초흡수성 고분자는 1960년대 후반에 개발되었습니다. 1961년 미국 농무부 북부 연구소는 최초로 아크릴로니트릴에 전분을 접합하여 기존의 흡수성 소재를 능가하는 HSPAN 전분-아크릴로니트릴 접합 공중합체를 합성했습니다. 1978년 일본의 산요화학은 일회용 기저귀에 초흡수성 고분자를 적용하는 데 앞장서면서 전 세계 과학자들의 주목을 받았습니다. 1970년대 후반, 미국의 UCC사는 다양한 올레핀 산화물 고분자를 방사선 처리로 가교시켜 2000배의 흡수력을 가진 비이온성 초흡수성 고분자를 합성함으로써 비이온성 초흡수성 고분자 합성의 새로운 길을 열었습니다. 1983년 일본의 산요화학은 메타크릴아미드와 같은 디엔 화합물 존재 하에 아크릴산칼륨을 사용하여 초흡수성 고분자를 중합했습니다. 그 후, 회사는 변성 폴리아크릴산과 폴리아크릴아미드로 구성된 다양한 초흡수성 고분자 시스템을 지속적으로 생산해 왔습니다. 지난 세기 말, 각국의 과학자들이 잇따라 초흡수성 고분자를 개발하면서 전 세계적으로 초흡수성 고분자의 발전이 급속도로 진행되었습니다. 현재 일본의 쇼쿠바이, 산요화학, 독일의 슈토크하우젠 등 3대 생산 기업은 세계 시장의 70%를 점유하며 삼자 구도를 형성하고 있습니다. 이들은 기술 협력을 통해 국제적인 공동 사업을 진행하며 전 세계 고급 시장을 독점하고 있습니다. 초흡수성 고분자는 활용 범위가 넓고 향후 발전 가능성이 매우 높습니다. 현재 초흡수성 고분자의 주된 용도는 위생용품으로 전체 시장의 약 70%를 차지하고 있습니다.
폴리아크릴산나트륨 초흡수성 수지는 뛰어난 흡수력과 수분 보유력을 지니고 있어 농림업 분야에서 토양 수분 보유제로 폭넓게 활용됩니다. 소량의 폴리아크릴산나트륨 초흡수성 수지를 토양에 첨가하면 일부 콩의 발아율과 콩나물의 내건성을 향상시키고 토양의 통기성을 개선할 수 있습니다. 또한, 초흡수성 수지는 친수성 및 우수한 김서림 방지, 결로 방지 특성을 이용하여 새로운 포장재로 사용될 수 있습니다. 초흡수성 고분자의 독특한 특성으로 만들어진 포장 필름은 식품의 신선도를 효과적으로 유지할 수 있습니다. 화장품에 소량의 초흡수성 고분자를 첨가하면 유화액의 점도를 높여주는 증점제로도 활용됩니다. 또한, 기름이나 유기 용매는 흡수하지 않고 물만 흡수하는 초흡수성 고분자의 특성을 이용하여 산업 분야에서는 탈수제로 사용될 수 있습니다.
초흡수성 고분자는 무독성, 무자극성, 부작용 없음, 혈액 응고 방지 등의 특성으로 인해 최근 의학 분야에서 널리 사용되고 있습니다. 예를 들어, 수분 함량이 높아 사용감이 좋은 연고, 수술이나 외상으로 인한 출혈과 분비물을 흡수하여 고름 생성을 방지하는 의료용 붕대 및 솜, 물과 약물은 통과시키지만 미생물은 차단하는 항균제, 감염 방지 인공 피부 등에 사용됩니다.
과학 기술의 발전과 함께 환경 보호에 대한 관심이 점점 더 높아지고 있습니다. 초흡수성 고분자를 하수에 녹는 용액이 담긴 봉투에 넣고 하수에 담그면, 봉투가 녹을 때 초흡수성 고분자가 액체를 빠르게 흡수하여 하수를 응고시킬 수 있습니다.
전자 산업에서 초흡수성 고분자는 습도 센서, 수분 측정 센서 및 누수 감지기로도 사용될 수 있습니다. 또한 중금속 이온 흡착제 및 기름 흡수재로도 활용됩니다.
