طُوّرت البوليمرات فائقة الامتصاص في أواخر ستينيات القرن الماضي. في عام ١٩٦١، قام معهد الأبحاث الشمالي التابع لوزارة الزراعة الأمريكية بتطعيم النشا بالأكريلونيتريل لأول مرة لإنتاج كوبوليمر تطعيم نشا الأكريلونيتريل HSPAN الذي تفوق في كفاءته على المواد التقليدية الماصة للماء. في عام ١٩٧٨، تولّت شركة سانيو الكيميائية اليابانية المحدودة زمام المبادرة في استخدام البوليمرات فائقة الامتصاص في الحفاضات التي تُستعمل لمرة واحدة، الأمر الذي جذب انتباه العلماء من جميع أنحاء العالم. في أواخر سبعينيات القرن الماضي، اقترحت شركة UCC الأمريكية ربط بوليمرات أكسيد الأوليفين المختلفة بالمعالجة الإشعاعية، وصنعت بوليمرات فائقة الامتصاص غير أيونية بقدرة امتصاص للماء تصل إلى ٢٠٠٠ مرة، مما فتح المجال أمام تصنيع البوليمرات فائقة الامتصاص غير الأيونية. في عام ١٩٨٣، استخدمت شركة سانيو للكيماويات اليابانية أكريلات البوتاسيوم مع مركبات دايين مثل ميثاكريل أميد لبلمرة البوليمرات فائقة الامتصاص. بعد ذلك، أنتجت الشركة باستمرار أنظمة بوليمرات فائقة الامتصاص متنوعة مكونة من حمض بولي أكريليك مُعدّل وبولي أكريلاميد. في نهاية القرن الماضي، طوّر علماء من مختلف البلدان البوليمرات فائقة الامتصاص بشكل متتابع وساهموا في تطويرها بسرعة في جميع أنحاء العالم. في الوقت الحاضر، تُشكّل مجموعات الإنتاج الرئيسية الثلاث، وهي اليابان شوكوباي وسانيو للكيماويات وستوكهاوزن الألمانية، كيانًا ثلاثي الأرجل. تسيطر هذه المجموعات على ٧٠٪ من السوق العالمية اليوم، وتُجري عمليات دولية مشتركة من خلال التعاون التقني لاحتكار سوق المنتجات الراقية في جميع دول العالم. الحق في بيع البوليمرات فائقة الامتصاص. تتميز البوليمرات فائقة الامتصاص بمجموعة واسعة من الاستخدامات وآفاق تطبيق واسعة جدًا. في الوقت الحاضر، لا يزال استخدامها الرئيسي هو المنتجات الصحية، حيث تُمثل حوالي ٧٠٪ من إجمالي السوق.
بفضل قدرة امتصاصه العالية للماء وأدائه الممتاز في الاحتفاظ به، يُطبّق راتنج بولي أكريلات الصوديوم فائق الامتصاص على نطاق واسع كعامل احتباس ماء في التربة في الزراعة والغابات. بإضافة كمية صغيرة من بولي أكريلات الصوديوم فائق الامتصاص إلى التربة، يُمكن تحسين معدل إنبات بعض أنواع الفاصوليا ومقاومة براعمها للجفاف، وتعزيز نفاذية الهواء للتربة. بالإضافة إلى ذلك، بفضل خصائصه المُحبّة للماء ومقاومته الممتازة للضباب والتكثف، يُمكن استخدامه كمواد تغليف جديدة. يحافظ غشاء التغليف المصنوع من الخصائص الفريدة للبوليمر فائق الامتصاص على نضارة الطعام بفعالية. كما يُمكن أن تزيد إضافة كمية صغيرة من البوليمر فائق الامتصاص إلى مستحضرات التجميل من لزوجة المستحلب، وهو مُكثّف مثالي. بفضل خصائص البوليمر فائق الامتصاص الذي يمتص الماء فقط دون الزيوت أو المذيبات العضوية، يُمكن استخدامه كعامل تجفيف في الصناعة.
نظراً لكون البوليمرات فائقة الامتصاص غير سامة، وغير مهيجة لجسم الإنسان، ولا تسبب آثاراً جانبية، ولا تُسبب تخثراً للدم، فقد استُخدمت على نطاق واسع في المجال الطبي في السنوات الأخيرة. على سبيل المثال، تُستخدم في المراهم الموضعية عالية المحتوى المائي والمريحة الاستخدام؛ وفي إنتاج الضمادات الطبية وكرات القطن التي تمتص النزيف والإفرازات الناتجة عن العمليات الجراحية والإصابات، وتمنع التقيح؛ وفي إنتاج عوامل مضادة للبكتيريا تُمرر الماء والأدوية دون الكائنات الدقيقة. كما تُستخدم في الجلد الصناعي المُعْدِي، إلخ.
مع تطور العلوم والتكنولوجيا، ازداد الاهتمام بحماية البيئة. إذا وُضع البوليمر فائق الامتصاص في كيس قابل للذوبان في مياه الصرف الصحي، وغُمِر الكيس في مياه الصرف الصحي، فإنه يمتص السائل بسرعة عند ذوبانه، مما يُجمّد مياه الصرف الصحي.
في صناعة الإلكترونيات، تُستخدم البوليمرات فائقة الامتصاص أيضًا كمستشعرات للرطوبة، وأجهزة قياس الرطوبة، وكاشفات لتسرب المياه. كما تُستخدم كممتزات لأيونات المعادن الثقيلة ومواد ماصة للزيوت.
