Дозвольте мені представити SAP, який вас останнім часом більше цікавить! Суперабсорбентний полімер (SAP) — це новий тип функціонального полімерного матеріалу. Він має функцію високого водопоглинання, яка поглинає воду, яка важча за нього в кілька сотень до кількох тисяч разів, і має чудову ефективність утримання води. Коли він поглинає воду і набухає в гідрогель, воду важко відокремити, навіть якщо вона знаходиться під тиском. Тому він має широкий спектр використання в різних сферах, таких як засоби особистої гігієни, промислове та сільськогосподарське виробництво та цивільне будівництво.
Суперабсорбуюча смола - це свого роду макромолекули, що містять гідрофільні групи та зшиту структуру. Вперше його виготовили Fanta та інші шляхом щеплення крохмалю з поліакрилонітрилом, а потім омилення. Залежно від сировини існують серії крохмалю (щеплені, карбоксиметильовані тощо), серії целюлози (карбоксиметильовані, щеплені тощо), серії синтетичних полімерів (поліакрилова кислота, полівініловий спирт, серія поліоксиетилену тощо) у кількох категоріях . У порівнянні з крохмалем і целюлозою поліакрилова кислота має низку переваг, таких як низька вартість виробництва, простий процес, висока ефективність виробництва, сильна водопоглинаюча здатність і тривалий термін зберігання продукту. Він став актуальною точкою досліджень у цій галузі.
Який принцип роботи цього продукту? В даний час на поліакрилову кислоту припадає 80% світового виробництва суперабсорбуючої смоли. Суперабсорбуюча смола, як правило, є полімерним електролітом, що містить гідрофільну групу та зшиту структуру. Перед поглинанням води полімерні ланцюги наближаються один до одного та переплутані разом, з’єднані, щоб утворити структуру мережі, щоб досягти загального кріплення. При контакті з водою молекули води проникають у смолу через капілярну дію та дифузію, а іонізовані групи в ланцюзі іонізуються у воді. Через електростатичне відштовхування між однаковими іонами ланцюга полімерний ланцюг розтягується і набухає. Через вимогу електричної нейтральності протиіони не можуть мігрувати назовні смоли, а різниця концентрації іонів між розчином усередині та поза смолою формує зворотний осмотичний тиск. Під дією тиску зворотного осмосу вода далі надходить у смолу з утворенням гідрогелю. У той же час структура зшитої мережі та водневі зв’язки самої смоли обмежують необмежену експансію гелю. Коли вода містить невелику кількість солі, зворотно-осмотичний тиск буде знижуватися, і в той же час через ефект екранування протиіонів полімерний ланцюг скорочуватиметься, що призведе до значного зниження водопоглинальної здатності смола. Як правило, водопоглинальна здатність суперабсорбуючої смоли в 0,9% розчині NaCl становить лише приблизно 1/10 від здатності деіонізованої води. Водопоглинання та утримання води є двома аспектами однієї проблеми. Lin Runxiong та ін. обговорював їх у термодинаміці. Під певною температурою та тиском суперабсорбуюча смола може спонтанно поглинати воду, і вода надходить у смолу, зменшуючи вільну ентальпію всієї системи, доки вона не досягне рівноваги. Якщо вода витікає зі смоли, збільшуючи вільну ентальпію, це не сприяє стабільності системи. Диференціальний термічний аналіз показує, що 50% води, поглиненої суперабсорбуючою смолою, все ще міститься в гелевій мережі при температурі вище 150°C. Таким чином, навіть якщо тиск застосовується при нормальній температурі, вода не буде витікати з суперабсорбуючої смоли, що визначається термодинамічними властивостями суперабсорбуючої смоли.
Наступного разу розкажіть про конкретне призначення SAP.
Час публікації: 08 грудня 2021 р