پلیمرهای سوپر جاذب هموپلیمرهایی هستند که قادرند ۲۰ تا ۱۰۰۰ برابر وزنشان مایعاتی نظیر آب، خون و ادرار را جذب نمایند.

جرم مولکولی آنها معمولاً ۵-۲ میلیون است.پلیمرهای سوپر جاذب عمدتاً از اسید پلی اکریلیک تولید می‌شوند وتنها  درصد کمی از این پلیمرها  پلی اکریل آمید و وینیل الکل حاصل می‌گردند.

اغلب سوپر جاذبتولیدی در مقیاس تجاری با نمک‌های سدیم و پتاسیم تا حدی خنثی می‌گردند.

پلیمرهای سوپر جاذب عمدتاً بصورت پودرهای ریز و سفید مانند ذرات شکر و نمک با متوسط اندازه۵۰۰    – ۳۵۰ میکرون به بازار عرضه می‌شود.

مقدار کمی از این پلیمرها نیز بصورت الیاف و لامینت تولید و عرضه می شوند.

قابلیت جذب سوپر جاذب در مصارف بهداشتی براساس  جذب فیزیکی و جذب شیمیایی است.

در جذب فیزیکی سوپر جاذب با توجه به خاصیت مویینگی و کشش سطحی، مایع از سطح به داخل رانده می‌شود

جذب شیمیایی سوپر جاذب براساس جاذبه مولکولی بین مایع و پلیمر جاذب بدلیل باندهای کربوکسیل (COOH) و هیدروکسیل (OH) می‌باشد.  بهمین دلیل است که سوپر جاذب از پلی الکترولیت‌های آنیونی تولید می‌شود.

در ادامه متن کاربرهای مختلف پودر جاذب به تفسیر بیان می شود:

۱-کاربرد بهداشتی سوپر جاذب

بیش از ۸۰% از تولید جهانی سوپر جاذب ها در کالاهای بهداشتی مصرف می شود که اغلب آن به پوشک بچه اختصاص دارد.

پوشک بچه از سه لایه خارجی میانی و داخلی (توده جاذب رطوبت) تشکیل می شود. جنس لایه خارجی پوشک منسوج نبافته است.

در این قسمت از اوایل دهه ۱۹۸۰ تغییرات مهمی صورت گرفته و منسوج نبافته از الیاف پلی پروپیلن جایگزین ماده ای از جنس رزین آکریلیک محلول در آب و الیاف ویسکوز طبیعی گردیده است.

منسوج نبافته پلی پروپیلن به دلیل خاصیت آبگیری احساس آرامش بیشتری به مصرف کننده می‌دهد. همچنین موجب عدم تلاشی و از هم پاشیدگی توده داخلی پوشک می‌شود.

در حال حاضر در کشورهای پیشرفته و برخی از کشورهای در حال توسعه استفاده از منسوج نبافته از جنس رزین و ویسکوز ممنوع است، این ممنوعیت بخاطر حساسیت زایی این محصول اعمال شده است .

لایه میانی پوشک تیشو معمولی است که نقش محافظ لایه داخلی را بر عهده دارد. لایه داخلی واقع توده جاذب آن است از خمیر کاغذ ساخته می‌شود.

استفاده از پودر سوپر جاذب در پوشک بچه به شکل تجاری از سال ۱۹۷۸ در ژاپن آغاز شد. کشورهای آلمان و فرانسه استفاده از سوپر جاذب به عنوان کالاهای بهداشتی را در سال ۱۹۸۰ آغاز کردند و آمریکایی ها از سال ۱۹۸۵ به استفاده گسترده این مواد در صنعت پوشک همت گماردند.

در اولین نوع این پوشک ها یک تا دو  گرم  سوپر جاذب مصرف می‌شود اما بعداٌ پوشک هایی دارای ۴ تا ۵ گرم سوپر جاذب به بازار عرضه شدند. در سال‌های بعد به ترتیب پوشک‌هایی سبکتر، نازکتر و با قدرت جذب بالاتر ساخته شدند.

میزان تولید سوپر جاذب بهداشتی را در دنیا بین سالهای ۱۹۸۵ تا ۱۹۹۸ نشان می‌دهد که مصرف سوپر جاذب از ۵۴ هزار تن در سال ۱۹۸۶ به ۴۳۵ هزار تن در سال ۱۹۹۲ افزایش یافته است و این روند تا سال ۱۹۹۸ به ۹۰۱ هزار تن در سال رسیده است .

الف- انواع پوشک

صنایع تولید انواع پوشک بویژه پوشک بچه عمده ترین مصرف کننده سوپر جاذب در جهان است.

حدود ۹۰ درصد از پلیمرهای سوپر جاذب تولیدی در دنیا برای ساخت پوشک بچه با قابلیت جذب بالا مورد استفاده قرار می گیرد.