요약하자면, 초흡수성 고분자는 활용 범위가 매우 넓은 고분자 소재입니다. 초흡수성 고분자 수지의 활발한 개발은 막대한 시장 잠재력을 가지고 있습니다. 올해 우리나라 북부 지역 대부분이 가뭄과 강우량 부족에 시달리는 상황에서, 초흡수성 고분자의 활용을 더욱 확대하는 것은 농림업 분야 과학자와 기술자들이 직면한 시급한 과제입니다. 서부 개발 전략을 시행하는 과정에서 토양 개량 사업에 있어 초흡수성 고분자의 다양한 실용적 기능을 적극적으로 개발하고 적용하는 것은 실질적인 사회적, 경제적 이익을 가져다줄 것입니다. 주하이 데미 화학은 3만 제곱미터가 넘는 면적에 걸쳐 초흡수성 소재(SAP) 관련 제품의 연구 개발 및 생산을 전문으로 하는 기업입니다. 과학 연구, 생산, 판매 및 기술 서비스를 통합한 국내 최초의 초흡수성 수지 전문 하이테크 기업으로서, 독자적인 지적 재산권을 보유하고 강력한 연구 개발 역량을 바탕으로 끊임없이 신제품을 출시하고 있습니다. 이 프로젝트는 국가 "횃불 계획"에 포함되어 있으며, 국가, 지방 및 시 정부로부터 여러 차례 찬사를 받았습니다.
적용 분야
1. 농업 및 원예 분야에서의 응용
농업 및 원예 분야에서 사용되는 초흡수성 수지는 수분 보유제 및 토양 개량제로도 불립니다. 우리나라는 세계적으로 심각한 물 부족 국가 중 하나이므로 수분 보유제의 활용이 점점 더 중요해지고 있습니다. 현재 국내 10여 개 연구기관에서 곡물, 면화, 유지, 설탕, 담배, 과일, 채소, 임업 등 60여 종 이상의 작물에 적용 가능한 초흡수성 수지 제품을 개발했으며, 적용 면적은 7만 헥타르를 넘습니다. 특히 서북부, 내몽골 등지에서는 대규모 사막화 방지 녹화 사업에도 초흡수성 수지가 활용되고 있습니다. 이러한 분야에 사용되는 초흡수성 수지는 주로 전분 접합 아크릴레이트 중합체 가교 제품과 아크릴아미드-아크릴레이트 공중합체 가교 제품이며, 염의 종류는 나트륨형에서 칼륨형으로 변경되었습니다. 주요 사용 방법으로는 종자 처리, 분무, 시비, 또는 물과 혼합하여 반죽 형태로 만든 후 식물 뿌리에 침지하는 방식 등이 있습니다. 동시에, 초흡수성 수지는 비료를 코팅한 후 시비하는 데 사용될 수 있어 비료 이용률을 극대화하고 낭비와 오염을 방지할 수 있습니다. 해외에서도 초흡수성 수지를 과일, 채소 및 식품의 신선도 유지 포장재로 사용하고 있습니다.
2. 의료 및 위생 분야에서는 주로 생리대, 아기 기저귀, 냅킨, 의료용 아이스팩 등에 사용되며, 일상생활에서 분위기를 조절하는 젤 형태의 향료로도 활용됩니다. 연고, 크림, 리니먼트, 습포제 등의 기본 의약품 원료로 사용될 경우 보습, 점성, 피부 침투 및 겔화 기능을 가지며, 약물 방출량, 방출 시간, 방출 부위를 조절할 수 있는 스마트 운반체로도 제조될 수 있습니다.
3. 산업 분야에서의 응용
고온에서 수분을 흡수하고 저온에서 수분을 방출하는 초흡수성 수지의 기능을 이용하여 산업용 방습제를 제조할 수 있습니다. 유전의 석유 회수 작업, 특히 노후 유전에서는 초고분자량 폴리아크릴아미드 수용액을 석유 치환에 사용하는 것이 매우 효과적입니다. 또한 유기 용매, 특히 극성이 낮은 유기 용매의 탈수에도 사용할 수 있습니다. 이 밖에도 산업용 증점제, 수용성 페인트 등에 사용됩니다.
4. 건설 분야에서의 적용
수리 사업에 사용되는 급속 팽창 소재는 순수 초흡수성 수지로, 주로 홍수기에 댐 터널을 막거나 지하 구조물, 터널, 지하철의 조립식 접합부를 막는 데 사용됩니다. 또한 도시 하수 처리 및 준설 사업에서 토사를 굳혀 굴착 및 운반을 용이하게 하는 데 사용됩니다.
게시 시간: 2021년 12월 8일