Суперабсорбент полимерлер (SAP), сондай-ақ суперабсорбент шайырлар деп аталатын, өз салмағынан бірнеше жүзден бірнеше мың есеге дейінгі мөлшерде суды сіңіре алатын функционалды полимерлік материалдар тобына жатады. Негізгі түрлеріне крахмал туындылары, целлюлоза туындылары және полиакрил қышқылы негізіндегі полимерлер кіреді. Шикізатына қарай бұл полимерлер модификацияланған табиғи полимерлер және толық синтетикалық шайырлар болып жіктеледі. Олар ауыл шаруашылығында суды сақтау, жөргектер мен гигиеналық төсемдер сияқты гигиеналық өнімдер, медициналық таңғыштар, азық-түлікті сақтау және көптеген өнеркәсіптік қолданыстарды қоса алғанда, әртүрлі салаларда кеңінен пайдаланылады.

Суперабсорбент полимерлер — өз салмағынан кемінде бірнеше жүз есе артық суды сіңіре алатын қасиетімен ерекшеленетін арнайы сіңіргіш шайырлар. Функционалды полимерлік материалдардың маңызды класы ретінде олар суды сіңіру қабілетінің жоғары болуымен сипатталады. Суда ерімесе де, олар судың едәуір мөлшерін сіңіріп, ісініп, жоғары гидратталған гельдер түзеді. Олардың негізгі қасиеттері — суды сіңіру және ұстап тұру қабілетінің ерекше жоғары болуы.

Суперабсорбент полимерлердің (SAP) жіктелуі

1. Шикізат көзі бойынша жіктеу

Суперабсорбент полимерлерді шикізат көздеріне қарай алты негізгі санатқа бөлуге болады:

• Крахмал негізіндегі топ: крахмалдың телімдік сополимерлерін, карбоксиметилденген крахмалды, фосфорланған крахмалды, крахмал ксантатын және басқа туындыларын қамтиды.

• Целлюлоза негізіндегі топ: телімделген целлюлозаны, карбоксиметилденген целлюлозаны, гидроксипропилденген целлюлозаны, целлюлоза ксантатын және соған қатысты туындыларды қамтиды.

• Синтетикалық полимерлер тобы: полиакрилаттарды, поливинил спирттерін, полиалкилен оксидтерін, бейорганикалық полимерлерді және басқа синтетикалық материалдарды қамтиды.

• Ақуыз негізіндегі топ: соя ақуыздарын, жібек ақуыздарын, глютенді және ақуыздан алынатын басқа материалдарды қамтиды.

• Басқа табиғи заттар және олардың туындылары: пектинді, альгин қышқылын, хитозанды, гепаринді және осыған ұқсас материалдарды қамтиды.

• Қоспалар мен композиттер: әртүрлі суперабсорбент полимерлердің қоспаларын, сондай-ақ суперабсорбент полимерлерді бейорганикалық гельдермен немесе органикалық заттармен біріктіретін композиттерді қамтиды.

2. Гидрофильдендіру әдісі бойынша жіктеу

Гидрофильді қасиеттерді енгізу немесе күшейту әдістеріне қарай SAP төрт түрге жіктеледі:

1. Гидрофильді мономерлерді полимерлеу: мысалдарына полиакрилаттар, полиакриламидтер және акрил қышқылы мен акриламидтің сополимерлері жатады.

2. Гидрофобты немесе әлсіз гидрофильді полимерлерді карбоксиметилдеу немесе карбоксиалкильдеу: мысалдарына крахмал мен целлюлозаны карбоксиметилдеу және поливинил спиртінің малеин ангидридімен реакциясы жатады.

3. Гидрофобты немесе әлсіз гидрофильді полимерлерге гидрофильді мономерлерді телімдік полимерлеу: мысалдарына крахмал-g-полиакрилат, крахмал-g-полиакриламид, целлюлоза-g-полиакрилат және крахмал–акрил қышқылы–акриламид телімдік сополимерлері жатады.

4. Циано-, эфирлік немесе амидтік топтары бар макромолекулаларды гидролиздеу: мысалдарына крахмал-g-полиакрилонитрилді, акрилат–винилацетат сополимерлерін және полиакриламидті гидролиздеу жатады.

3. Кеңістіктік тігілу әдісі бойынша жіктеу

Кеңістіктік тігілу механизміне қарай SAP төрт түрге бөлінеді:

1. Тігуші агенттерді пайдаланып кеңістіктік тігу: суда еритін полимерлер бірнеше реактивті функционалдық топтары бар агенттермен, көп валентті металл иондарымен немесе полимерлік тігуші агенттермен кеңістіктік тігіледі.

2. Өздігінен кеңістіктік тігілу: полиакрилаттар мен полиакриламидтер сияқты кейбір заттар өздігінен кеңістіктік тігілуге әкелетін полимерлену немесе реакцияларға түседі.

3. Сәулелендіру арқылы кеңістіктік тігу: поливинил спирті мен полиалкилен оксидтері сияқты полимерлерді сәулелендіру арқылы кеңістіктік тігуге болады.

4. Суда еритін полимерлерге гидрофобты топтарды немесе кристалдық құрылымдарды енгізу: мысалы, құрамында 12–20 көміртек атомы бар ұзын тізбекті спирттермен полиакрил қышқылын этерификациялау нәтижесінде суды сіңіру қабілеті жоғары, ерімейтін полимерлер алуға болады.

4. Басқа жіктеу әдістері

Суперабсорбент полимерлерді физикалық пішініне, дайындау әдісіне және ыдырағыштығына қарай да жіктеуге болады.

1. Физикалық пішіні бойынша: SAP ұнтақтар, талшықтар, үлдірлер немесе парақтар және микросфералар болып бөлінеді.

2. Дайындау әдісі бойынша: жіктеу синтетикалық полимерлеу және кеңістіктік тігу, карбоксиметилдеу, крахмалдың телімдік сополимерленуі және целлюлозаның телімдік сополимерленуі сияқты үдерістерге негізделеді.

3. Ыдырағыштығы бойынша: SAP ыдырамайтын және ыдырайтын түрлерге бөлінеді. Ыдырамайтын өнімдерге натрий акрилаты мен метилметакрилат негізіндегі өнімдер, ал ыдырайтын өнімдерге крахмал мен целлюлоза сияқты табиғи полимерлерден алынатын телімдік сополимерлер жатады.