طبق براورد ها در کشورهای صنعتی تقریبا ۵۰۰۰ پوشک برای هر کودک در دوره نیاز وی مصرف  می شود. با استفاده  از این پلیمر ها در فرمولاسیون پوشک بچه ، می توان در مصرف الیاف سلولزی به طور قابل توجهی صرفه جویی  نمود.

استفاده از پوشک هایی که در ساخت آنها از پلیمرهای سوپر جاذب استفاده شده باعث می شود که بدن کودک برای مدت زمان بیشتری خشک نگه داشته شود و عوارضی چون، التهاب پوست، سوزش و عفونت  نیز کاهش می شود.

متوسط میزان سوپر جاذب استفاده شده در هر پوشک ۲۵-۱۰ گرم می باشد .

ب- محصولات بهداشتی بانوان

دومین مصرف کننده سوپر جاذب محصولات بهداشتی بانوان است .

استفاده از پلیمرهای سوپر جاذب در نوار بهداشتی بانوان برخلاف پوشک بچه‌ها بدلیل تجزیه و از هم پاشیده شدن مشکلاتی نظیر خونریزی، سردرد، درد شکم و عفونت جزئی را بدنبال دارد.

امروزه علی رغم موارد یاد شده به دلیل قابلیت جذب بالای سوپر جاذب و امکان ساخت محصولاتی با  وزن کمتر و دارای کارایی مطلوب از این پلیمر ها در ساخت نوار بهداشتی بانوان استفاده می شود.

شکل زیر چگونگی جذب آب توسط سوپر جاذب را نشان می دهد.

چگونگی جذب آب توسطسوپر جاذب ( SAP)

۲- کاربرد هیدروژل‌های سوپر جاذب در کشاورزی

آب عامل عمده در تولید محصولات کشاورزی، اکولوژی و محیط زیست سالم، و تامین مواد غذایی برای جمعیتی است که با افزایش روزافزون خود به بهره برداری بی رویه از منابع زمینی و آلوده سازی آن پرداخته است.

از بین رفتن پوشش گیاهی باعث بروز تغییرات آب و هوایی در کره زمین گشته  و گرم شدن هوا و کمبود آب تولید کشاورزی را با مشکلات حاد روبرو ساخته است. در چنین وضعی صرفه جویی در مصرف آب و جلوگیری از هدر رفتن آن از طریق مدیریت صحیح اهمیت ویژه ای دارد.

در کشور ما که در زمره مناطق خشک نیمه خشک محسوب می‌شود بارندگیها غالباٌ به صورت رگباری و پراکنده است که جریانهای سطحی زیادی ایجاد می‌کند. با مدیریت صحیح آب و خاک استفاده از فنون پیشرفته می‌توان از بارندگی‌های پراکنده و سایر منابع محدود آب در امر حفظ و ذخیره آب در خاک استفاده کرد.

در این رابطه در مناطق خشک اقدامات مختلفی انجام می‌گیرد. از جمله این اقدامات استفاده از مالچ، کودهای آلی و ایجاد تغییر در خواص فیزیکی خاک با استفاده از اصلاح کننده‌های مانند پرلیت و نظایر آن است.

مواد اصلاح‌کننده جدیدی که به تازگی کاربرد وسیعی در دنیا پیدا کرده‌اند، پلیمرهای  سوپر جاذب اند.

این پلیمرها ضمن برخورداری از سرعت و ظرفیت زیاد جذب آب به مثابه آب انبارهای مینیاتوری عمل کرده و در موقع نیاز ریشه، براحتی آب را در اختیار آن قرار می‌دهند.

 مقدار آبی که در خاک ذخیره می‌شود به ظرفیت نگهداری رطوبت آن بستگی دارد. پلیمرهای سوپر جاذب ضمن بالا بردن ظرفیت نگهداری آب در خاک های سبک می‌توانند مشکل نفوذپذیری خاک‌های سنگین را نیز مرتفع کنند.

سوپر جاذب از آنجا که با جذب سریع آب به میزان ده‌ها برابر وزن خود به ژلی با استحکام بالا تبدیل می‌گردند، در کشاورزی و باغبانی، جنگلکاری، فضای سبز و نیز در کنترل فرسایش خاک از جایگاه ویژه‌ای برخوردارند.

با اینکه سوپر جاذب تحت فشار هم قادر به نگهداری آب جذب کرده خود هستند، ولی به محض نیاز ریشه، آب را به سهولت در اختیار آن قرار می‌دهند.

جذب سریع آب و حفظ آن، بازده جذب آب ناشی از بارندگی‌های پراکنده را بالا برده و در صورت آبیاری خاک، فواصل آبیاری را نیز افزایش می‌دهد.

مقدار این افزایش بسته به شرایط فیزیکی خاک، آب و هوا و میزان مصرف سوپر جاذب در خاک متفاوت است.

