Süper Emici Polimer Nedir (SAP)

Süper emici malzemeler, büyük miktarlarda su veya sulu çözeltileri emebilen ve tutabilen maddelerdir. 

Süper emiciler (SAP, super absorbent polymer), ağırlıklarının birçok kezini sıvı emebilen plastiklerdir. Sıvının emilmesi üzerine, süper emici şişer ve bir hidrojel oluşturur. Düşük yoğunluklu polimerler genellikle daha yüksek bir emme kapasitesine sahiptir ve daha fazla şişer. Bazı SAP tipleri de daha yumuşak olup ve daha yüksek bir jelleşmeye sahiptir. 

Önceleri; süper emiciler, kimyasal olarak modifiye edilmiş nişasta ve selülozdan ve hepsi hidrofilik olan ve suya karşı yüksek bir afiniteye sahip olan poli (vinil alkol) PVA, poli (etilen oksit) PEO gibi diğer polimerlerden yapılmıştır. Kimyasal veya fiziksel olarak hafifçe çapraz bağlandıklarında, bu polimerler suda şişebilir ancak suda çözünmez yapıya sahiptir. 

Günümüzün süper emici polimerleri ise; maliyetine göre en iyi performansı verdiği kanıtlanmış kısmen nötrleştirilmiş, hafif çapraz bağlı poli (akrilik asit)'den üretilmektedir. Polimerler, hem kalite hem de ekonomik nedenlerle kurutulup, öğütülerek beyaz katı granüller halinde üretilirler. Böylece ıslandığında, bazı durumlarda ağırlıkça % 99'a kadar su emebilen, lastiksi bir jel gibi şişen maddeler elde edilir. 

Süper emici polimerler, tek kullanımlık bebek, çocuk, hasta ve hijyenik bezlerinin başarısındaki en önemli maddelerdir. Toz şeklindeki akrilik asit polimerleri, sıvıları kendi ağırlığının yüzlerce katına kadar hapsedebilir ve bunları basınç altında dahi tekrar dışarı sızdırmaz. 

Süper emici olarak da bilinen bu polimerler hidrofilik (suyu seven) özellik gösterir. Polimer zincirleri kuruyken birbirlerine dolaşık haldedir, sıvıyla temas ettiklerinde ise birbirlerinden uzaklaşırlar. Ancak zincirler birbirlerine çapraz bağlarla bağlandığı için çözünmezler. Bu sayede şişerek kendi ağırlıklarının birkaç yüz katı kadar sıvı tutabilirler. Bu polimerin tutabildiği sıvının miktarı monomerin yapısı, polimerdeki çapraz bağ yoğunluğu veya polimerin elektriksel yükü gibi polimerle ile ilgili özelliklerin yanı sıra polimerle temas eden sıvının iyon miktarına da bağlıdır. Örneğin süper emici bir polimer ağırlığının 800 katı kadar saf suyu tutabilirken musluk suyuna maruz kaldığında ağırlığının ancak 300 katı kadar su tutabilir. 

Süper emici polimer kullanım alanları. 

Hayatımızın hemen hemen her alanında süper emici polimerlere rastlamak mümkün. Öyle ki hazır bebek bezlerine sahip oldukları sıvı emme özelliğini veren dahi içlerindeki süper emici polimerlerdir. Yüksek miktarda sıvı tutabilen bu polimerler en çok bebek bezlerinde kullanılsa da tıbbi uygulamalardan tarım ve madenciliğe kadar pek çok alanda da görev alabiliyor. Çeşitli süper emici kullanım alanları: 

- Çevre düzenlemesi, çimlendirme yapay torf üretiminde 

- Köklendirme, fidecilikte 

- Sentetik kar, 

- Toprak+gübre karışımlarında 

- Topraksız tarımda ve dekoratif amaçlı 

- Çelenk ve buketlerdeki kesilmiş çiçeklerin uzun süre canlı tutulmasında 

- Bebek bezi, kadın bağı, günlük ped, yaşlı-hasta bezlerinde 

- Ameliyathanelerde, emici tamponlarda 

- Bandajlarda, kanı absorbe etmede, yavaş salınımlı ilaçlarda 

- Soğutucularda, buz kaplarında 

- Petrokimyada, 

- Madencilikte, 

- Atık suların absorbe edilmesi, ağır metal iyonlarının saklanmasında 

- Tünel, havuz gibi su yalıtımı gerektiren yerlerde 

- Yangın geciktiricilerde, 

- Elektrik kablolarının su ve alev yalıtımı 

- Et ve deniz ürünlerinin paketlerindeki su ve kanın emilmesinde, 

- Sebzelerin nemli tutulmasında, 

- Çeşitli kozmetik ürünlerinde. 

Süper Emici Polimerler Sıvıyı Nasıl Emer 

Bebek bezlerinde kullanılan süper emici polimerler sodyum poliakrilattır. Hidrofilik yani suyu seven bu polimerin yapısında sodyum (Na+) ve karboksilat (COO-) iyonları vardır. Nötr olan polimer, su ya da sulu çözeltilerle temas ettiğinde yapısındaki bu artı ve eksi yükler su molekülleriyle etkileşime girer. Çünkü su molekülü (H2O), hidrojen atomlarının üzerinde artı yükler, oksijen atomunun üzerinde ise eksi yükler yoğunlaştığı için polar yani kutuplu bir moleküldür. Bu durum su molekülleri arasındaki bağların kuvvetini artırırken suyun elektriksel olarak yüklü taneciklerle etkileşime girmesini de sağlar. Suyun oksijen atomuyla etkileşime giren Na+ iyonları suda çözünerek zincirden ayrılır. Polimer zincirleri üzerinde kalan COO- iyonları aynı yüklü oldukları için elektrostatik kuvvetle birbirlerini itmeye başlar. Böylece polimer yumağı genişler. Ancak zincirler arasında ağ oluşumunu sağlayan çapraz bağlar sayesinde polimer suda çözünmez. Genişleyen polimer yumağı, içine daha fazla su alabilir. Zincir üzerindeki COO- iyonları su molekülleriyle etkileşime girdiği için polimer zincirleri arasına giren su polimer tarafından tutulur. 

Polimer zincirinden ayrılan Na+ iyonları polimer ağı içinde serbest olarak hareket eder, ancak zayıf da olsa polimer zincirlerindeki COO- tarafından çekildikleri için polimer ağını terk etmezler. Bu nedenle polimer ağındaki iyon yoğunluğu, polimerin bulunduğu ortamdakinden daha yüksek olur. Bu yoğunluk farkına bağlı olarak, su az yoğun ortamdan çok yoğun ortama hareket ederek polimer zincirlerinin arasına girer ve polimer şişer. Eğer polimerin olduğu ortama tuz (NaCl) eklenirse, ortamın iyon konsantrasyonu artar. Bu durumda polimerin tuttuğu su molekülleri daha yoğun ortama geçer, polimer zincirleri üzerindeki negatif yüklü gruplar ortamdaki sodyum iyonları tarafından nötrleştirilir. Bu sayede polimer zincirleri tekrar birbirlerinin içine geçerek düzensiz bir hal alır.