البوليمرات فائقة الامتصاص (SAP)، المعروفة أيضًا باسم الراتنجات فائقة الامتصاص، هي فئة من المواد البوليمرية الوظيفية القادرة على امتصاص الماء بكميات تتراوح من عدة مئات إلى عدة آلاف من أمثال وزنها. وتشمل أنواعها الرئيسية مشتقات النشا، ومشتقات السليلوز، والبوليمرات القائمة على حمض البولي أكريليك. ووفقًا لموادها الخام، يمكن تصنيف هذه البوليمرات إلى بوليمرات طبيعية معدّلة وراتنجات اصطناعية بالكامل. وتُستخدم على نطاق واسع في مجالات شتى، منها الاحتفاظ بالماء في الزراعة، ومنتجات النظافة مثل الحفاضات والفوط الصحية، والضمادات الطبية، وحفظ الأغذية، والعديد من التطبيقات الصناعية الأخرى.

الراتنجات فائقة الامتصاص مواد ماصة متخصصة تتميز بقدرتها على امتصاص الماء بما لا يقل عن عدة مئات من أمثال وزنها. وبوصفها فئة مهمة من المواد البوليمرية الوظيفية، فإنها تتمتع بقدرة استثنائية على امتصاص الماء. وعلى الرغم من أنها غير قابلة للذوبان في الماء، فإنها تستطيع امتصاص كميات كبيرة منه والانتفاخ لتكوين هلاميات عالية الترطيب. وتتمثل خصائصها الرئيسية في قدرتها المتميزة على امتصاص الماء والاحتفاظ به.

تصنيف البوليمرات فائقة الامتصاص (SAPs)

1. التصنيف حسب مصدر المواد الخام

يمكن تقسيم البوليمرات فائقة الامتصاص إلى ست فئات رئيسية وفقًا لمصادر موادها الخام:

• الفئة القائمة على النشا: تشمل البوليمرات المشتركة المطعّمة بالنشا، والنشا المكربوكسي ميثيلي، والنشا المفسفر، وزانثات النشا، ومشتقات أخرى.

• الفئة القائمة على السليلوز: تشمل السليلوز المطعّم، والسليلوز المكربوكسي ميثيلي، والسليلوز المهدرج بالبروبيلين، وزانثات السليلوز، ومشتقات ذات صلة.

• فئة البوليمرات الاصطناعية: تشمل البولي أكريلات، وكحولات البولي فينيل، وأكاسيد البولي ألكيلين، والبوليمرات غير العضوية، ومواد اصطناعية أخرى.

• الفئة القائمة على البروتين: تشمل بروتينات الصويا، وبروتينات الحرير، والغلوتين، ومواد أخرى مشتقة من البروتين.

• مواد طبيعية أخرى ومشتقاتها: تشمل البكتين، وحمض الألجينيك، والكيتوسان، والهيبارين، ومواد مماثلة.

• المخاليط والمواد المركبة: تشمل مخاليط من بوليمرات فائقة الامتصاص مختلفة، وكذلك المواد المركبة التي تجمع بين البوليمرات فائقة الامتصاص والهلاميات غير العضوية أو المواد العضوية.

2. التصنيف حسب طريقة إضفاء المحبة للماء

وفقًا للطرق المستخدمة لإدخال خصائص المحبة للماء أو تعزيزها، يمكن تصنيف SAPs إلى أربعة أنواع:

1. بلمرة المونومرات المحبة للماء: تشمل الأمثلة البولي أكريلات، والبولي أكريلاميدات، والبوليمرات المشتركة من حمض الأكريليك والأكريلاميد.

2. الكربوكسي ميثلة أو الكربوكسي ألكلة للبوليمرات الكارهة للماء أو ضعيفة المحبة للماء: تشمل الأمثلة كربوكسي ميثلة النشا أو السليلوز، وتفاعل كحول البولي فينيل مع أنهيدريد المالييك.

3. بلمرة تطعيم المونومرات المحبة للماء على البوليمرات الكارهة للماء أو ضعيفة المحبة للماء: تشمل الأمثلة بوليمرات النشا المطعّمة بالبولي أكريلات، والنشا المطعّم بالبولي أكريلاميد، والسليلوز المطعّم بالبولي أكريلات، والبوليمرات المشتركة المطعّمة من النشا وحمض الأكريليك والأكريلاميد.

4. التحلل المائي للجزيئات الكبيرة التي تحتوي على مجموعات سيانو أو إستر أو أميد: تشمل الأمثلة التحلل المائي للنشا المطعّم ببولي أكريلونيتريل، والبوليمرات المشتركة من الأكريلات وأسيتات الفينيل، والبولي أكريلاميد.

3. التصنيف حسب طريقة الربط التشابكي

استنادًا إلى آلية الربط التشابكي، يمكن تصنيف SAPs إلى أربعة أنواع:

1. الربط التشابكي باستخدام عوامل الربط التشابكي: تُربط البوليمرات القابلة للذوبان في الماء بعوامل تحتوي على مجموعات وظيفية تفاعلية متعددة، أو أيونات فلزية متعددة التكافؤ، أو عوامل ربط تشابكي بوليمرية.

2. الربط التشابكي الذاتي: تخضع بعض المواد، مثل البولي أكريلات والبولي أكريلاميدات، للبلمرة أو لتفاعلات تؤدي إلى الربط التشابكي الذاتي.

3. الربط التشابكي المستحث بالإشعاع: يمكن ربط بوليمرات مثل كحول البولي فينيل وأكاسيد البولي ألكيلين تشابكيًا عند تعريضها للإشعاع.

4. إدخال مجموعات كارهة للماء أو تراكيب بلورية في البوليمرات القابلة للذوبان في الماء: فعلى سبيل المثال، يمكن أن تؤدي أسترة حمض البولي أكريليك بكحولات طويلة السلسلة تحتوي على 12–20 ذرة كربون إلى إنتاج بوليمرات غير قابلة للذوبان ذات قدرة عالية على امتصاص الماء.

4. طرق تصنيف أخرى

يمكن أيضًا تصنيف البوليمرات فائقة الامتصاص وفقًا لشكلها الفيزيائي وطريقة تحضيرها وقابليتها للتحلل.

1. حسب الشكل الفيزيائي: يمكن تصنيف SAPs إلى مساحيق وألياف وأغشية أو صفائح وكريات مجهرية.

2. حسب طريقة التحضير: يستند التصنيف إلى عمليات مثل البلمرة الاصطناعية والربط التشابكي، والكربوكسي ميثلة، والبلمرة المشتركة بتطعيم النشا، والبلمرة المشتركة بتطعيم السليلوز.

3. حسب قابلية التحلل: يمكن تقسيم SAPs إلى أنواع غير قابلة للتحلل وأنواع قابلة للتحلل. وتشمل المنتجات غير القابلة للتحلل تلك القائمة على أكريلات الصوديوم وميثيل ميثاكريلات، بينما تشمل المنتجات القابلة للتحلل البوليمرات المشتركة المطعّمة المشتقة من بوليمرات طبيعية مثل النشا والسليلوز.