یک پوشک یکبار مصرف تقریباً 12 تا 15 گرم پلیمر سوپرجاذب را در خود جای میدهد، تقریباً یک قاشق غذاخوری گرانول سفید که میتواند 300 برابر وزن خود آب نمک را جذب کند. این ماده که معمولاً به SAP کوتاه میشود، پوست را برای ساعتها خشک نگه میدارد، مایع را درون پدهای بیاختیاری بزرگسالان و پانسمانهای زخم نگه میدارد و اکنون در پدهای حمل و نقل غذا، افزودنیهای خاک کشاورزی و نوارهای مسدودکننده آب صنعتی ظاهر میشود. دانستن اینکه پلیمرهای SAP چیست، چگونه در سیالات واقعی رفتار می کنند و چگونه آنها را مشخص کنیم، چیزی است که یک محصول جاذب را از محصولی که نشت می کند، جدا می کند.
این راهنما شیمی، مسیرهای تولید و چکهای خرید را پوشش میدهد که وقتی SAP در داخل محصولی که شما میفروشید قرار میگیرد، اهمیت دارد.
پلیمرهای SAP چیست؟
پلیمرهای سوپرجاذب شبکههای پلیمری آبدوست با پیوندهای متقاطع هستند که صدها برابر وزن خود را در سیال آبی جذب و حفظ میکنند و در عین حال نامحلول میمانند.
SAP یک شبکه سه بعدی از زنجیره های پلیمری طولانی است که اغلب از اسید اکریلیک تا حدی خنثی شده ساخته می شود که در فواصل زمانی توسط پیوندهای متقاطع کووالانسی به هم متصل می شوند. آب توسط اسمز به داخل کشیده می شود و با پیوند هیدروژنی نگه داشته می شود، اما پیوندهای عرضی مانع از جدا شدن زنجیره ها می شوند، بنابراین گرانول به جای حل شدن در مایع، به ژل متورم می شود. در سفارشهای خرید و برگههای اطلاعات فنی، همین ماده به صورت پودر لجن، SAM یا پلیاکریلات سدیم نیز ظاهر میشود.
دو عدد تعیین میکنند که یک گرید در یک محصول نهایی چگونه عمل میکند: ظرفیت تورم آزاد، یعنی مقدار مایعی که گرانول زمانی که چیزی روی آن فشار نمیآورد، جذب میکند، و جذب تحت بار، یعنی مقداری که وقتی یک نوزاد، بیمار یا یک پالت کارتن فشرده میشود، حفظ میشود. این دو در جهت مخالف هم حرکت می کنند و خرید از شماره اول به تنهایی رایج ترین اشتباه منبع در این دسته است.
چگالی پیوند متقاطع صفحه ای است که تعادل را تنظیم می کند. یک گرید متقاطع کمی متورم می شود و به حجم زیادی متورم می شود اما تحت فشار به یک ژل نرم و لغزنده تبدیل می شود که دقیقاً همان چیزی است که باعث مسدود شدن ژل و نشت در هسته پوشک می شود. یک شبکه متراکم تر سیال کمتری را در آزمایش تورم آزاد نگه می دارد اما ساختار خود را حفظ می کند. بنابراین دو درجه با سرفصل های برگه داده تقریباً یکسان می توانند در یک خط تبدیل یکسان رفتار متفاوتی داشته باشند.
چگونه پلیمرهای سوپرجاذب آب را نگه می دارند
سه نیرو در هر رویداد تورمی با هم کار می کنند: فشار اسمزی، پیوند هیدروژنی و عقب نشینی الاستیک شبکه متقاطع.
- فشار اسمزی اسید اکریلیک خنثی شده آنیون های کربوکسیلات ثابتی را در داخل شبکه باقی می گذارد. یونهای متحرک سدیم اختلاف غلظتی را در برابر مایع اطراف ایجاد میکنند و آب برای یکسان کردن آن به داخل حرکت میکند.
- پیوند هیدروژنی مولکول های آب به گروه های کربوکسیلات در طول زنجیره متصل می شوند، به همین دلیل است که تورم در چند ثانیه پس از تماس شروع می شود.
- انقباض الاستیک. پیوندهای متقاطع در برابر کشش مقاومت می کنند، بنابراین تورم متوقف می شود زمانی که نیروی الاستیک فشار اسمزی را متعادل می کند و ژل جامد می ماند.
هر چیزی که به سیال یون اضافه کند نیروی اول را تضعیف می کند، به همین دلیل است که جذب میدان بسیار کمتر از شکل مبتنی بر آب در برگه داده است.
| مایع تست | قابلیت جذب در هر گرم | عامل محدود کننده اصلی |
| آب دیونیزه شده | 300-500 گرم | تقریباً بدون یون، بنابراین شبکه آزادانه گسترش می یابد |
| سالین 0.9 درصد | 40-60 گرم | یون های سدیم بارهای ثابت روی زنجیر را نمایش می دهند |
| ادرار مصنوعی | 30-50 گرم | نمک به اضافه اوره شیب اسمزی را کاهش می دهد |
| خون و سرم | 10-20 گرم | پروتئین ها و کاتیون های دو ظرفیتی شبکه را مسدود کرده و به هم متصل می کنند |
دما هم مهمه تورم در مایع گرم سریعتر است، اما احتباس پس از سانتریفیوژ با افزایش دما کاهش می یابد، به همین دلیل است که آزمایشات حمل و نقل تابستانی روی محصولات بی اختیاری اغلب شکایات نشتی بیشتری نسبت به زمستان ایجاد می کند.