باختصار، البوليمر فائق الامتصاص هو نوع من المواد البوليمرية ذات نطاق استخدامات واسع جدًا. ويحمل التطوير النشط لراتنج البوليمر فائق الامتصاص إمكانات سوقية هائلة. وفي ظل ظروف الجفاف وقلة هطول الأمطار في معظم أنحاء شمال بلدي هذا العام، تُعدّ كيفية تعزيز استخدام البوليمرات فائقة الامتصاص واستخدامها مهمة ملحة تواجه علماء وفنيي الزراعة والغابات. وفي إطار تنفيذ استراتيجية التنمية الغربية، وفي إطار العمل على تحسين التربة، يتم العمل بنشاط على تطوير وتطبيق الوظائف العملية المتعددة للبوليمرات فائقة الامتصاص، والتي تحقق فوائد اجتماعية واقتصادية ملموسة. تغطي شركة تشوهاي ديمي للكيماويات مساحة تزيد عن 30,000 متر مربع. وهي متخصصة في البحث والتطوير وإنتاج المنتجات المتعلقة بالمواد فائقة الامتصاص (SAP). وهي أول شركة محلية تعمل في مجال الراتنجات فائقة الامتصاص التي تجمع بين البحث العلمي والإنتاج والمبيعات والخدمات التقنية، وهي شركات ذات تكنولوجيا عالية. وتتمتع الشركة بحقوق ملكية فكرية مستقلة، وقدرات بحث وتطوير قوية، وتُطلق منتجات جديدة باستمرار. يندرج المشروع ضمن "خطة الشعلة" الوطنية، وقد أشادت به الحكومات الوطنية والإقليمية والبلدية عدة مرات.
مجال التطبيق
1. التطبيقات في الزراعة والبستنة
يُطلق على الراتنج فائق الامتصاص المستخدم في الزراعة والبستنة أيضًا اسم عامل الاحتفاظ بالماء ومُحسِّن التربة. تعاني بلدي من نقص حاد في المياه في العالم، لذلك، يزداد استخدام عوامل الاحتفاظ بالماء أهميةً. في الوقت الحاضر، طورت أكثر من اثني عشر معهدًا بحثيًا محليًا منتجات راتنج فائق الامتصاص للحبوب والقطن والزيت والسكر، والتبغ والفواكه والخضروات والغابات وأكثر من 60 نوعًا من النباتات، وتتجاوز مساحة الترويج 70,000 هكتار، ويُستخدم الراتنج فائق الامتصاص في الشمال الغربي ومنغوليا الداخلية وأماكن أخرى للتحكم في الرمال والتشجير في مساحات كبيرة. الراتنجات فائقة الامتصاص المستخدمة في هذا الجانب هي بشكل رئيسي منتجات مترابطة من بوليمر الأكريلات المطعم بالنشا ومنتجات مترابطة من كوبوليمر الأكريلاميد والأكريلات، حيث تحول الملح من نوع الصوديوم إلى نوع البوتاسيوم. الطرق الرئيسية المستخدمة هي تجهيز البذور، والرش، والحفر، أو نقع جذور النباتات بعد خلطها بالماء لتكوين عجينة. في الوقت نفسه، يمكن استخدام الراتنج فائق الامتصاص لتغطية السماد ثم التسميد، مما يزيد من معدل استخدامه ويمنع الهدر والتلوث. كما تستخدم الدول الأجنبية الراتنج فائق الامتصاص كمواد تغليف تحافظ على نضارة الفواكه والخضراوات والأغذية.
٢. تُستخدم هذه المادة في التطبيقات الطبية والصحية بشكل رئيسي في الفوط الصحية، وحفاضات الأطفال، والمناديل، وأكياس الثلج الطبية؛ كما تُستخدم كمواد عطرية هلامية للاستخدام اليومي لتعديل الجو. كما تُستخدم كمادة طبية أساسية للمراهم والكريمات والمراهم الطبية والأدوية الموضعية، وغيرها، وتتميز بوظائف الترطيب والتكثيف وتسرب الجلد والتكتل. كما يمكن تحويلها إلى حامل ذكي يتحكم في كمية الدواء المُطلقة ووقت الإطلاق ومساحة الإطلاق.
3. التطبيق في الصناعة
يُستخدم الراتنج فائق الامتصاص لامتصاص الماء عند درجات حرارة عالية وإطلاقه عند درجات حرارة منخفضة لإنتاج عامل عازل للرطوبة الصناعية. في عمليات استخلاص النفط من حقول النفط، وخاصةً في حقول النفط القديمة، يُعد استخدام محاليل بولي أكريلاميد المائية فائقة الوزن الجزيئي لإزاحة النفط فعالاً للغاية. كما يُمكن استخدامه لتجفيف المذيبات العضوية، وخاصةً المذيبات العضوية منخفضة القطبية. كما تُستخدم مُكثِّفات صناعية، ودهانات قابلة للذوبان في الماء، وغيرها.
4.التطبيق في البناء
المادة سريعة التورم المستخدمة في مشاريع الحفاظ على المياه هي عبارة عن راتينج فائق الامتصاص، والذي يستخدم بشكل أساسي في سد أنفاق السدود خلال مواسم الفيضانات، وسد المياه للمفاصل الجاهزة للأقبية والأنفاق والمترو؛ يستخدم في مشاريع معالجة مياه الصرف الصحي في المناطق الحضرية والتجريف. يتم تجميد الطين لتسهيل الحفر والنقل.
وقت النشر: ٨ ديسمبر ٢٠٢١