Histoire de la chimie des polymères super absorbants

April 15, 2021

Jusque dans les années 1980, les matériaux absorbant l'eau étaient des produits cellulosiques ou à base de fibres. Les choix étaient le papier de soie, le coton, l’éponge, et la pulpe de peluche. La capacité de rétention d’eau de ces types de matériaux n’est que de 20 fois leur poids – tout au plus.

Au début des années 1960, le département de l’Agriculture des États-Unis (USDA) menait des travaux sur les matériaux visant à améliorer la conservation de l’eau dans les sols. Ils ont développé une résine basée sur la greffe de polymère acrylonitrile sur l’épine dorsale des molécules d’amidon (c.-à-d. greffe d’amidon). Le produit hydrolysé de l’hydrolyse de ce co-polymère amidon-acrylonitrile a donné à l’absorption de l’eau plus de 400 fois son poids. En outre, le gel n’a pas libéré l’eau liquide de la façon dont les absorbants à base de fibres ne. Le polymère est devenu connu sous le nom de « Super Slurper ». L'USDA a donné le savoir-faire technique à plusieurs entreprises américaines pour le développement ultérieur de la technologie de base. Un large éventail de combinaisons de râpe a été essayé comprenant le travail avec l'acide acrylique, l'acrylamide, et l'alcool de polyvinyle (PVA).

Comme les entreprises japonaises ont été exclues par l'USDA, elles ont commencé des recherches indépendantes à l'aide de l'amidon, de la carboxyméthylcellulose (CMC), de l'acide acrylique, de l'alcool polyvinyle (AAC) et de l'anhydride maleique isobutylene (IMA).

Les premiers participants mondiaux au développement de la chimie super-absorbante comprenaient Dow Chemical, Hercules, General Mills Chemical, DuPont, National Starch & Chemical, Enka (Akzo), Sanyo Chemical, Sumitomo Chemical, Kao, Nihon Starch et Japan Explain.

Au début des années 1970, le polymère superabsorbent a été utilisé commercialement pour la première fois – non pas pour des applications de modification du sol comme prévu à l'origine – mais pour des produits hygiéniques jetables. Les premiers marchés de produits étaient les serviettes hygiéniques féminines et les produits d’incontinence pour adultes.

En 1978, Park Davis (d.b.a. Produits médicaux professionnels) utilisaient des polymères super absorbants dans les serviettes hygiéniques.

Le polymère super absorbant a été utilisé pour la première fois en Europe dans une couche pour bébé en 1982 lorsque Schickendanz et Beghin-Say ont ajouté le matériau au noyau absorbant. Peu de temps après, UniCharm a introduit des couches pour bébés super absorbants au Japon tandis que Proctor & Gamble et Kimberly-Clark aux États-Unis ont commencé à utiliser le matériel.

Le développement d’une technologie et d’une performance super absorbantes a été largement influencé par les demandes dans le segment de l’hygiène jetable. Les progrès réalisés dans les performances d’absorption ont permis le développement de la couche pour bébé ultra-mince qui utilise une fraction des matériaux – en particulier la pulpe de peluche – que les couches jetables plus tôt consommaient.

Au fil des ans, la technologie a progressé de sorte qu'il y a peu ou pas de polymère absorbant super greffe d'amidon utilisé dans les produits hygiéniques jetables. Ces super absorbants sont généralement des homopolymères acryliques inter-liés (habituellement neutralisés au sodium).

Les superabsorbents utilisés dans les applications d'amendements de sol ont tendance à être des copolymères acryliques-acrylamides interdépendants (habituellement neutralisés au potassium). Outre les polymères granulaires super absorbants, ARCO Chemical a développé une technologie de fibre super absorbante au début des années 1990. Cette technologie a finalement été vendue à Camelot Absorbents. Il y a des fibres super absorbantes disponibles dans le commerce aujourd’hui. Bien que nettement plus chères que les polymères granulaires, les fibres superabsorbent offrent des avantages techniques sur certains marchés de niche, y compris l'emballage par câble, les dispositifs médicaux et l'emballage des aliments.

Il se mélange avec le sol pour augmenter la capacité du sol à retenir l'eau (avec la forme de gel d'eau qui reste dans le sol pendant des mois) et à le mettre à la disposition des plantes. Ce sol amélioré libère facilement de l'humidité, ainsi que des nutriments solubles dans l'eau, pour planter des racines sur demande.

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