Les polymères superabsorbants (SAP), également appelés résines superabsorbantes, sont une catégorie de matériaux polymères fonctionnels capables d’absorber une quantité d’eau allant de plusieurs centaines à plusieurs milliers de fois leur propre poids. Les principaux types comprennent les dérivés de l’amidon, les dérivés de la cellulose et les polymères à base d’acide polyacrylique. Selon leurs matières premières, ces polymères peuvent être classés en polymères naturels modifiés et en résines entièrement synthétiques. Ils sont largement utilisés dans divers domaines, notamment la rétention d’eau dans les sols agricoles, les produits d’hygiène tels que les couches et les serviettes hygiéniques, les pansements médicaux, la conservation des aliments et de nombreuses applications industrielles.

Les polymères superabsorbants sont des résines absorbantes spécialisées, caractérisées par leur capacité à absorber une quantité d’eau équivalant à au moins plusieurs centaines de fois leur propre poids. En tant que classe importante de matériaux polymères fonctionnels, ils possèdent une capacité d’absorption de l’eau exceptionnelle. Bien qu’ils soient insolubles dans l’eau, ils peuvent en absorber de grandes quantités et gonfler pour former des gels fortement hydratés. Leurs principales propriétés sont leurs remarquables capacités d’absorption et de rétention de l’eau.

Classification des polymères superabsorbants (SAP)

1. Classification selon l’origine des matières premières

Les polymères superabsorbants peuvent être répartis en six grandes catégories selon l’origine de leurs matières premières :

• Série à base d’amidon : comprend les copolymères greffés d’amidon, l’amidon carboxyméthylé, l’amidon phosphorylé, le xanthate d’amidon et d’autres dérivés.

• Série à base de cellulose : comprend la cellulose greffée, la cellulose carboxyméthylée, la cellulose hydroxypropylée, le xanthate de cellulose et des dérivés apparentés.

• Série de polymères synthétiques : comprend les polyacrylates, les alcools polyvinyliques, les oxydes de polyalkylène, les polymères inorganiques et d’autres matériaux synthétiques.

• Série à base de protéines : comprend les protéines de soja, les protéines de soie, le gluten et d’autres matériaux dérivés de protéines.

• Autres substances naturelles et leurs dérivés : comprend la pectine, l’acide alginique, le chitosane, l’héparine et des matériaux similaires.

• Mélanges et composites : comprend les mélanges de différents polymères superabsorbants, ainsi que les composites associant des polymères superabsorbants à des gels inorganiques ou à des substances organiques.

2. Classification selon la méthode d’hydrophilisation

Selon les méthodes utilisées pour introduire ou renforcer les propriétés hydrophiles, les SAP peuvent être classés en quatre types :

1. Polymérisation de monomères hydrophiles : les polyacrylates, les polyacrylamides et les copolymères d’acide acrylique et d’acrylamide en sont des exemples.

2. Carboxyméthylation ou carboxyalkylation de polymères hydrophobes ou faiblement hydrophiles : la carboxyméthylation de l’amidon ou de la cellulose et la réaction de l’alcool polyvinylique avec l’anhydride maléique en sont des exemples.

3. Polymérisation par greffage de monomères hydrophiles sur des polymères hydrophobes ou faiblement hydrophiles : les copolymères greffés amidon-polyacrylate, amidon-polyacrylamide et cellulose-polyacrylate, ainsi que les copolymères greffés amidon-acide acrylique-acrylamide en sont des exemples.

4. Hydrolyse de macromolécules contenant des groupes cyano, ester ou amide : l’hydrolyse de l’amidon-g-polyacrylonitrile, des copolymères acrylate-acétate de vinyle et du polyacrylamide en sont des exemples.

3. Classification selon la méthode de réticulation

Selon le mécanisme de réticulation, les SAP peuvent être répartis en quatre types :

1. Réticulation à l’aide d’agents réticulants : les polymères hydrosolubles sont réticulés au moyen d’agents contenant plusieurs groupes fonctionnels réactifs, d’ions métalliques polyvalents ou d’agents réticulants polymériques.

2. Autoréticulation : certaines substances, telles que les polyacrylates et les polyacrylamides, subissent une polymérisation ou des réactions entraînant leur autoréticulation.

3. Réticulation induite par rayonnement : des polymères tels que l’alcool polyvinylique et les oxydes de polyalkylène peuvent être réticulés par exposition aux rayonnements.

4. Introduction de groupes hydrophobes ou de structures cristallines dans des polymères hydrosolubles : par exemple, l’estérification de l’acide polyacrylique avec des alcools à longue chaîne contenant de 12 à 20 atomes de carbone peut produire des polymères insolubles dotés d’une grande capacité d’absorption de l’eau.

4. Autres méthodes de classification

Les polymères superabsorbants peuvent également être classés selon leur forme physique, leur méthode de préparation et leur dégradabilité.

1. Selon la forme physique : les SAP peuvent se présenter sous forme de poudres, de fibres, de films ou de feuilles, et de microsphères.

2. Selon la méthode de préparation : la classification repose sur des procédés tels que la polymérisation et la réticulation synthétiques, la carboxyméthylation, la copolymérisation par greffage de l’amidon et la copolymérisation par greffage de la cellulose.

3. Selon la dégradabilité : les SAP peuvent être répartis en types non dégradables et dégradables. Les produits non dégradables comprennent ceux à base d’acrylate de sodium et de méthacrylate de méthyle, tandis que les produits dégradables comprennent les copolymères greffés dérivés de polymères naturels tels que l’amidon et la cellulose.