استفاده از  سوپر جاذب در کاشت نشا و نهال تنش‌های رطوبتی را از بین برده و به سازگاری نباتات کاشته شده با محیط کمک می نماید.

با توجه به PH خنثی سوپر جاذب که بین ۶ تا ۷ است، اثر سو بر خاک نداشته و هیچگونه سمیتی نیز ندارد. همچنین پس از ۴ تا ۷ سال، بسته به نوع آن، در خاک توسط میکروارگانیسم‌ها تخریب می‌شوند.

علاوه بر نگهداری آب، سوپر جاذب‌ ها به علت تغییر حجم مداوم (انبساط به هنگام تورم و انقباض همگام از دست دادن آب) میزان هوا را در خاک افزایش می‌دهند.

میانگین قطر ذرات سوپر جاذب برای کاربردهای بهداشتی حدود ۳۰۰ میکرومتر است.

میانگین قطر ذرات برای کشاورزی و باغبانی علمی، بهتر است که ذرات بزرگتر از ۱-۳ میلی متر و استحکام بالاتری داشته باشند.

علت این است که ذرات کوچک یا ژل‌های نرم فضاهای خالی در خاک را پر می‌کنند و از تنفس و جذب آب ریشه جلوگیری می‌نمایند.

الف- مزایای سوپر جاذب در کشاورزی

مزایای عمده سوپر جاذب کشاورزی عبارتند از :

• استفاده بهینه از آب (۵۰ تا ۷۰ درصد صرفه جویی در مصرف آب کشاورزی)

• استفاده بهینه از کود و سموم شیمیایی

• جلوگیری از تنش‌های‌ ناشی از نوسانهای رطوبتی

• امکان کشت در مناطق بیابانی و سطوح شیب دار

• هوادهی بهتر در خاک

• افزایش بازده محصول

۳- سوپر جاذب در بتن

توسعه بتن هایی با کارایی بالا (High-Performance Concrete (HPC)) در اوایل دهه ۸۰ پیشرفت شاخصی در صنعت بتن بود.

در ابتدا توجه قابلیت افزایش استحکام HPC مورد توجه بود، اما امروزه HPC به عنوان بتنی با خواص متفاوت که برای کاربردهای متعددی مفید است. در نظر گرفته می‌شود.

استفاده صنعتی از HPC نشان می‌دهد که ترک خوردن زود هنگام مشکل قابل ملاحظه این بتن ها است. تحقیقات در دهه ۹۰ نشان داد که انقباض بر اثر خشک شدن دلیل اصلی شکل گرفتن ترک‌ها است.

راه حلی مناسب برای رفع این معضل استفاده از ذرات پلیمرهای سوپر جاذب در ترکیباتی بتنی است . این عمل سبب قرار گرفتن ذرات سوپر جاذب متورم در داخل بتن تازه می‌شود که از انقباض بتن بر اثر خشک شدن جلوگیری می‌کند.

شکل زیر رطوبت نسبی را در خمیر بتن برای نمونه شاهد و نمونه های حاوی سوپر جاذب نشان می‌دهد. در نمونه شاهد پس از سه هفته کاهش قابل ملاحظه‌ای در رطوبت نسبی مشاهده می‌شود. افت رطوبت نسبی در نمونه حاوی ۳/۰درصد سوپر جاذب به طور جزئی است و در نمونه حاویسوپر جاذب ۶/۰ درصد  افت رطوبت نسبی مشاهده نمی‌شود.

شکل-رطوبت نسبی در بتن بر حسب زمان در ترکیب شاهد و ترکیب حاوی مقادیر مختلف سوپر جاذب

جذب آب بر اثر افزودن سوپر جاذب به بتن اثر قوی بر تغییر فرم نیز دارد. افزایش ۳/۰ و ۶/۰ درصد سوپر جاذب باعث کاهش موفقیت آمیز انقباض و حتی در مواردی سبب انبساط می شود.

ثابت شده است که اگر تأمین پیوسته آب به بتن هنگام آب دار شدن انجام شود، بتن انبساط می یابد. شکل زیر توسعه تنش را در مواد صنعت شده با مقادیر مختلف سوپر جاذب نشان می دهد.

ترک هایی به علت آزاد سازی تنش سه روز پس از پخت شدن ملاط ایجاد می شود. وارد شدن پلیمر سوپر جاذبدر حذف ازدیاد تنش در ملاط اثر زیادی دارد.

ازدیاد تنش در تمونه های حاوی ۳/۰ درصد سوپر جاذب به طور جزئی و در نمونه حاوی ۶/۰ درصد سوپر جاذب به طور کامل حذف می شود.

شکل- تغییر فرم در بتن بر حسب زمان در ترکیب شاهد و ترکیب حاوی مقادیر مختلف سوپر جاذب

.

شکل – کاهش هیدروستاتیک را بر حسب زمان در نمونه بتن شاهد و نمونه های حاوی ۳ و ۶/۰ درصد سوپر جاذبنشان می دهد.