نحوه تولید پلیمرهای SAP
SAP تجاری در پنج مرحله حرکت می کند: خنثی سازی، پلیمریزاسیون، خشک کردن و اندازه، اتصال عرضی سطح و کنترل کیفیت.
- خنثی سازی اسید اکریلیک تا حدی با هیدروکسید سدیم خنثی می شود، معمولاً به 65-75٪. سطح خنثی سازی میزان فشار اسمزی شبکه تمام شده را تعیین می کند.
- پلیمریزاسیون. پلیمریزاسیون ژل مسیر کار برای درجات بهداشتی است زیرا واکنش گرمازا دسته را ضخیم می کند و به یک ژل جامد تبدیل می شود که به راحتی خشک می شود. پلیمریزاسیون محلول مناسب دستور العمل های با ویسکوزیته پایین است، در حالی که پلیمریزاسیون معکوس سوسپانسیون دانه های کروی با توزیع اندازه ذرات باریک تولید می کند.
- خشک کردن، آسیاب کردن و الک کردن. ژل خشک می شود، خرد می شود و به گرانول هایی طبقه بندی می شود، معمولا بین 150 تا 850 میکرومتر. بخش های بزرگ و ریز آسیاب شده و دوباره مخلوط می شوند.
- اتصالات عرضی سطحی پس از درمان، پوسته متراکمتری در اطراف هر گرانول ایجاد میشود که جذب تحت بار را افزایش میدهد و مسدود شدن ژل را به قیمت کاهش کوچک ظرفیت تورم آزاد کاهش میدهد.
- کنترل کیفیت. تامین کنندگان ظرفیت نگهداری سانتریفیوژ، جذب تحت بار در 0.3 یا 0.7 psi، ظرفیت تورم آزاد، رطوبت، توزیع اندازه ذرات و اسید اکریلیک باقیمانده را آزمایش می کنند.
روش تست را در کنار مقدار بخواهید. اعداد اندازه گیری شده در یک برش 150 میکرومتری با برش 300 میکرومتری مطابقت ندارند، و تامین کننده ای که نمی تواند روشی را که در پشت یک شکل قرار دارد نام ببرد، به جای یک مشخصات، ادعای بازاریابی را به شما ارائه می دهد.
محل استفاده از پلیمرهای SAP
SAP جایگاه خود را در هر جایی که باید مایع در آن قفل شود به جای پاک کردن، به دست می آورد، که بهداشت یکبار مصرف را به بزرگترین بازار و مراقبت های پزشکی را به بیشترین تقاضا تبدیل می کند.
پوشک بچه، محصولات بی اختیاری بزرگسالان و مراقبت از زنان اکثریت حجم جهانی SAP را تشکیل می دهند. مصارف پزشکی و صنعتی باقیمانده را میگیرند، اما به دلیل سختتر بودن مشخصات، به ازای هر کیلوگرم بیشتر میپردازند.
بهداشتی و پزشکی
- پوشک بچه و شلوار آموزشی
- شورت و پد بی اختیاری بزرگسالان
- پد مراقبت زنانه
- پانسمان زخم و پدهای جراحی
- زیراندازهای جاذب برای بیماران بستری
صنعتی و محیطی
- پد قطره ای غذا برای گوشت، مرغ و ماهی
- نوار آب بند کابل
- فیلترهای آبگیری روغن و سوخت
- گرانول های نگهدارنده آب کشاورزی
- کنترل نشت و جذب خطرات زیستی
دستمال مرطوب محافظ باسن کودک برای تعویض پوشک برای تمیز کردن تعویض پوشک، این دستمال مرطوب اسپان لیس نرم از آب تصفیه شده و عصاره های گیاهی بدون الکل، معطر و مواد فلورسنت استفاده می کند. مشاهده محصول → خریداران محصول نهایی به ندرت SAP خام را با نام مشخص میکنند، با این حال درجه پشت هر ادعای جذب چاپ شده روی بسته است. در تولید بهداشتی، بار SAP، موقعیت آن در هسته و لایه جذب بالای آن تصمیم میگیرد که آیا مایع بهاندازه کافی سریع از پوست خارج شود، به همین دلیل است که محصولات جاذب بهجای یک ماده واحد، بهعنوان یک پشته مهندسی میشوند.
SAP مبتنی بر زیست و زیست تخریب پذیر
پلیمرهای سوپرجاذب مبتنی بر زیستی، بخشی از ستون فقرات اکریلیک را با نشاسته، سلولز، کیتوزان یا آلژینات جایگزین میکنند و اوج جذب را برای ردپای محیطی کوچکتر عوض میکنند.
