP pueden clasificarse en tres categorías principales en función de sus fuentes:

a. Macromoléculas naturales, incluidos los materiales basados en polisacáridos y polipéptidos. Los SAP basados en polisacáridos, como la celulosa, el almidón, la quitina, el quitosano y las gomas naturales (por ejemplo, xantano, guar y alginatos), pueden prepararse mediante reticulación directa de polisacáridos o mediante copolimerización por injerto de monómeros de vinilo sobre polisacáridos en presencia de un agente reticulante .

b. Polímeros semisintéticos.

c. Polímeros sintéticos, como los de base petroquímica.

En comparación con sus homólogos sintéticos, los SAP naturales ofrecen varias ventajas, como la degradabilidad (que reduce la contaminación ambiental), la compatibilidad, la no toxicidad y la rentabilidad. Sin embargo, los SAP de origen petroquímico se enfrentan a problemas como el aumento del precio del petróleo y la contaminación ambiental. Uno de los inconvenientes de los polímeros naturales es su baja solubilidad en agua, lo que obliga a realizar modificaciones químicas para crear derivados solubles como el carboximetilalmidón (CMS) y la carboximetilcelulosa (CMC).

3. Métodos de preparación:

Los SAP pueden clasificarse en función de los métodos de preparación en polimerización por reticulación, reticulación por radiación, polimerización por injerto y formación de redes de polímeros solubles en agua [4].

4. Cargas eléctricas en las cadenas reticuladas:

A. Polímeros no iónicos: Absorben agua y fluidos acuosos mediante un efecto de mezcla debido a los grupos hidrófilos, dando lugar a un gel hinchado y blando debido a la solvatación por enlaces de hidrógeno .

B. Polímeros iónicos: Incluyen polímeros aniónicos y catiónicos. La presencia de cargas a lo largo de la espina dorsal aumenta significativamente el hinchamiento debido a las fuertes interacciones iónico-dipolares y al aumento de la presión osmótica de los contra-iones solvatados.

C. Polímeros anfolíticos (anfóteros): Contienen grupos básicos y ácidos.

D. Polibetainas (zwitteriónicos): Contienen tanto grupos catiónicos como aniónicos en cada unidad repetitiva . Recientemente se han desarrollado hidrogeles fotocrómicos con una capacidad de absorción de agua de 2800 g/g.

Aplicaciones agrícolas:

Los SAP incorporados al suelo pueden absorber el agua de las precipitaciones o del riego excesivo. A continuación, liberan esta agua lentamente en función de la demanda de las raíces mediante diferencias de presión osmótica, lo que mejora las tasas de crecimiento. Además, los SAP pueden utilizarse para la liberación controlada de pesticidas y productos agroquímicos. Los SAP tienen un impacto significativo en varias propiedades del suelo, como la permeabilidad, la aireación, la densidad, la estructura, la resistencia a la erosión, la evaporación, la actividad microbiana y las tasas de infiltración. También se utilizan para mejorar la retención de nutrientes y la capacidad de retención de agua en suelos arenosos (medio macroporoso), sobre todo en regiones áridas. Además, los SAP pueden reducir las pérdidas de agua, la frecuencia de riego y las tendencias a la compactación del suelo.

En cuanto a la salud de las plantas, los SAP pueden mejorar la intensidad del color, el porcentaje de cobertura, la densidad del césped deportivo y reducir los niveles de marchitamiento. En agricultura, los SAP se mezclan con tierra, semillas, productos químicos agrícolas y fertilizantes, creando abonos de liberación lenta que absorben el agua. En silvicultura, los SAP se aplican sobre las raíces para proteger los árboles de la desecación durante el transporte.

Otras aplicaciones:

Los SAP también pueden utilizarse en muchas aplicaciones, como retardantes de llama, deshidratación de combustibles adulterados, nieve artificial, paquetes de hielo, productos decorativos (de colores), compresas higiénicas, decoración interior de edificios, solidificadores de residuos en el tratamiento de lodos, fluidos de perforación, solidificadores de residuos médicos, cojines de lactancia, etc.