۴- رطوبت زدایی از زغال سنگ

آب یک ماده لازم در اغلب فرآیندهای تهیه زغال سنگ است، اما زیادی آن در محصول نهایی اثراتی منفی از جمله افزایش هزینه‌های فرآوری و حمل و نقل و یخ زدن زغال در آب و هوای سرد دارد.

خشک کردن حرارتی تنها روش کاملاٌ توسعه یافته است که در حال حاضر برای بدست آوردن زغال مورد استفاده قرار می‌گیرد.

هزینه‌های زیاد عملیاتی و آلودگی محیطی سبب شده است این فرایند در برخی کشورها ممنوع شود. در نتیجه تحقیقات به سمت فن‌آوریهای جایگزین برای آب زدایی از زغال جهت یافته است.

مطالعاتی درباره امکان سنجی روش‌هایی نظیر خشک کردن با استفاده از مایکروویو و بخار به کمک فیلتراسیون خلا انجام شده است.

استفاده از پلیمر سوپر جاذب برای آب زدایی از ذرات دوده دارای مزایایی از جمله ارزان‌تر بودن فرآیند نسبت به سایر فن‌آوری‌های جایگزین است .

شکل زیرفرآیند آب زدایی از زغال با استفاده از سوپر جاذب را با بکارگیری از تجهیزات خشک کردن متداول ماند فیلترها و سانتریفوژ نشان می‌دهد.

پودر زغال که رطوبت زیادی دارد با سوپر جاذبخشک مخلوط می‌شود تا سوپر جاذب آب را از سطوح ذرات زغال بیرون کشیده و جذب خود کند.

پلیمر با جذب آب متورم می‌شود، سپس سوپر جاذبمتورم از ذرات ریز و خشک شده زغال به وسیله فرآیند دانه بندی متداول جدا می‌گردند. سپس پلیمر متورم با آزاد سازی آب احیا گشته و مجدداٌ قابل استفاده می باشد که از افزایش هزینه‌های فرآیند نیز جلوگیری می‌کند.

شکل -فرآیند آب زدایی از زغال سنگ با استفاده از سوپر جاذب.

شکل -رطوبت نسبی بر حسب زمان در نمونه های زغال سنگ حاوی مقادیر مختلف سوپر جاذب.

۵- سوپر جاذبها و حسگرها

مهمترین خواص موادی که در حسگرها استفاده می‌شوند عبارت است از حساسیت کافی به محرک‌های محیطی، گزینش پذیری برای اجزایی که باید شناسایی شوند، زمان پاسخ کوتاه و قابلیت بازآفرینی پالس خروجی. به خوبی شناخته شده است که هیدروژل‌های پلیمری خواص شیمیایی، فیزیکی و مکانیکی مانند مقاومت الکتریکی، ظرفیت، اندازه و شکل خودشان را در پاسخ به محرک‌های محیطی از طریق فرایند جذب یا دفع آب تغییر می‌دهند. این تغییرات می‌توانند به یک سیگنال الکتریکی تبدیل شوند و تغییرات محیطی را نشان دهند. غشاهای خیلی نازک سوپر جاذب که سرعت جذب زیادی دارند برای کاربرد در حسگرها مناسب‌تر می‌باشند، زیرا محدودیت نفوذ در شبکه پلیمری کاهش می‌یابد. همچنین مطالعات نشان می‌دهد که سوپر جاذبهای کامپوزیتی (تهیه شده با خاک رس) داری جذب آب بهتری نسبت به سوپر جاذب خالص هستند. بنابر این استفاده از سوپر جاذب‌های کامپوزیتی به عنوان یک ماده حساس به رطوبت در ساخت یک حساسگر رطوبتی مناسبتر است.

۶- تغلیظ پروتئین

پروتئین‌های حاصل از منابع بیولوژیکی در مراحل اولیه فرایند خالص‌سازی معمولاٌ در محلول رقیق هستند. تغلیظ این محلول‌ها اغلب برای کاهش حجم مایع فرایند و در نتیجه افزایش سرعت فرآیند لازم است. یکی از روشهای گزارش شده برای تغلیظ پروتئین‌ها استفاده از پلیمرهای سوپر جاذب است.

۷- کاهش اتلاف جریان در سیالات حفاری

سوپر جاذب به عنوان افزودنی سیالات حفاری در چاه‌های نفت برای کاهش اتلاف جریان در چاه استفاده می‌شود. سوپر جاذب درون پوششی از پارافین (کپسولی شدن) با وزن مولکولی کم قرار می‌گیرد. با افزایش درجه حرارت گل در چاه حفاری پارافین ذوب و سوپر جاذب آزاد می شود. سوپر جاذب با جذب آب متورم و باعث بسته شدن نقاط شکاف و ترک در چاه می‌شود، نتیجه این عمل کاهش اتلاف جریان است .

