Superabsorbenter

Superabsorberende pulver
Superabsorberende hovent med vann

Superabsorbenter (Superabsorbent Polymers, SAP) er plast som er i stand til å absorbere polære væsker mange ganger sin egen vekt. Dette er hovedsakelig vann eller vandige løsninger.
Når væsken absorberes, svulmer superabsorbenten og danner en hydrogel . Summen av væskevolumet og volumet av det tørre superabsorberende stoffet forblir den samme.

Den nyere forskningen innen materialvitenskap muliggjør nå også produksjon av superabsorbenter for olje. Disse kan absorbere opptil 45 ganger sin egen vekt i olje. Affiniteten for olje er forårsaket av alifatiske og aromatiske sidekjeder av basepolymeren.

bruk

Produktet brukes som et hvitt granulat med partikkelstørrelser på 100 ... 1000 µm. Det er mest brukt i babybleier , sanitetsbind , i inkontinens pleie , i bandasjer og, i små mengder, i skjerming for dypvanns linjer . Imidlertid er andre bruksområder gradvis å etablere seg, for eksempel i såkalte gelbed (se vannseng ), som geldannende slukningsmidler i brannslukking, som en mekanisk stabilisator for avskårne blomster i en vase eller som et tilsetningsstoff for pottejord for å lagre vann permanent. Imidlertid brukes akrylsyre nøytralisert med kaliumhydroksid her fordi den er mer miljøvennlig. Store produsenter av superabsorbenter inkluderer BASF SE , Evonik og Nippon Shokubai . Store superabsorbenter er z. B. Procter & Gamble , Kimberly-Clark , deltar i Healthcare Europe ( Domtar Group) eller SCA , i Tyskland Paul Hartmann AG og selskapet Ontex.

For å øke vannlagringskapasiteten i jord har vannlagringsgranulat (f.eks. En tverrbundet kopolymer basert på kaliumsalt ) blitt brukt i hagebruk , særlig i urbane grønne områder , i en årrekke . Undersøkelser av handlingsmåten og hvor superabsorberende stoffer ble introdusert i jorden av hagebruk, ble utført med bistand fra Justus Liebig University i Giessen . I tillegg til komposittgranulat, som består av en meget porøs mineralmatrise og hydrogelpolymerer festet til den, forskes det også på alternativ produksjon av superabsorberende stoffer fra stivelse som et fornybart råstoff for global bruk i landbrukssektoren.

sammensetning

Hydrogeler kan danne alle tverrbundne polymerer som er polare (f.eks. Polyakrylamid , polyvinylpyrrolidon , amylopektin , gelatin , cellulose ).

Vanligvis er imidlertid en kopolymer av akrylsyre (propensyre, H 2 C = CH-COOH) eller natriumakrylat (natriumsalt av akrylsyre, H 2 C = CH-COONa) på den ene side og akrylamid på den annen side blir benyttet, hvorved forholdet mellom de to monomerer til hverandre kan variere.

I tillegg tilsettes en såkalt core cross-linker (CXL) til monomerløsningen, som forbinder de langkjedede polymermolekylene dannet med hverandre på steder ved hjelp av kjemiske broer ( tverrbindinger ). Disse broene gjør polymeren uoppløselig i vann. Denne såkalte basepolymeren kan bli utsatt for det som er kjent som overflatetverrbinding (SXL). Et annet kjemikalie påføres overflaten av partiklene, som, når de blir oppvarmet, skaper et andre nettverk bare på det ytre laget av kornet. Dette dekselet støtter den hovne gelen for å holde sammen selv under ytre belastninger (bevegelse, trykk).

funksjonalitet

Polare polymerer som ren polyakrylsyre binder allerede store mengder av polarvannet (1000 ganger massen) inne og svulmer opp under prosessen.

På grunn av natriumionene i polymerstrukturen utvikler molekylet også en sterk saltkarakter, og ytterligere væskeabsorpsjon oppstår på grunn av et osmotisk trykk .

Denne artikkelen eller følgende seksjon er ikke tilstrekkelig utstyrt med støttedokumenter ( f.eks. Individuelle bevis ). Informasjon uten tilstrekkelig bevis kan fjernes snart. Hjelp Wikipedia ved å undersøke informasjonen og inkludere gode bevis.

Dette osmotiske trykket bestemmer til slutt absorpsjonsevnen til superabsorbenten.

Dette resulterer i følgende forhold: Jo flere natriumioner som er innebygd i polymeren, jo større mengde væske kan absorberes. Jo høyere konsentrasjonen av salter i væsken, jo lavere blir absorpsjonen. Dette forklarer at rent vann absorberes i størrelsesorden flere hundre ganger vekten av superabsorbenten, mens saltoppløsninger - f.eks. B. Urin - begrens kapasiteten til superabsorbenten betydelig. En fysiologisk saltoppløsning binder bare 100 ganger så mye.

I partikkelen prøver væsken å oppløse molekylet, som er som et salt - i dette tilfellet å skille natrium fra anionresten. Natriumet løses faktisk opp i væsken og danner et hydratskall rundt seg selv på grunn av dets elektriske ladning ( Na + ) og dipolkarakteren til vannet . Den organiske resten er imidlertid uoppløselig i vann på grunn av dens polymerstruktur og spesielt på grunn av tverrbindingen. På stedene der natriumioner fremdeles ble funnet i tørr tilstand, forblir ledige steder med negativ ladning nå åpne. Der dannes også hydratskall, men de kompenserer ikke for ubalansen i ladningen. Siden disse ledige stedene i polymerkjeden kan vises ved siden av hverandre og de samme ladningene frastøter hverandre, strekkes molekylet bredere og bredere for å oppnå størst mulig avstand mellom dem. Dette er godt synlig når du hevner under absorpsjon.

litteratur

  • Frederic L. Buchholz, Andrew T. Graham (red.): Modern Superabsorbent Polymer Technology . Wiley-VCH, New York 1998, ISBN 0-471-19411-5 (engelsk).
  • Michael Zeuke: Superabsorbenter laget av fornybare råvarer. Den målrettede syntesen med fornybare råvarer. I: CHEMKON. Vol. 12, nr. 4, 2005, doi : 10.1002 / ckon.200510029 , s. 155-159.

weblenker

Individuelle bevis

  1. ^ Yuan, X., & Chung, TM (2012). Ny løsning for utvinning av oljesøl: ved hjelp av termodegradert polyolefin olje superabsorberende polymer (olje-SAP). Energi og drivstoff, 26 (8), 4896-4902
  2. ↑ STOCKOSORB® et produkt fra GEFA Produkte Fabritz GmbH.
  3. ↑ Hvor stor er superabsorbenten? En innovativ påvisningsmetode for nedbrytning av jordtilsetningsstoffer Spiegel der Forschungs; 27, 2 spesialutgave: Toppforskning; 76-81; Utgivelsesår: 2010; ISSN  0176-3008
  4. ↑ MD Lechner, W. Lazik: Superabsorbenter fra fornybare råvarer: syntese, egenskaper, applikasjon , I: Serien av fornybare råvarer 18, 2001, 205–215.
  5. ↑ http://www.chemgapedia.de/vsengine/vlu/vsc/de/ch/9/mac/funktionspolymere/superabsorber/superabsorber.vlu.html Superabsorber på Chemgapedia.
  6. ↑ a b http://www.chemgapedia.de/vsengine/vlu/vsc/de/ch/9/mac/funktionspolymere/superabsorber/superabsorber.vlu/Page/vsc/de/ch/9/mac/funktionspolymere/superabsorber / polyakrylsyre.vscml.html