Pozwólcie, że przedstawię SAP, który ostatnio Was bardziej interesuje! Superabsorbent Polymer (SAP) to nowy rodzaj funkcjonalnego materiału polimerowego. Charakteryzuje się wysoką absorpcją wody, pochłaniając wodę kilkaset do kilku tysięcy razy cięższą od siebie, i charakteryzuje się doskonałą retencją wody. Po wchłonięciu wody i przekształceniu się w hydrożel, trudno jest oddzielić wodę, nawet pod ciśnieniem. Dlatego ma szerokie zastosowanie w różnych dziedzinach, takich jak produkty higieny osobistej, produkcja przemysłowa i rolna oraz budownictwo lądowe i wodne.
Żywica superabsorbująca to rodzaj makrocząsteczek zawierających grupy hydrofilowe i usieciowaną strukturę. Została po raz pierwszy wyprodukowana przez firmę Fanta i innych producentów poprzez szczepienie skrobi poliakrylonitrylem, a następnie zmydlenie. W zależności od surowców, wyróżnia się skrobię (szczepioną, karboksymetylowaną itp.), celulozę (karboksymetylowaną, szczepioną itp.) oraz polimery syntetyczne (kwas poliakrylowy, alkohol poliwinylowy, polioksyetylen itp.) w kilku kategoriach. W porównaniu ze skrobią i celulozą, żywica superabsorbująca na bazie kwasu poliakrylowego charakteryzuje się szeregiem zalet, takich jak niskie koszty produkcji, prosty proces, wysoka wydajność produkcji, wysoka absorpcja wody i długi okres przydatności do spożycia. Stała się ona obecnie przedmiotem zainteresowania badawczego w tej dziedzinie.
Na czym polega zasada działania tego produktu? Obecnie kwas poliakrylowy stanowi 80% światowej produkcji żywic superabsorbujących. Żywica superabsorbująca to zazwyczaj polimerowy elektrolit zawierający grupę hydrofilową i usieciowaną strukturę. Przed wchłonięciem wody łańcuchy polimeru są blisko siebie i splątane, tworząc strukturę sieciową, co zapewnia całkowite zamocowanie. 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 między roztworem wewnątrz i na zewnątrz żywicy tworzy odwrócone ciśnienie osmotyczne. Pod wpływem ciśnienia odwróconej osmozy woda wnika głębiej 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 spada, a jednocześnie, dzięki ekranowaniu przeciwjonu, łańcuch polimeru kurczy się, co powoduje znaczny spadek zdolności absorpcji wody przez żywicę. Ogólnie rzecz biorąc, zdolność absorpcji wody przez żywicę superabsorbującą w 0,9% roztworze NaCl wynosi zaledwie około 1/10 zdolności absorpcji wody przez wodę dejonizowaną. Absorpcja wody i retencja wody to dwa aspekty tego samego problemu. Lin Runxiong i in. omówili je w termodynamice. W określonej temperaturze i ciśnieniu żywica superabsorbująca może spontanicznie absorbować wodę, która wnika do żywicy, zmniejszając entalpię swobodną całego układu, aż do osiągnięcia stanu równowagi. Ucieczka wody z żywicy, zwiększając entalpię swobodną, nie sprzyja stabilności układu. Różnicowa analiza termiczna pokazuje, że 50% wody wchłoniętej przez żywicę superabsorbującą pozostaje zamknięte w sieci żelowej powyżej 150°C. Dlatego nawet przy ciśnieniu w normalnej temperaturze woda nie wydostanie się z żywicy superabsorbującej, co jest uwarunkowane jej właściwościami termodynamicznymi.
Następnym razem podaj konkretny cel SAP.
Czas publikacji: 08-12-2021