گریدهای نشاسته ای و مبتنی بر سلولز در دسترس ترین گزینه های تجاری هستند. آنها به سرعت در آب شیرین جذب می شوند اما سریعتر از پلی آکریلات در سالین ظرفیت خود را از دست می دهند و ژل آنها تحت بار ضعیف تر است. این باعث می شود آنها برای نگهداری آب کشاورزی و برخی از پدهای یکبار مصرف واقع بینانه باشند و برای هسته های پوشک با بار بالا که جذب 0.7 psi نرخ نشتی را تعیین می کند دشوار است.
دستمال مرطوب فیبر بامبو با خواص آنتی باکتریال طبیعی دستمال مرطوب با الیاف بامبو زیست تخریب پذیر برای پوست و سطوح حساس، بدون عطر، الکل و عوامل فلورسنت. مشاهده محصول → انتخاب بستر نیز به اندازه پلیمر اهمیت دارد. الیاف بامبو و بسترهای پنبه به خوبی با کلاسورهای سبکتر با پایه زیستی جفت میشوند و به تولیدکننده اجازه میدهند تا خط تولید را به سمت کمپوستپذیری بدون بازنویسی مشخصات جذب حرکت دهد.
مشخص کردن محصولات SAP: چک لیست خریدار
هر محصول دارای پشتوانه SAP را بر اساس چهار عدد قضاوت کنید: جذب تحت بار، ماندگاری پس از سانتریفیوژ، مونومر باقیمانده و توزیع اندازه ذرات.
- قابلیت جذب تحت بار مقادیر را در هر دو psi 0.3 و 0.7 psi درخواست کنید. درجه ای که از 0.3 psi عبور می کند هنوز می تواند در طراحی هسته نازک شکست بخورد.
- احتباس در مقابل تورم تورم آزاد زیاد با احتباس ضعیف به این معنی است که مایع در ژل می نشیند و تحت فشار آزاد می شود که به صورت خیس مجدد در لایه سطحی ظاهر می شود.
- اسید اکریلیک باقیمانده شکل آزمایش شده و روش را بخواهید، نه یک بیانیه ایمنی عمومی.
- توزیع اندازه ذرات ریزه های زیر 150 میکرومتر باعث افزایش انسداد گرد و غبار و ژل می شوند. کسرهای درشت سرعت جذب را کاهش می دهند.
- سیال رکورد. قبل از مقایسه دو نقل قول، بررسی کنید که آیا عملکرد در آب دیونیزه، نمک نمک یا ادرار مصنوعی اندازه گیری شده است.
دستمال مرطوب بی اختیاری سفارشی برای مراقبت و تمیز کردن روزانه دستمال مرطوب نبافته نرم با محلول اسیدی ضعیف، آلوئه و بابونه، به صورت جداگانه برای مراقبت از بی اختیاری در محیط های روزانه و بالینی بسته بندی شده است. مشاهده محصول → در مراقبت و تنظیمات بالینی، هسته جاذب تنها نیمی از مشخصات است. ما محدوده مراقبت های بهداشتی و دستمال مرطوب پزشکی نشان می دهد که چگونه بستر، سیال و بسته بندی با استفاده در منزل و بیمارستان مطابقت دارند.
سوالات متداول
آیا پلیمرهای سوپرجاذب در آب حل می شوند؟
خیر. پیوندهای عرضی کووالانسی زنجیره های پلیمری را به هم نگه می دارد، بنابراین SAP به شکل ژل متورم می شود و جامد می ماند. هنگامی که خشک می شود یا نمک اضافه می شود می تواند آب را به آرامی آزاد کند، اما حل نمی شود.
آیا پلیمرهای سوپرجاذب زیست تخریب پذیر هستند؟
SAP پلی آکریلات معمولی به راحتی زیست تخریب پذیر نیست. گریدهای مبتنی بر زیستی که بر روی نشاسته، سلولز یا کیتوزان ساخته شدهاند، بسیار راحتتر تجزیه میشوند، اما جذب نمکی آنها اغلب تقریباً نصف پلیاکریلات است، بنابراین در جایی انتخاب میشوند که الزامات عملکرد اجازه میدهد.
چه چیزی بیشتر بر جذب تاثیر می گذارد؟
قدرت یونی سیال در درجه اول قرار می گیرد و به دنبال آن فشار روی ژل، چگالی پیوند متقاطع درجه و دما قرار می گیرد. آب دیونیزه شده می تواند 300 تا 500 گرم در هر گرم را نشان دهد، در حالی که همان گرانول در سالین 40 تا 60 گرم می دهد.
آیا پلیمرهای سوپرجاذب در محصولات بهداشتی ایمن هستند؟
SAP درجه بهداشتی با محدودیت هایی در مورد اسید اکریلیک باقیمانده، فلزات سنگین و رطوبت عرضه می شود و برای استفاده در تماس با پوست آزمایش شده است. خریداران باید تایید کنند که درجه برای بازار مورد نظر تایید شده است و به جای تکیه بر یک بیانیه ایمنی کلی، رقم مونومر باقیمانده را درخواست کنند.
دستمال مرطوب بچه
دستمال مرطوب صنعتی و خودرویی
دستمال مرطوب زیست تخریب پذیر
غنچه و پد پنبه ای
