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Polymères superabsorbants : Classification et applications

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Les SAP peuvent être classés en poudres, particules, fibres, sphères, émulsions et membranes.

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Les polymères superabsorbants (SAP) peuvent être classés selon différentes perspectives :

1. Structures morphologiques :

Les SAP peuvent être classés en poudres, particules, fibres, sphères, émulsions et membranes. Ces variations structurelles sont conçues pour répondre à diverses exigences d'application. Par exemple, les poudres peuvent être utilisées dans la production de serviettes hygiéniques et de couches en les incorporant dans des feuilles multicouches. Les produits et particules sphériques conviennent aux applications de déodorants. Les SAP à base de fibres sont utilisés pour créer des fibres électriques antistatiques, tandis que les membranes sont utilisées dans les feuilles antigel. Les formes d'émulsion sont préférées pour les applications de trempage et de peinture.

2. Sources :

Les SAP peuvent être classés en trois catégories principales en fonction de leurs sources :

a. Les macromolécules naturelles, y compris les matériaux à base de polysaccharides et de polypeptides. Les SAP à base de polysaccharides, tels que la cellulose, l'amidon, la chitine, le chitosane et les gommes naturelles (par exemple, le xanthane, le guar et les alginates), peuvent être préparés par réticulation directe des polysaccharides ou par copolymérisation par greffage de monomères vinyliques sur des polysaccharides en présence d'un agent de réticulation.

b. Polymères semi-synthétiques.

c. Polymères synthétiques, tels que ceux issus de la pétrochimie.

Par rapport à leurs homologues synthétiques, les PAS d'origine naturelle présentent plusieurs avantages, notamment la dégradabilité (réduction de la pollution environnementale), la compatibilité, la non-toxicité et le rapport coût-efficacité. Toutefois, les PAS d'origine pétrochimique ont rencontré des difficultés telles que l'augmentation des prix du pétrole au niveau mondial et les préoccupations en matière de pollution environnementale. L'un des inconvénients des polymères naturels est leur faible solubilité dans l'eau, ce qui nécessite des modifications chimiques pour créer des dérivés solubles tels que le carboxyméthylamidon (CMS) et le carboxyméthylcellulose (CMC).

3. Méthodes de préparation :

Les PAS peuvent être classés en fonction des méthodes de préparation : polymérisation par réticulation, réticulation par rayonnement, polymérisation par greffage et formation de réseaux de polymères solubles dans l'eau [4].

4. Charges électriques sur les chaînes réticulées :

A. Polymères non ioniques : Ils absorbent l'eau et les fluides aqueux par un effet de mélange dû aux groupes hydrophiles, ce qui donne un gel gonflé et mou dû à la solvatation par liaison hydrogène.

B. Polymères ioniques : Ils comprennent les polymères anioniques et cationiques. La présence de charges le long du squelette augmente considérablement le gonflement en raison des fortes interactions ion-dipôle et de l'augmentation de la pression osmotique due aux contre-ions solvatés.

C. Polymères ampholytiques (amphotères) : Ils contiennent à la fois des groupes basiques et acides.

D. Polybétaïnes (zwitterioniques) : Ils contiennent à la fois des groupes cationiques et anioniques dans chaque unité répétitive. Récemment, des hydrogels photochromiques ont été développés avec une capacité d'absorption d'eau de 2800 g/g.

Applications agricoles :

Les SAP incorporés dans le sol peuvent absorber l'eau des précipitations ou d'une irrigation excessive. Ils libèrent ensuite lentement cette eau en fonction de la demande des racines par le biais de différences de pression osmotique, ce qui permet d'améliorer les taux de croissance. En outre, les SAP peuvent être utilisés pour la libération contrôlée de pesticides et de produits agrochimiques. Les SAP ont un impact significatif sur diverses propriétés du sol, notamment la perméabilité, l'aération, la densité, la structure, la résistance à l'érosion, l'évaporation, l'activité microbienne et les taux d'infiltration. Ils sont également utilisés pour améliorer la rétention des nutriments et la capacité de rétention d'eau dans les sols sablonneux (milieu macroporeux), en particulier dans les régions arides. En outre, les SAP peuvent réduire les pertes d'eau, la fréquence d'irrigation et les tendances au compactage du sol.

En termes de santé des plantes, les SAP peuvent améliorer l'intensité des couleurs, le pourcentage de couverture, la densité du gazon sportif et réduire les niveaux de flétrissement. En agriculture, les SAP sont mélangés à la terre, aux semences, aux produits chimiques agricoles et aux engrais, créant ainsi des engrais à libération lente qui absorbent l'eau. En sylviculture, les SAP sont appliqués sur les racines pour protéger les arbres du dessèchement pendant le transport.

Autres applications :

Les SAP peuvent également être utilisés dans de nombreuses applications telles que les retardateurs de flamme, la déshydratation des carburants frelatés, la neige artificielle, les blocs de glace, les produits décoratifs (colorés), les serviettes hygiéniques, la décoration intérieure des bâtiments, les solidificateurs de déchets dans le traitement des boues, les fluides de forage, les solidificateurs de déchets médicaux, les coussins d'allaitement, etc.