برای کپسولی شدن، پلیمر سوپر جاذب در واکس مذاب ریخته و به شدن هم زده می‌شود مخلوطی یکنواخت بدست آید. سپس مخلوط داغ در یک مخلوط کن که حاوی آب سرد است ریخته و مخلوط کن روشن می‌شود. مخلوط داغ جامد و همزمان تحت برش قرار می‌گیرد تا گرانول‌ها کوچکی بدست آید. سپس مخلوط واکس/ پلیمر خارج و فیلتر می‌شود. گرانول های حاصله با آّب شسته شده تا گرانول‌هایی که سطح آنها پوشش ندارتد خارج گردند.

۸- سوپر جاذبهای آکریلی در داروسازی

هیدروژلها بطور گسترده ای در دارورسانی مورد استفاده قرار می‌گیرند. یکی از خواص هیدروژل‌ها که در داروسازی مفید است، تورم آهسته ژل خشک در محیط تورم است. تورم آهسته هیدروژل بوسیله مکانیسم نفوذ کنترل می‌شود. تورم آهسته هیدروژل خشک در بسیاری از کاربردها مفید است اما مواردی وجود دارد که تورم خیلی سریع (چند دقیقه به جای چند ساعت) مطلوب می‌باشد. ایجاد تخلخل در ساختار هیدروژل سوپر جاذب سبب افزایش قابل ملاحظه ای در سرعت جذب می‌شود. جذب آب در این هیدروژل‌ها بیشتر بر اثر موئینگی است تا نفوذ ساده مایع از طریق حفره‌های بهم مرتبط. بنابر این مایع به سرعت در داخل ساختار هیدروژل نفوذ می‌کند. این نسل جدید از هیدروژل‌ها، هیدروژل‌های پر تخلخل نامیده می‌شوند.

این هیدروژل‌ها در طراحی سیستمی که خاصیت نگهداری در معده را دارند مفید هستند. به علت جذب خیلی سریع این هیدروژل‌ها سریعاٌ افزایش حجم پیدا می کنند و از معده تا زمانی که بر اثر فشار مکانیکی چند تکه شوند خارج نمی شوند. داروهای خوراکی در انسان حدوداٌ ۶ ساعت در معده باقی می‌مانند ولی این هیدروژلها در حدود ۲۴-۶۰ ساعت در معده باقی می‌مانند و به مرور دارو آزاد می‌کنند .

کاربرد دیگر این هیدروژل‌های متخلخل استفاده در آزاد سازی کنترل شده پروتئین و پپتیدها است. اکثر داروهای پروتئینی و پپتیدی از طریق روش‌های تزریقی و غیر خوراکی مصرف می‌شوند که عملیاتی مشکل، زمان بر، پر هزینه و اغلب خطرناک است. با استفاده از هیدروژل‌های متخلخل، سامانه‌ای می‌توان طراحی کرد (شکل ۱-۱۰) که پروتئین به طور خوراکی مصرف شود .

شکل – شکل یک سیستم انتقال پروتئین با استفاده از سوپر جاذب پر تخلخل[۱۶]

۹- لاستیک‌های متورم شونده آبی

نشت آب یکی از معضلات صنایع ساختمان است. یک کاربرد جدید سوپر جاذب‌ها لاستیک متورم شونده در آب است. این گروه از لاستیک‌ها یکی از محبوب‌ترین سوپر جاذب‌های چند ساز هستند که در کاربردهای ساختمانی به عنوان مواد آب بندی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

لاستیک‌های متورم شونده آبی پلیمرهایی هستند که حجمشان تا ۵/۱ برابر بوسیله جذب آب محیط اطراف افزایش می‌یابد. لاستیک‌های متورم شونده آبی اغلب بوسیله پراکندن ذرات پلیمر سوپر جاذب در لاستیک‌های معمولی مانند لاستیک طبیعی و EPDM تهیه می‌گردند. معمولاٌ برای افزایش بر هم کنش پلیمر سوپر جاذب آبدوست و لاستیک آب گریز از عوامل جفت کننده برای افزایش هم کنش بین پودر سوپر جاذب و ماتریس لاستیکی استفاده می‌گردد. اثر استفاده از عامل جفت‌کننده برای افزایش هم کنش بین پودر سوپر جاذب و ماتریس لاستیکی استفاده می‌گردد. اثر استفاده از عامل جفت‌کننده بر قدرت جذب جذب لاستیک در شکل زیر نشان داده شده است. چسبندگی نا کافی سطح مشترک موجب می‌شود که گرد سوپر جاذب از لاستیک جدا شود که طبعاٌ به خواص چند سازه صدمه می‌زند. چند سازه با آب، چند سازه متورم می‌شود و سدی محکم و غیر قابل نفوذ نسبت به نفوذ بیشتر آب ایجاد می‌کند. از موارد مصرف این ماده می‌توان به ساخت تونل‌ها اشاره کرد. لاستیک متورم شونده در دور تا دور هر بلوک قرار داده می‌شود از این طریق بلوک‌های مجاور کاملاٌ روی هم سوار می‌شود این چند سازه در ساختمان تونل مانش بین انگلیس و فرانسه استفاده شده است.

