I polimeri superassorbenti (SAP), chiamati anche resine superassorbenti, sono una categoria di materiali polimerici funzionali in grado di assorbire acqua in quantità da diverse centinaia a diverse migliaia di volte il proprio peso. I principali tipi comprendono derivati dell’amido, derivati della cellulosa e polimeri a base di acido poliacrilico. In base alle materie prime, questi polimeri si classificano in polimeri naturali modificati e resine completamente sintetiche. Sono ampiamente utilizzati in vari settori, tra cui la ritenzione idrica in agricoltura, i prodotti per l’igiene come pannolini e assorbenti igienici, le medicazioni mediche, la conservazione degli alimenti e numerose applicazioni industriali.

I polimeri superassorbenti sono resine assorbenti speciali, caratterizzate dalla capacità di assorbire acqua in quantità pari ad almeno diverse centinaia di volte il proprio peso. In quanto importante classe di materiali polimerici funzionali, possiedono un’eccezionale capacità di assorbimento dell’acqua. Pur essendo insolubili in acqua, possono assorbirne grandi quantità e rigonfiarsi fino a formare gel altamente idratati. Le loro proprietà principali sono l’eccellente capacità di assorbire e trattenere l’acqua.

Classificazione dei polimeri superassorbenti (SAP)

1. Classificazione in base alla fonte delle materie prime

I polimeri superassorbenti si suddividono in sei categorie principali in base alla fonte delle materie prime:

• Serie a base di amido: comprende copolimeri di innesto dell’amido, amido carbossimetilato, amido fosforilato, xantato di amido e altri derivati.

• Serie a base di cellulosa: comprende cellulosa innestata, cellulosa carbossimetilata, cellulosa idrossipropilata, xantato di cellulosa e derivati correlati.

• Serie di polimeri sintetici: comprende poliacrilati, alcoli polivinilici, poli(ossidi di alchilene), polimeri inorganici e altri materiali sintetici.

• Serie a base di proteine: comprende proteine della soia, proteine della seta, glutine e altri materiali derivati dalle proteine.

• Altre sostanze naturali e relativi derivati: comprende pectina, acido alginico, chitosano, eparina e materiali simili.

• Miscele e compositi: comprende miscele di diversi polimeri superassorbenti e compositi che combinano polimeri superassorbenti con gel inorganici o sostanze organiche.

2. Classificazione in base al metodo di idrofilizzazione

In base ai metodi utilizzati per introdurre o potenziare le proprietà idrofile, i SAP si classificano in quattro tipi:

1. Polimerizzazione di monomeri idrofili: gli esempi comprendono poliacrilati, poliacrilammidi e copolimeri di acido acrilico e acrilammide.

2. Carbossimetilazione o carbossialchilazione di polimeri idrofobi o debolmente idrofili: gli esempi comprendono la carbossimetilazione dell’amido o della cellulosa e la reazione dell’alcol polivinilico con l’anidride maleica.

3. Polimerizzazione per innesto di monomeri idrofili su polimeri idrofobi o debolmente idrofili: gli esempi comprendono amido-graft-poliacrilato, amido-graft-poliacrilammide, cellulosa-graft-poliacrilato e copolimeri di innesto amido-acido acrilico-acrilammide.

4. Idrolisi di macromolecole contenenti gruppi ciano, estere o ammide: gli esempi comprendono l’idrolisi di amido-graft-poliacrilonitrile, copolimeri di acrilato e acetato di vinile e poliacrilammide.

3. Classificazione in base al metodo di reticolazione

In base al meccanismo di reticolazione, i SAP si suddividono in quattro tipi:

1. Reticolazione mediante agenti reticolanti: i polimeri idrosolubili vengono reticolati con agenti contenenti più gruppi funzionali reattivi, ioni metallici polivalenti o agenti reticolanti polimerici.

2. Autoreticolazione: alcune sostanze, come i poliacrilati e le poliacrilammidi, subiscono polimerizzazione o reazioni che determinano l’autoreticolazione.

3. Reticolazione indotta da radiazioni: polimeri come l’alcol polivinilico e i poli(ossidi di alchilene) possono essere reticolati mediante esposizione alle radiazioni.

4. Introduzione di gruppi idrofobi o strutture cristalline nei polimeri idrosolubili: per esempio, l’esterificazione dell’acido poliacrilico con alcoli a catena lunga contenenti 12–20 atomi di carbonio può produrre polimeri insolubili con elevata capacità di assorbimento dell’acqua.

4. Altri metodi di classificazione

I polimeri superassorbenti possono essere classificati anche in base alla forma fisica, al metodo di preparazione e alla degradabilità.

1. In base alla forma fisica: i SAP si suddividono in polveri, fibre, pellicole o fogli e microsfere.

2. In base al metodo di preparazione: la classificazione si basa su processi quali polimerizzazione sintetica e reticolazione, carbossimetilazione, copolimerizzazione per innesto dell’amido e copolimerizzazione per innesto della cellulosa.

3. In base alla degradabilità: i SAP si suddividono in tipi non degradabili e degradabili. Tra i prodotti non degradabili figurano quelli a base di acrilato di sodio e metil metacrilato, mentre tra i prodotti degradabili figurano i copolimeri di innesto derivati da polimeri naturali come l’amido e la cellulosa.