Superabsorbierendes Polymer

Superabsorberpulver

Superabsorber (Superabsorbent Polymers, SAP) werden Kunststoffe genannt, die in der Lage sind, ein Vielfaches ihres Eigengewichts - bis zum 1000-fachen - an Flüssigkeiten (meist Wasser bzw. destilliertes Wasser) aufzusaugen. Dabei ist jedoch zu beachten, dass der Superabsorber beispielsweise in Babywindeln eine geringere Menge an Flüssigkeit aufnehmen kann, da es sich hierbei nicht um Wasser bzw. VE-Wasser / dest. Wasser handelt, sondern um eine salzhaltige Lösung (Urin).

Das Produkt kommt als weißes, grobkörniges Pulver mit Partikelgrößen von 100 - 1.000 µm (= 0,1 - 1,0 mm) zum Einsatz. Es findet größtenteils in Babywindeln, jedoch auch in Produkten für die Damenhygiene, der Inkontinenzversorgung, in Verbandmaterial und in geringen Mengen auch in Kabelummantelungen für Tiefseeleitungen Verwendung. Es etablieren sich jedoch auch nach und nach andere Anwendungszwecke, wie z. B. als Schlafunterlage in sog. Gelbetten und Superabsorber als Hilfsmittel zur Brandbekämpfung oder als Zusatz für Pflanzenerde, um dauerhaft Wasser zu speichern. Hierbei kommt jedoch wegen der besseren Umweltverträglichkeit kalilaugeneutralisierte Acrylsäure zum Einsatz. Große Hersteller für Superabsorber sind unter anderem die BASF SE, Evonik Stockhausen GmbH, oder Nippon Shokubai. Große Superabsorberabnehmer sind z. B. Procter & Gamble, Kimberly-Clark oder SCA, in Deutschland Paul Hartmann AG, ONTEX GmbH.

Chemisch handelt es sich bei dem Superabsorber um ein Copolymer aus Acrylsäure (Propensäure, C₃H₄O₂) und Natriumacrylat (Natriumsalz der Acrylsäure, NaC₃H₃O₂), wobei das Verhältnis der beiden Monomere zueinander variieren kann. Zusätzlich wird ein so genannter Kernvernetzer (Core-Cross-Linker, CXL) der Monomerlösung zugesetzt, der die gebildeten langkettigen Polymermoleküle stellenweise untereinander durch chemische Brücken verbindet (sie "vernetzt"). Durch diese Brücken wird das Polymer wasserunlöslich. Beim Eindringen von Wasser oder wässrigen Salzlösungen in den Polymerpartikel quillt er auf und strafft auf molekularer Ebene dieses Netzwerk - das Wasser kann ohne Hilfe nicht mehr entweichen.

Nach heutigem Entwicklungsstand nennt man das Produkt in dieser Form "Basispolymer", da im Laufe der Jahre die Anforderungen an den Superabsorber gewachsen sind und weitere Veredelungsschritte angewandt werden. Als wichtigster sei hier nur die so genannte Oberflächen-Nachvernetzung (Surface-Cross-Linking, SXL) genannt. Dabei wird eine weitere Chemikalie auf die Oberfläche eines jeden Partikels aufgebracht, und durch eine unter Hitze stattfindende Reaktion wird ein zweites Netzwerk nur auf der äußeren Schicht des Korns geknüpft. Dieses verhindert durch eine ebenfalls eintretende Straffung bei Flüssigkeitsabsorption selbst unter Druck ein Entweichen der aufgenommenen Lösung - wichtig für eine Windel, die nicht wieder auslaufen soll, wenn das Baby sich mit seinem Körpergewicht darauf setzt.

In der Erprobungsphase befinden sich Superabsorber zur Erhöhung der Wasserspeicherkapazität von Böden. Auch an der alternativen Herstellung von Superabsorbern aus Stärke als nachwachsendem Rohstoff wird geforscht.

Literatur

• Frederic L. Buchholz, Andrew T. Graham (Hrsg.): Modern Superabsorbent Polymer Technology. Wiley-VCH, New York 1998 ISBN 0-471-19411-5 (Englisch)
• Michael Zeuke: Superabsorber aus nachwachsenden Rohstoffen. Die gezielte Synthese mit nachwachsenden Rohstoffen. In: CHEMKON. Bd. 12, Nr. 4, 2005, doi:10.1002/ckon.200510029, S. 155-159

Weblinks

• ChemgaPedia-Lerneinheit zum Thema Superabsorber