کاربرد دیگر لاستیک های متورم شوند آب در واشرها و قطعات خودرو از قبیل دردگیر شیشه‌ها اتومبیل است

شکل- اثر عامل جفت کننده بر جذب آب در چند سازه لاستیکی

۱۰- کاربرد سوپر جاذب در صنعت کابل

الف- نوار آب بندی

نوار آب بندی به وسیله پراکندن سوپر جاذب روی سوبسترا تهیه می‌شود. گرد سوپر جاذب همراه با یک ملاط مثل رزین SBS (استیرن- بوتادی ان- اسیترن) که اتصال قابل قبولی بین گرد سوپر جاذب و سوبسترا برقرار می‌کند روی سوبسترا پراکنده می‌شوند. سوبسترا معمولاٌ الیاف نبافته است تا انعطاف نوار تضمین شود. نوار از سه لایه تشکیل شده است.

• لایه زیرین شامل الیاف نبافته پلی استر

• لایه میانی شامل گرد سوپر جاذب و ملاط

• لایه رویی شامل الیاف نبافته پلی استر

پودر سوپر جاذب و ملاط به نسبت یک به یک مخلوط می شوند و روی لایه زیرین الیاف نبافته ریخته می شوند که این فرایند در شکل ۱-۱۲ نشان داده شده است.

شکل – فرایند تهیه نوار آب بندی

مخلوط در تونل در دمای بین ۱۳۰ تا °C150 کلوخه می شود در قسمت خروجی دستگاه لایه روی الیاف نبافته به لایه زیرین تحت فشار غلطک ها پرس می شود. نوار جاذب را می‌توان به پهنای مورد نیاز برید.

هنگامیکه آب به داخل نشت می‌کند و به نوار می رسد سوپر جاذب سریعاٌ متورم می‌شود و از نفوذ بیشتر آب جلوگیری می‌کند. بر اثر تورم سریع سوپر جاذب، حفره‌های ایجاد شده در کابل سریعاٌ بسته می‌شود از حرکت آب جلوگیری و باعث می‌شود که خسارت تنها محدود به آن نقطه باشد و در طول کابل انتشار نیابد.

ب- الیاف آب بندی

کاربرد الیاف آب بندی در مغزی کابل خیلی آسان‌تر است. این الیاف با دستگاه روی کابل پیچیده می‌شوند که عملیات خیلی تمیزی است. الیاف آب بندی امروزه در اشکال متنوعی در دسترس هستند. الیاف متورم شونده در آب بر پایه پلی آکریلیک اسید ساخته می‌شود و ساختمان شیمیایی آنها مشابه گردهای سوپر جاذب است. گستره وسیعی از الیاف با ضخامت و طول‌های مختلف در دسترس است.

 ۱۱- جذب رطوبت

علاوه بر ویژگی جذب آب، سوپر جاذب‌های پلیمری می‌توانند آب را در حالت بخار جذب کنند و بنابر این برای کنترل رطوبت قابل استفاده‌اند. شکل زیر جذب رطوبت سوپر جاذب پلی آکریلیک اسید وسیلیکاژل را در رطوبت های مختلف نشان می‌دهد. جذب رطوبت سوپر جاذب در شرایط پر رطوبت خیلی بیشتر از سیلیکاژل است. شیب تند در رطوبت نسبی بالا نشان دهنده حساسیت بیشتر سوپر جاذب به تغییرات رطوبت است. همچنین سوپر جاذب نسبت به سیلیکاژل به طور مؤثرتر جذب و دفع رطوبت را انجام می‌دهد.

شکل – مقایسه جذب رطوبت توسط سوپر جاذب و سیلیکاژل

 ۱۲- برف مصنوعی

از برف مصنوعی می‌توان برای آماده سازی پیست های اسکی استفاده کرد. برای تهیه برف مصنوعی سوپر جاذب دو راه وجود دارد. سوپر جاذب را تا حدود ۱۲۰-۱۰۰ بر سوپر با آب متورم می کنند. با ضخامت حدود ۱۵ سانتی متر روی یک سطح شیبدار پهن و با یک سیستم خشک کننده می‌نمایند. سپس ژل یخ زده به اندازه های مشخصی خرد می‌شود. در روش دیگر، سوپر جاذب را با آب، برف طبیعی، ذرات یخ مخلوط و بعد مخلوط حاصل را می‌کنند بهترین نتیجه هنگامیکه میزان سوپر جاذب ۵ در صد کل ترکیب است به دست می آید. نرم از پلی آکریلات جزئی شبکه‌ای شده به دست می آید در صورتی که برف سخت به وسیله کوپلیمریزاسیون آکریلیک اسید و آکریلامید و با افزایش میزان شبکه‌ای کننده حاصل می‌شود می‌تواند مستقیماٌ روی سطح اسکی ریخنه شود یا به وسیله تفنگ پهن شود.

