Позвольте мне представить SAP, который вас в последнее время все больше интересует! Суперабсорбирующий полимер (SAP) — это новый тип функционального полимерного материала. Он обладает высокой функцией поглощения воды, которая впитывает воду в несколько сотен или несколько тысяч раз тяжелее его самого, и имеет превосходные характеристики удержания воды. После того, как он впитывает воду и набухает в гидрогель, воду трудно отделить, даже если он находится под давлением. Поэтому он имеет широкий спектр применения в различных областях, таких как средства личной гигиены, промышленное и сельскохозяйственное производство, а также гражданское строительство.
Суперабсорбирующая смола — это вид макромолекул, содержащих гидрофильные группы и сшитую структуру. Впервые она была произведена компанией Fanta и другими путем прививки крахмала к полиакрилонитрилу с последующим омылением. В зависимости от сырья существуют серии крахмала (привитые, карбоксиметилированные и т. д.), серии целлюлозы (карбоксиметилированные, привитые и т. д.), серии синтетических полимеров (полиакриловая кислота, поливиниловый спирт, полиоксиэтилен и т. д.) в нескольких категориях. По сравнению с крахмалом и целлюлозой, суперабсорбирующая смола на основе полиакриловой кислоты имеет ряд преимуществ, таких как низкая стоимость производства, простой процесс, высокая эффективность производства, сильная водопоглощающая способность и длительный срок хранения продукта. Она стала текущей точкой исследований в этой области.
Каков принцип действия этого продукта? В настоящее время полиакриловая кислота составляет 80% мирового производства суперабсорбирующих смол. Суперабсорбирующая смола, как правило, представляет собой полимерный электролит, содержащий гидрофильную группу и сшитую структуру. Перед поглощением воды полимерные цепи располагаются близко друг к другу и перепутываются вместе, сшиваются, образуя сетчатую структуру, чтобы достичь общего крепления. При контакте с водой молекулы воды проникают в смолу посредством капиллярного действия и диффузии, а ионизированные группы в цепи ионизируются в воде. Из-за электростатического отталкивания между одинаковыми ионами в цепи полимерная цепь растягивается и набухает. Из-за требования электронейтральности противоионы не могут мигрировать наружу смолы, а разница в концентрации ионов между раствором внутри и снаружи смолы образует обратное осмотическое давление. Под действием обратного осмотического давления вода далее поступает в смолу, образуя гидрогель. В то же время сшитая сетчатая структура и водородные связи самой смолы ограничивают неограниченное расширение геля. Когда вода содержит небольшое количество соли, обратное осмотическое давление будет уменьшаться, и в то же время из-за экранирующего эффекта противоиона полимерная цепь будет сжиматься, что приведет к значительному снижению водопоглощающей способности смолы. Как правило, водопоглощающая способность суперпоглощающей смолы в 0,9% растворе NaCl составляет всего около 1/10 от таковой у деионизированной воды. Водопоглощение и водоудержание являются двумя аспектами одной и той же проблемы. Линь Руньсюн и др. обсуждали их в термодинамике. При определенной температуре и давлении суперпоглощающая смола может самопроизвольно поглощать воду, и вода попадает в смолу, снижая свободную энтальпию всей системы, пока она не достигнет равновесия. Если вода выходит из смолы, увеличивая свободную энтальпию, это не способствует стабильности системы. Дифференциальный термический анализ показывает, что 50% воды, поглощенной суперабсорбирующей смолой, все еще заключено в гелевой сетке при температуре выше 150°C. Поэтому, даже если приложить давление при нормальной температуре, вода не выйдет из суперабсорбирующей смолы, что определяется термодинамическими свойствами суперабсорбирующей смолы.
В следующий раз расскажите о конкретной цели SAP.
Время публикации: 08.12.2021