Επιτρέψτε μου να σας παρουσιάσω το SAP που σας ενδιαφέρει περισσότερο πρόσφατα! Το Υπεραπορροφητικό Πολυμερές (SAP) είναι ένας νέος τύπος λειτουργικού πολυμερούς υλικού. Έχει υψηλή λειτουργία απορρόφησης νερού που απορροφά νερό από εκατοντάδες έως αρκετές χιλιάδες φορές βαρύτερο από το ίδιο και έχει εξαιρετική απόδοση συγκράτησης νερού. Μόλις απορροφήσει νερό και διογκωθεί σε υδρογέλη, είναι δύσκολο να διαχωριστεί το νερό ακόμη και αν βρίσκεται υπό πίεση. Επομένως, έχει ένα ευρύ φάσμα χρήσεων σε διάφορους τομείς, όπως προϊόντα προσωπικής υγιεινής, βιομηχανική και γεωργική παραγωγή και έργα πολιτικού μηχανικού.
Η υπεραπορροφητική ρητίνη είναι ένα είδος μακρομορίων που περιέχουν υδρόφιλες ομάδες και διασταυρούμενη δομή. Παρασκευάστηκε για πρώτη φορά από την Fanta και άλλους με εμβολιασμό αμύλου με πολυακρυλονιτρίλιο και στη συνέχεια σαπωνοποίηση. Ανάλογα με τις πρώτες ύλες, υπάρχουν σειρές αμύλου (εμβολιασμένες, καρβοξυμεθυλιωμένες, κ.λπ.), σειρές κυτταρίνης (καρβοξυμεθυλιωμένες, εμβολιασμένες, κ.λπ.), σειρές συνθετικών πολυμερών (πολυακρυλικό οξύ, πολυβινυλική αλκοόλη, σειρές πολυοξυαιθυλενίου, κ.λπ.) σε διάφορες κατηγορίες. Σε σύγκριση με το άμυλο και την κυτταρίνη, η υπεραπορροφητική ρητίνη πολυακρυλικού οξέος έχει μια σειρά από πλεονεκτήματα όπως χαμηλό κόστος παραγωγής, απλή διαδικασία, υψηλή απόδοση παραγωγής, ισχυρή ικανότητα απορρόφησης νερού και μεγάλη διάρκεια ζωής του προϊόντος. Έχει γίνει το τρέχον ερευνητικό hotspot σε αυτόν τον τομέα.
Ποια είναι η αρχή αυτού του προϊόντος; Προς το παρόν, το πολυακρυλικό οξύ αντιπροσωπεύει το 80% της παγκόσμιας παραγωγής υπεραπορροφητικών ρητινών. Η υπεραπορροφητική ρητίνη είναι γενικά ένας πολυμερής ηλεκτρολύτης που περιέχει μια υδρόφιλη ομάδα και μια διασταυρούμενη δομή. Πριν απορροφήσουν νερό, οι αλυσίδες πολυμερούς είναι κοντά η μία στην άλλη και μπλέκονται μεταξύ τους, διασταυρωμένες για να σχηματίσουν μια δομή δικτύου, έτσι ώστε να επιτευχθεί η συνολική στερέωση. Όταν έρχονται σε επαφή με το νερό, τα μόρια νερού διεισδύουν στη ρητίνη μέσω τριχοειδούς δράσης και διάχυσης, και οι ιονισμένες ομάδες στην αλυσίδα ιονίζονται στο νερό. Λόγω της ηλεκτροστατικής άπωσης μεταξύ των ίδιων ιόντων στην αλυσίδα, η αλυσίδα πολυμερούς τεντώνεται και διογκώνεται. Λόγω της απαίτησης για ηλεκτρική ουδετερότητα, τα αντίθετα ιόντα δεν μπορούν να μεταναστεύσουν προς το εξωτερικό της ρητίνης, και η διαφορά στη συγκέντρωση ιόντων μεταξύ του διαλύματος εντός και εκτός της ρητίνης σχηματίζει αντίστροφη οσμωτική πίεση. Υπό την επίδραση της πίεσης αντίστροφης όσμωσης, το νερό εισέρχεται περαιτέρω στη ρητίνη για να σχηματίσει μια υδρογέλη. Ταυτόχρονα, η διασταυρούμενη δομή δικτύου και οι δεσμοί υδρογόνου της ίδιας της ρητίνης περιορίζουν την απεριόριστη διαστολή της γέλης. Όταν το νερό περιέχει μικρή ποσότητα άλατος, η αντίστροφη οσμωτική πίεση θα μειωθεί και ταυτόχρονα, λόγω της προστατευτικής δράσης του αντίθετου ιόντος, η πολυμερική αλυσίδα θα συρρικνωθεί, με αποτέλεσμα τη μεγάλη μείωση της ικανότητας απορρόφησης νερού της ρητίνης. Γενικά, η ικανότητα απορρόφησης νερού της υπεραπορροφητικής ρητίνης σε διάλυμα 0,9% NaCl είναι μόνο περίπου το 1/10 αυτής του απιονισμένου νερού. Η απορρόφηση και η κατακράτηση νερού είναι δύο πτυχές του ίδιου προβλήματος. Οι Lin Runxiong et al. τις συζήτησαν στη θερμοδυναμική. Υπό μια ορισμένη θερμοκρασία και πίεση, η υπεραπορροφητική ρητίνη μπορεί να απορροφήσει νερό αυθόρμητα και το νερό εισέρχεται στη ρητίνη, μειώνοντας την ελεύθερη ενθαλπία ολόκληρου του συστήματος μέχρι να φτάσει σε ισορροπία. Εάν διαφύγει νερό από τη ρητίνη, αυξάνοντας την ελεύθερη ενθαλπία, αυτό δεν ευνοεί τη σταθερότητα του συστήματος. Η διαφορική θερμική ανάλυση δείχνει ότι το 50% του νερού που απορροφάται από την υπεραπορροφητική ρητίνη εξακολουθεί να περικλείεται στο δίκτυο πηκτής πάνω από τους 150°C. Επομένως, ακόμη και αν ασκηθεί πίεση σε κανονική θερμοκρασία, το νερό δεν θα διαφύγει από την υπεραπορροφητική ρητίνη, κάτι που καθορίζεται από τις θερμοδυναμικές ιδιότητες της υπεραπορροφητικής ρητίνης.
Την επόμενη φορά, πείτε τον συγκεκριμένο σκοπό του SAP.
Ώρα δημοσίευσης: 08-12-2021