۱۳- کیسه‌های جاذب آب برای جدا کردن آب از سوخت‌های هیدروکربنی و نفت

کیسه‌های جاذب آب با قرار دادن مقداری سوپر جاذب در یک کیسه ساخته می شوند. جنس کیسه یک ترکیب هیدروکربوری خنثی است که نسبت به آّب تراوا است. کیسه قادر به جذب لایه آب از نفت و سوخت های هیدروکربنی در کانتیرها است. این کیسه تا بیست بار قابلیت استفاده مجدد دارد.

۱۴- انفجار سنگ معدن

سوپر جاذب‌های آکریلیک اسید/ وینیل الکل به میزان ۵/۰-۵/۱ درصد به سنگ آهک اضافه می شود و یک عامل تخریب ایستایی در تخریب سنگ معدن ایجاد می‌کند. در بستر سنگ سوراخ هایی تشکیل و با این مواد پر می شود. هنگامیکه آب با سوپر جاذب تماس می‌یابد نیروی انبساط ایجاد شده باعث ویران شدن سنگ معدن می شود.

۱۵- عامل افزایش تیکسوتروپی در خمیر پلی وینیل کلرید

در کاربردهای متعددی لازم است که خمیر پلی ونیل کلرید خاصیت تیکسوتروپی داشته باشد. تیکسوتروپی یعنی با افزایش سرعت برش ویسکوزیته کاهش یابد. مشاهده شده که با افزایش ۱/۰ درصد وزنی سوپر جاذب به خمیر پلی ونیل کلرید باعث افزایش تیکسوتروپی می شود.

۱۶- حفظ تازگی میوه و سبزی بسته بندی شده

فیلم پلی اتیلنی یا اتیل وینیل استات با سوپر جاذب نشاسته پلی اکریلات مخلوط و با چسب اورتان پوشش داده می شود. این فرایند برای حفظ تازگی میوه و سبزی بسته بندی شده مفید است.

۱۷- خوشبو کردن هوا

ماده خوشبو کننده هوا بوسیله پراکندن فتالوسیانین اکتاکربوکسیلیک اسید روی سوپر جاذب تهیه می‌شود. استفاده از این ماده به خصوص هنگامیکه هوا حاوی مرکاپتان، هیدروژن سولفید و آمونیاک باشد مفید است.

۱۸- ژل های مخصوص آتش نشانی

ژل مایع مورد مصرف در آتش نشانی محتوی آب، سوپر جاذب، فیلر غیر معدنی نا محلول در آب مثل (اکسید تیتان، آلومینا) و معمولاٌ یک رنگ در آّب است. ژل مایع برای اینکه توسط سیستم آب پاش اتوماتیک اسیدی شود با سیلیکا و پلیمر متورم شونده در آب به وسیله پلی (اتیلن گیکول) مونو اتر پوشش داده شده مخلوط می شود. این پوشش تماس پلیمر با آب را در کوتاه مدت به تأخیر می اندازد که برای پراکندگی یکنواخت لازم است.

۱۹- افزایش جذب آب اسفنج های اوره تان

اسفنج های پلی اوره تان اغلب جذب آب ضعیفی دارند. بکارگیری سوپر جاذب باعث ظرفیت نگهداری مایع در اسفنج می شود. سوپر جاذب به میزان ۵-۱۰ درصد به فرمولاسیون پلی اوره تان شامل پلی ال، دی ایزوسیانات، کاتالیست مناسب، و آب به عنوان عامل اسفنج اضافه می شود. اضافه کردن کربنات های آلی باعث کاهش ویسکوزیته مخلوط می شود.

۲۰- افزایش جذب آب الیاف مصنوعی

افزایش جذب آب الیاف مصنوعی مثل رایون و هیدروکسی الکیل سلولز به وسیله تزریق درصد در سوپر جاذب آکریلیک به محلول ویسکوز قابل استفاده به دست می‌آید. ویسکوز در یک محیط اسیدی اکسترود و سپس کشیده و در یک محیط بازی قرار داده می‌گیرد گروه‌های کربوکسیلیک سوپر جاذب به گروه های نمکی تبدیل شوند.

۲۱- کاربردهای بیولوژیکی

از گرید خوراکی پلی اکریلیک اسید می توان در ساخت برخی داروها که وارد بدن و جریان خون می شوند و همچنین در مواردی که تماس مستقیم با پوست وجود دارد، استفاده نمود.

