Polimeri superassorbenti: Classificazione e applicazioni

I SAP possono essere classificati come polveri, particelle, fibre, sfere, emulsioni e membrane.

I polimeri superassorbenti (SAP) possono essere classificati da diversi punti di vista:

1. Strutture morfologiche:

I SAP possono essere classificati come polveri, particelle, fibre, sfere, emulsioni e membrane. Queste varianti strutturali sono progettate per soddisfare diversi requisiti applicativi. Ad esempio, le polveri possono essere utilizzate nella produzione di assorbenti e pannolini incorporandole in fogli multistrato. I prodotti e le particelle sferiche sono adatti per le applicazioni deodoranti. I SAP a base di fibre sono utilizzati per creare fibre elettriche antistatiche, mentre le membrane trovano impiego in fogli antigelo. Le forme in emulsione sono preferite per le applicazioni di impregnazione e verniciatura.

2. Fonti:

I SAP possono essere classificati in tre categorie principali in base alle loro fonti:

a. Macromolecole naturali, compresi i materiali a base di polisaccaridi e polipeptidi. I SAP a base di polisaccaridi, come la cellulosa, l'amido, la chitina, il chitosano e le gomme naturali (ad esempio, xantano, guar e alginati), possono essere preparati mediante reticolazione diretta dei polisaccaridi o mediante copolimerizzazione a innesto di monomeri vinilici su polisaccaridi in presenza di un agente reticolante.

b. Polimeri semisintetici.

c. Polimeri sintetici, come quelli a base petrolchimica.

Rispetto alle controparti sintetiche, i SAP a base naturale offrono diversi vantaggi, tra cui la degradabilità (riduzione dell'inquinamento ambientale), la compatibilità, la non tossicità e l'economicità. Tuttavia, i SAP a base petrolchimica hanno incontrato sfide come l'aumento dei prezzi globali del petrolio e le preoccupazioni per l'inquinamento ambientale. Uno svantaggio dei polimeri naturali è la loro bassa solubilità in acqua, che richiede modifiche chimiche per creare derivati solubili come l'amido carbossimetilico (CMS) e la cellulosa carbossimetilica (CMC).

3. Metodi di preparazione:

I SAP possono essere classificati in base ai metodi di preparazione in polimerizzazione reticolare, reticolazione per radiazione, polimerizzazione per innesto e formazione di reti polimeriche idrosolubili [4].

4. Cariche elettriche sulle catene reticolate:

A. Polimeri non ionici: Assorbono l'acqua e i fluidi acquosi attraverso un effetto di miscelazione dovuto ai gruppi idrofili, dando luogo a un gel gonfio e morbido a causa della solvatazione del legame a idrogeno.

B. Polimeri ionici: Comprendono polimeri anionici e cationici. La presenza di cariche lungo la spina dorsale aumenta significativamente il rigonfiamento grazie alle forti interazioni ione-dipolo e all'aumento della pressione osmotica da parte dei controioni solvatati.

C. Polimeri anfotici (anfoteri): Contengono sia gruppi basici che acidi.

D. Polibetani (zwitterionici): Contengono sia gruppi cationici che anionici in ogni unità ripetitiva. Di recente sono stati sviluppati idrogeli fotocromici con una capacità di assorbimento dell'acqua di 2800 g/g.

Applicazioni agricole:

I SAP incorporati nel terreno possono assorbire l'acqua proveniente dalle precipitazioni o da un'eccessiva irrigazione. Poi rilasciano lentamente l'acqua in base alla richiesta delle radici attraverso differenze di pressione osmotica, migliorando i tassi di crescita. Inoltre, i SAP possono essere utilizzati per il rilascio controllato di pesticidi e prodotti agrochimici. I SAP hanno un impatto significativo su varie proprietà del suolo, tra cui permeabilità, aerazione, densità, struttura, resistenza all'erosione, evaporazione, attività microbica e tassi di infiltrazione. Vengono anche utilizzati per migliorare la ritenzione dei nutrienti e la capacità di trattenere l'acqua nei terreni sabbiosi (terreno macroporoso), in particolare nelle regioni aride. Inoltre, i SAP possono ridurre le perdite d'acqua, la frequenza di irrigazione e la tendenza alla compattazione del suolo.

In termini di salute delle piante, i SAP possono migliorare l'intensità del colore, la percentuale di copertura, la densità del tappeto erboso sportivo e ridurre i livelli di appassimento. In agricoltura, i SAP vengono miscelati con il terreno, le sementi, i prodotti chimici per l'agricoltura e i fertilizzanti, creando fertilizzanti a lento rilascio che assorbono l'acqua. In silvicoltura, i SAP vengono applicati sulle radici per proteggere gli alberi dall'essiccazione durante il trasporto.

Altre applicazioni:

I SAP possono essere utilizzati anche in molte applicazioni come ritardanti di fiamma, disidratazione di carburanti adulterati, neve artificiale, impacchi di ghiaccio, prodotti decorativi (colorati), assorbenti igienici, decorazione di interni di edifici, solidificanti di rifiuti nel trattamento dei fanghi, fluidi di perforazione, solidificanti di rifiuti medici, imbottiture per infermieri, ecc.