Polymère superabsorbant

Ils n'ont été inventés que récemment : première commercialisation vers 1970 de serviettes hygiéniques et couches d'incontinence pour adultes aux États-Unis, et en Europe en 1982 quand Schickendanz et Beghin-Say en introduisirent dans des couches-culottes. Maintenant ils sont utilisés dans des domaines allant du biomédical à l'industrie électrique (pour l'ignifugation des câbles électriques par exemple).

Les polymères superabsorbants d'eau sont des polymères qui résultent de la polymérisation avec réticulation partielle de monomères éthyléniquement insaturés hydrosolubles, en particulier les acides acryliques et méthacryliques, et leurs sels alcalins.

Ils peuvent absorber jusqu'à 1000 fois leur masse d'eau en quelques dizaines de secondes. Quand ils sont déshydratés, ils se présentent généralement sous forme de poudre blanche.

Ces matières sont formées d'un enchevêtrement de chaînes macromoléculaires polymérisées, reliées entre elles par des ponts. Chaque maillon de la chaîne est fortement hydrophile. En présence d'eau, l'eau pénètre le polymère cela est dû à l'apparition d'un gradient osmotique[2]. En effet le polymère obtenu n’est pas soluble dans l’eau, c’est un phénomène d’osmose qui est à l’origine de la pénétration de l’eau. Il se crée un gradient osmotique du solvant eau, pauvre en soluté ionique, vers le polymère, riche en soluté ionique. C’est un phénomène de diffusion donc lent. Sous l'effet de l'insertion de l'eau, le réseau se déploie, le matériau gonfle et forme un gel translucide, plusieurs dizaines ou plusieurs centaines de fois plus volumineux.

L'élasticité du polymère tend à s'opposer au gonflement, et conduit finalement à un équilibre. Par ailleurs, l'effet peut être contrebalancé par la pression osmotique : si le liquide ambiant est chargé d'ions qui ne peuvent pas migrer dans le réseau de polymères, la pression osmotique créée par la différence de concentration empêche l'eau de pénétrer dans le réseau : le polymère absorbe moins l'eau chargée de sels qu'il n'absorbe l'eau pure.

L'absorption est donc maximale pour de l'eau distillée. Elle est bien moindre pour de l'eau du robinet ou du liquide physiologique (absorption des couches).

Ces matériaux sont utilisés de manière très variée pour un grand nombre de produits de consommation courante depuis des décennies.