ขอแนะนำ SAP ที่คุณสนใจเป็นพิเศษในช่วงนี้! พอลิเมอร์ดูดซับน้ำสูง (Super Absorbent Polymer: SAP) คือวัสดุพอลิเมอร์ฟังก์ชันใหม่ มีคุณสมบัติดูดซับน้ำสูง สามารถดูดซับน้ำที่มีน้ำหนักมากกว่าตัวมันเองหลายร้อยถึงหลายพันเท่า และมีประสิทธิภาพการกักเก็บน้ำที่ดีเยี่ยม เมื่อดูดซับน้ำและพองตัวเป็นไฮโดรเจลแล้ว การแยกน้ำออกทำได้ยากแม้จะถูกอัดแรงดัน ดังนั้นจึงมีการใช้งานที่หลากหลายในหลากหลายสาขา เช่น ผลิตภัณฑ์สุขอนามัยส่วนบุคคล การผลิตทางอุตสาหกรรมและเกษตรกรรม และงานวิศวกรรมโยธา
เรซินดูดซับน้ำสูง (Super Absorbent Resin) เป็นโมเลกุลขนาดใหญ่ชนิดหนึ่งที่มีหมู่ไฮโดรฟิลิกและโครงสร้างแบบเชื่อมขวาง เรซินนี้ผลิตครั้งแรกโดยบริษัท Fanta และบริษัทอื่นๆ โดยการต่อกิ่งแป้งกับโพลีอะคริโลไนไตรล์ แล้วจึงทำปฏิกิริยาเป็นสบู่ วัตถุดิบที่ใช้ประกอบด้วยชุดแป้ง (ต่อกิ่ง คาร์บอกซีเมทิลเลชัน ฯลฯ) ชุดเซลลูโลส (คาร์บอกซีเมทิลเลชัน ต่อกิ่ง ฯลฯ) และชุดพอลิเมอร์สังเคราะห์ (กรดโพลีอะคริลิก โพลีไวนิลแอลกอฮอล์ โพลีออกซีเอทิลีน ฯลฯ) ในหลากหลายประเภท เรซินดูดซับน้ำสูงโพลีอะคริลิกแอซิดมีข้อได้เปรียบหลายประการเมื่อเทียบกับแป้งและเซลลูโลส เช่น ต้นทุนการผลิตต่ำ กระบวนการใช้งานง่าย ประสิทธิภาพการผลิตสูง ความสามารถในการดูดซับน้ำสูง และอายุการเก็บรักษาผลิตภัณฑ์ที่ยาวนาน เรซินนี้จึงกลายเป็นจุดสนใจของงานวิจัยในปัจจุบันในสาขานี้
หลักการของผลิตภัณฑ์นี้คืออะไร? ปัจจุบัน กรดโพลีอะคริลิกคิดเป็น 80% ของปริมาณการผลิตเรซินดูดซับน้ำของโลก โดยทั่วไปเรซินดูดซับน้ำจะเป็นพอลิเมอร์อิเล็กโทรไลต์ที่มีหมู่ไฮโดรฟิลิกและโครงสร้างแบบเชื่อมขวาง ก่อนการดูดซับน้ำ โซ่พอลิเมอร์จะอยู่ใกล้กันและพันกัน เชื่อมขวางกันเป็นโครงสร้างเครือข่ายเพื่อให้เกิดการยึดเกาะโดยรวม เมื่อสัมผัสกับน้ำ โมเลกุลของน้ำจะแทรกซึมเข้าไปในเรซินผ่านปฏิกิริยาแคปิลลารีและการแพร่ และหมู่ไอออนบนโซ่จะถูกทำให้แตกตัวในน้ำ เนื่องจากแรงผลักทางไฟฟ้าสถิตระหว่างไอออนเดียวกันบนโซ่ ทำให้โซ่พอลิเมอร์ยืดและพองตัว เนื่องจากความต้องการความเป็นกลางทางไฟฟ้า ไอออนตรงข้ามไม่สามารถเคลื่อนที่ออกสู่ภายนอกเรซินได้ และความแตกต่างของความเข้มข้นของไอออนระหว่างสารละลายภายในและภายนอกเรซินจะก่อให้เกิดแรงดันออสโมซิสย้อนกลับ ภายใต้แรงดันออสโมซิสย้อนกลับ น้ำจะเข้าไปในเรซินต่อไปเพื่อสร้างไฮโดรเจล ในขณะเดียวกัน โครงสร้างเครือข่ายแบบเชื่อมขวางและพันธะไฮโดรเจนของเรซินเองก็จำกัดการขยายตัวแบบไร้ขีดจำกัดของเจล เมื่อน้ำมีเกลือปริมาณเล็กน้อย ความดันออสโมติกย้อนกลับจะลดลง และในขณะเดียวกัน เนื่องจากฤทธิ์ป้องกันของไอออนเคาน์เตอร์ โซ่พอลิเมอร์จะหดตัว ส่งผลให้ความสามารถในการดูดซับน้ำของเรซินลดลงอย่างมาก โดยทั่วไป ความสามารถในการดูดซับน้ำของเรซินดูดซับน้ำยิ่งยวดในสารละลายโซเดียมคลอไรด์ 0.9% มีเพียงประมาณ 1/10 ของน้ำปราศจากไอออน การดูดซึมน้ำและการกักเก็บน้ำเป็นสองด้านของปัญหาเดียวกัน หลิน หรุนเซียง และคณะ ได้อธิบายไว้ในวิชาอุณหพลศาสตร์ ภายใต้อุณหภูมิและความดันที่กำหนด เรซินดูดซับน้ำยิ่งยวดสามารถดูดซับน้ำได้เองตามธรรมชาติ และน้ำจะเข้าไปในเรซิน ทำให้เอนทัลปีอิสระของระบบทั้งหมดลดลงจนกระทั่งถึงสมดุล หากน้ำไหลออกจากเรซิน ทำให้เอนทัลปีอิสระเพิ่มขึ้น ก็ไม่เอื้อต่อเสถียรภาพของระบบ จากการวิเคราะห์เชิงความร้อนเชิงอนุพันธ์พบว่า 50% ของน้ำที่ดูดซับโดยเรซินดูดซับพิเศษยังคงอยู่ในเครือข่ายเจลที่อุณหภูมิสูงกว่า 150°C ดังนั้น แม้ว่าจะมีการใช้แรงดันที่อุณหภูมิปกติ น้ำก็จะไม่ไหลออกจากเรซินดูดซับพิเศษ ซึ่งถูกกำหนดโดยคุณสมบัติทางเทอร์โมไดนามิกส์ของเรซินดูดซับพิเศษ
ครั้งต่อไปบอกจุดประสงค์ที่ชัดเจนของ SAP
เวลาโพสต์: 8 ธ.ค. 2564