بر اساس نوع داروی مورد استفاده می توان از ترکیبات خاص پلی اکریلیک اسیدو مشتقاتش استفاده نمود. متداولترین SAP مورد استفاده در زمینه کاربردهای بیولوژیکی  ، پلی ۲- ئیدروکسی اتیل متاکریلات است که با نام تجاری PHEMA شناخته شده است

از این پلیمرها در ساخت پوشش های ضد رطوبت مورد استفاده در بیمارستانها،دستمال های بهداشتی یک بار مصرف نیز استفاده می شود.

در ساخت بعضی ترکیبات دارویی نیز از گرید خاصی از این پلیمرها استفاده می شود، تا روند آزاد شدن دارو در بدن(Drug  delivery)  را کنترل نماید

۲۲- سوپر جاذبها در صنایع غذایی

ورق و فیلم SAP  جهت جذب آب گوشت و مرغ  و بسته بندی سایر محصولات  غذایی مورد استفاده قرار می گیرد.

بعنوان مثال محصول تولیدی Stockhausen با نام تجاری ۱۰۰ FAVOR PAC قادر است ۷۵ برابر وزنش مایع جذب نموده و در فشار معمولی آن را نگهدارد .

از پودر سوپر جاذب که درون کیسه ای تراوا قرار می‌گیرد یا ورقهای جاذب برای جذب خود بسته‌بندی گوشت و مرغ استفاده می شود.

با آنکه مواد هیدروژلی در اواخر دهه ۱۹۵۰ در آمریکا پی ‏نهاده شد و برای بسیاری از کاربردها از جمله عوامل نگهداری آب در کشاورزی و کمک به اطفاء حریق طراحی گردید، لیکن گسترش این مواد در مقیاس گسترده صنعتی به اوایل دهه ۱۹۸۰ بر می‏گردد که در ژاپن این مواد در زمینه بهداشت فردی به کار رفت. در آن سالها معلوم شد که این مواد می‏توانند از نظر قیمت و کیفیت به عنوان جانشین بخش عمده ای از مواد سنتی فلاف پنبه در پوشک بچه به کار روند (اکنون حدود یک سوم وزن پوشک بچه را سوپرجاذب تشکیل می دهد). بدین ترتیب سوپرجاذبها تحول بزرگی در صنایع بهداشت فردی، به ویژه پوشک بچه و نوار بهداشتی ایجاد کردند. اکنون شرکتهای زیادی در اروپا، آسیا (به ویژه ژاپن و کره جنوبی) و آمریکا محصولات متنوع این رزینها را عمدتاً برای کاربردهای بهداشتی تولید می‏کنند. کاربردهای بهداشتی بیش از ۹۰ درصد تولید و مصرف سوپرجاذبها را به خود اختصاص می دهند. این روند مصرف همچنان رو به افزایش است به طوری که اکنون مصرف جهانی سوپر جاذب، به بیش از یک و نیم میلیون تن در سال رسیده است.

به طور کلی، کاربردهای هیدروژل های سوپرجاذب پایه بهداشتی را می توان به طریق زیر برشمرد:

پوشک بچه

نوار بهداشتی بانوان

پوشک بزرگسالان و سالمندانی که دچار ادرار غیر ارادی هستند

• پَدهای کوچک شبیه کیسه چای، حاوی سوپرجاذب، مورد استفاده در بسته بندی گوشت و محصولات مشابه جهت جذب خونابه و جلوگیری از نشت و ایجاد آلودگی

• پَدهای استریل جذب کننده خون و ترشحات ایجاد شده در هنگام اعمال جراحی

سوپرجاذب پایه بهداشتی در مواردی مانند زیر،که می تواند استفاده یک بار مصرف تلقی شود، به جای سوپرجاذب پایه کشاورزی قابل استفاده است و یا قابل جایگزینی با بخشی از مواد نگهدارنده آب می باشد: پرورش نهال و انتقال نهال، همراه با کاهش شدید تلفات نهال، کاشت و داشت گل ها، گیاهان و محصولات گلخانه ای، کشت هیدروپونیک، و کشت قارچ. یکی از علل اصلی چنین امکانی این است که قیمت جهانی آن در حدود یک سوم تا یک چهارم قیمت سوپرجاذب پایه کشاورزی است.

پلیمرهای فوق جاذب که می توانند تا چهل برابر وزن خود آب جذب نمایند بر اساس کراس لینک شدن با پلی سدیم آکریلات عمل می‌کنند. بزرگترین بازار مصرف این ترکیبات با توجه به برخورداری از خواص بسیار خوب جذبی، در تهیه پوشک‌های یکبار مصرف نوزادان، تشک‌های افراد شب ادراری و نوارهای بهداشتی می باشد.

پیش بینی می‌شود طی دهه‌های آینده با توجه به پیر شدن جمعیت جهان، مصرف ترکیبات فوق جاذب افزایش یابد. سایر بازارهای مصرف ترکیبات فوق جاذب در تهیه کودهای کشاورزی، باتری‌های الکتریکی، عایق کابل و صنایع دارویی می باشد.