Pozwólcie, że przedstawię SAP, którym ostatnio jesteście bardziej zainteresowani! Superchłonny polimer (SAP) to nowy rodzaj funkcjonalnego materiału polimerowego. Ma wysoką zdolność pochłaniania wody, która pochłania wodę od kilkuset do kilku tysięcy razy cięższą od siebie i ma doskonałe właściwości zatrzymywania wody. Gdy wchłonie wodę i pęcznieje, tworząc hydrożel, trudno jest oddzielić wodę, nawet jeśli jest pod ciśnieniem. Dlatego ma szerokie zastosowanie w różnych dziedzinach, takich jak produkty higieny osobistej, produkcja przemysłowa i rolnicza oraz inżynieria lądowa.
Żywica superchłonna jest rodzajem makrocząsteczek zawierających grupy hydrofilowe i usieciowaną strukturę. Po raz pierwszy został wyprodukowany przez Fanta i innych poprzez szczepienie skrobi poliakrylonitrylem, a następnie zmydlanie. Według surowców istnieją serie skrobi (szczepione, karboksymetylowane itp.), serie celulozy (karboksymetylowane, szczepione itp.), serie polimerów syntetycznych (kwas poliakrylowy, alkohol poliwinylowy, serie polioksyetylenu itp.) w kilku kategoriach . W porównaniu ze skrobią i celulozą, żywica superchłonna kwasu poliakrylowego ma szereg zalet, takich jak niski koszt produkcji, prosty proces, wysoka wydajność produkcji, duża zdolność wchłaniania wody i długi okres trwałości produktu. Stało się obecnym hotspotem badawczym w tej dziedzinie.
Jaka jest zasada tego produktu? Obecnie kwas poliakrylowy stanowi 80% światowej produkcji żywicy superchłonnej. Żywicą superchłonną jest na ogół elektrolit polimerowy zawierający grupę hydrofilową i usieciowaną strukturę. Przed wchłonięciem wody łańcuchy polimeru zbliżają się do siebie i splatają ze sobą, są usieciowane, tworząc strukturę sieciową, tak aby uzyskać całościowe umocowanie. W kontakcie z wodą cząsteczki wody wnikają do żywicy poprzez działanie kapilarne i dyfuzję, a zjonizowane grupy w łańcuchu ulegają jonizacji w wodzie. Z powodu odpychania elektrostatycznego między tymi samymi jonami w 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 pomiędzy roztworem wewnątrz i na zewnątrz żywicy tworzy ciśnienie odwróconej osmotyki. Pod wpływem ciśnienia odwróconej osmozy woda przedostaje się dalej do żywicy, tworząc hydrożel. Jednocześnie usieciowana struktura sieciowa i wiązania wodorowe samej żywicy ograniczają nieograniczoną ekspansję żelu. Gdy woda będzie zawierała niewielką ilość soli, ciśnienie odwróconej osmotyki zmniejszy się, a jednocześnie, na skutek osłonowego działania przeciwjonu, łańcuch polimeru ulegnie skurczeniu, co spowoduje znaczne zmniejszenie zdolności absorpcji wody przez żywica. Ogólnie rzecz biorąc, zdolność absorpcji wody przez żywicę superchłonną w 0,9% roztworze NaCl wynosi tylko około 1/10 wody dejonizowanej. Absorpcja i zatrzymywanie wody to dwa aspekty tego samego problemu. Lin Runxiong i in. omówiłem je w termodynamice. Pod pewną temperaturą i ciśnieniem żywica superchłonna może samoistnie wchłonąć wodę, a woda przedostaje się do żywicy, zmniejszając entalpię swobodną całego układu, aż do osiągnięcia równowagi. Jeśli z żywicy wydostaje się woda, zwiększając entalpię swobodną, nie sprzyja to stabilności układu. Różnicowa analiza termiczna pokazuje, że 50% wody wchłoniętej przez żywicę superchłonną jest nadal zamknięte w sieci żelowej w temperaturze powyżej 150°C. Dlatego nawet jeśli zastosuje się ciśnienie w normalnej temperaturze, woda nie będzie uciekać z żywicy superchłonnej, co jest określone przez właściwości termodynamiczne żywicy superchłonnej.
Następnym razem podaj konkretny cel SAP.
Czas publikacji: 8 grudnia 2021 r