Pozwólcie, że przedstawię SAP, który ostatnio was bardziej interesuje! Superabsorbent Polymer (SAP) to nowy rodzaj funkcjonalnego materiału polimerowego. Posiada on funkcję wysokiej absorpcji wody, która pochłania wodę kilkaset do kilku tysięcy razy cięższą od niego samego i ma doskonałe właściwości zatrzymywania wody. Po wchłonięciu wody i pęcznieniu do postaci hydrożelu, trudno jest oddzielić wodę, nawet jeśli jest pod ciśnieniem. Dlatego ma szeroki zakres zastosowań w różnych dziedzinach, takich jak produkty higieny osobistej, produkcja przemysłowa i rolnicza oraz inżynieria lądowa.
Żywica superabsorbująca to rodzaj makrocząsteczek zawierających grupy hydrofilowe i usieciowaną strukturę. Została po raz pierwszy wyprodukowana przez firmę Fanta i innych poprzez szczepienie skrobi poliakrylonitrylem, a następnie zmydlanie. W zależności od surowców istnieją serie skrobi (szczepione, karboksymetylowane itp.), serie celulozy (karboksymetylowane, szczepione itp.), serie polimerów syntetycznych (kwas poliakrylowy, alkohol poliwinylowy, seria polioksyetylenowa itp.) w kilku kategoriach. W porównaniu ze skrobią i celulozą, żywica superabsorbująca kwasu poliakrylowego ma szereg zalet, takich jak niskie koszty produkcji, prosty proces, wysoka wydajność produkcji, duża zdolność absorpcji wody i długi okres trwałości produktu. Stała się aktualnym punktem zapalnym badań w tej dziedzinie.
Jaka jest zasada działania tego produktu? Obecnie kwas poliakrylowy stanowi 80% światowej produkcji żywic superabsorbujących. Żywica superabsorbująca jest zazwyczaj polimerowym elektrolitem zawierającym grupę hydrofilową i usieciowaną strukturę. Przed wchłonięciem wody łańcuchy polimerowe są blisko siebie i splątane ze sobą, usieciowane, tworząc strukturę sieciową, aby osiągnąć ogólne mocowanie. W kontakcie z wodą cząsteczki wody wnikają do żywicy poprzez działanie kapilarne i dyfuzję, a zjonizowane grupy na łańcuchu są jonizowane w wodzie. Ze względu na odpychanie elektrostatyczne między tymi samymi jonami na łańcuchu, łańcuch polimeru rozciąga się i pęcznieje. Ze względu na wymóg neutralności elektrycznej, przeciwjony nie mogą migrować na zewnątrz żywicy, a różnica w stężeniu jonów między roztworem wewnątrz i na zewnątrz żywicy tworzy odwrócone ciśnienie osmotyczne. Pod działaniem ciśnienia odwróconej osmozy woda dalej wnika do żywicy, tworząc hydrożel. Jednocześnie usieciowana struktura sieciowa i wiązania wodorowe samej żywicy ograniczają nieograniczoną ekspansję żelu. Gdy woda zawiera niewielką ilość soli, odwrócone ciśnienie osmotyczne zmniejszy się, a jednocześnie, ze względu na efekt ekranowania przeciwjonu, łańcuch polimeru skurczy się, co spowoduje znaczne zmniejszenie zdolności absorpcji wody przez żywicę. Ogólnie rzecz biorąc, zdolność absorpcji wody przez superabsorbent w 0,9% roztworze NaCl wynosi tylko około 1/10 zdolności wody dejonizowanej. Absorpcja wody i retencja wody to dwa aspekty tego samego problemu. Lin Runxiong i in. omówili je w termodynamice. W określonej temperaturze i ciśnieniu superabsorbent może spontanicznie wchłonąć wodę, a woda wnika do żywicy, zmniejszając entalpię swobodną całego układu, aż osiągnie on stan równowagi. Jeśli woda ucieknie z żywicy, zwiększając entalpię swobodną, nie sprzyja to stabilności układu. Różnicowa analiza termiczna pokazuje, że 50% wody wchłoniętej przez żywicę superabsorbującą jest nadal zamknięte w sieci żelowej powyżej 150°C. Dlatego nawet jeśli zostanie zastosowane ciśnienie w normalnej temperaturze, woda nie ucieknie z żywicy superabsorbującej, co jest określone przez właściwości termodynamiczne żywicy superabsorbującej.
Następnym razem podaj konkretny cel SAP.
Czas publikacji: 08-12-2021