Leiskite man pristatyti jus pastaruoju metu labiausiai dominantį superabsorbcinį polimerą (SAP)! Superabsorbcinis polimeras (SAP) yra naujo tipo funkcinis polimeras. Jis pasižymi didele vandens sugerties funkcija, sugeriančia nuo kelių šimtų iki kelių tūkstančių kartų sunkesnį už save vandenį, ir puikiai sulaiko vandenį. Kai jis sugeria vandenį ir išbrinksta į hidrogelį, jį sunku atskirti net esant slėgiui. Todėl jis plačiai naudojamas įvairiose srityse, tokiose kaip asmeninės higienos priemonės, pramonės ir žemės ūkio gamyba bei civilinė inžinerija.
Superabsorbuojanti derva yra makromolekulių rūšis, turinti hidrofilinių grupių ir susiūtų struktūrų. Ją pirmą kartą gamino „Fanta“ ir kiti, skiepijant krakmolą su poliakrilnitrilu ir po to muilinant. Pagal žaliavas yra krakmolo serijos (skiepytas, karboksimetilintas ir kt.), celiuliozės serijos (karboksimetilintas, skiepytas ir kt.), sintetinių polimerų serijos (poliakrilo rūgštis, polivinilo alkoholis, polioksietileno serijos ir kt.) keliose kategorijose. Palyginti su krakmolu ir celiulioze, poliakrilo rūgšties superabsorbuojanti derva turi daug privalumų, tokių kaip maža gamybos kaina, paprastas procesas, didelis gamybos efektyvumas, didelis vandens sugerties pajėgumas ir ilgas produkto galiojimo laikas. Ji tapo dabartine šios srities tyrimų sritimi.
Koks šio produkto principas? Šiuo metu poliakrilo rūgštis sudaro 80 % pasaulyje pagaminamos itin gerai sugeriančios dervos. Ypač gerai sugerianti derva paprastai yra polimerinis elektrolitas, turintis hidrofilinę grupę ir susiūtą struktūrą. Prieš sugerdamos vandenį, polimero grandinės yra arti viena kitos ir susipynusios, susiūtos ir sudaro tinklinę struktūrą, kad būtų pasiektas bendras sutvirtinimas. Susilietus su vandeniu, vandens molekulės kapiliariniu būdu ir difuzijos būdu prasiskverbia į dervą, o jonizuotos grandinės grupės jonizuojasi vandenyje. Dėl elektrostatinės stūmos tarp tų pačių grandinės jonų polimero grandinė išsitempia ir išsipučia. Dėl elektrinio neutralumo reikalavimo priešjoniai negali migruoti į dervos išorę, o jonų koncentracijos skirtumas tarp tirpalo dervos viduje ir išorėje sudaro atvirkštinį osmosinį slėgį. Veikiant atvirkštinio osmoso slėgiui, vanduo toliau patenka į dervą ir sudaro hidrogelį. Tuo pačiu metu pačios dervos tinklinė struktūra ir vandeniliniai ryšiai riboja neribotą gelio plėtimąsi. Kai vandenyje yra nedidelis druskos kiekis, atvirkštinio osmoso slėgis sumažėja, o tuo pačiu metu, dėl priešjonio ekranuojančio poveikio, polimero grandinė susitraukia, todėl labai sumažėja dervos vandens sugerties pajėgumas. Paprastai superabsorbuojančios dervos vandens sugerties pajėgumas 0,9 % NaCl tirpale yra tik apie 1/10 dejonizuoto vandens. Vandens sugėrimas ir vandens sulaikymas yra du tos pačios problemos aspektai. Lin Runxiong ir kt. juos aptarė termodinamikoje. Esant tam tikrai temperatūrai ir slėgiui, superabsorbuojanti derva gali savaime sugerti vandenį, ir vanduo patenka į dervą, sumažindamas visos sistemos laisvąją entalpiją, kol ji pasiekia pusiausvyrą. Jei vanduo išeina iš dervos, padidindamas laisvąją entalpiją, tai nepadeda sistemos stabilumui. Diferencinė terminė analizė rodo, kad 50 % superabsorbuojančios dervos sugerto vandens vis dar yra uždaryta gelio tinkle, esant aukštesnei nei 150 °C temperatūrai. Todėl net ir esant normaliai temperatūrai, vanduo iš superabsorbuojančios dervos neišbėgs, o tai lemia termodinaminės superabsorbuojančios dervos savybės.
Kitą kartą pasakykite konkretų SAP tikslą.
Įrašo laikas: 2021 m. gruodžio 8 d.