صحبت اول - پلیمر فوق جاذب

اجازه دهید SAP را معرفی کنم که اخیراً بیشتر به آن علاقه دارید! سوپر جاذب پلیمر (SAP) نوع جدیدی از مواد پلیمری کاربردی است. عملکرد جذب آب بالایی دارد که چندین صد تا چند هزار بار سنگین تر از خودش آب را جذب می کند و عملکرد حفظ آب عالی دارد. هنگامی که آب را جذب می کند و به یک هیدروژل متورم می شود، جدا کردن آب حتی اگر تحت فشار باشد دشوار است. از این رو در زمینه های مختلف از جمله محصولات بهداشت فردی، تولیدات صنعتی و کشاورزی و مهندسی عمران کاربرد وسیعی دارد.

رزین فوق جاذب نوعی ماکرومولکول حاوی گروه های آبدوست و ساختار متقاطع است. ابتدا توسط فانتا و دیگران با پیوند نشاسته با پلی اکریلونیتریل و سپس صابون سازی تولید شد. با توجه به مواد اولیه، سری های نشاسته (پیوندی، کربوکسی متیله و ...)، سری های سلولزی (کربوکسی متیله، پیوندی و غیره)، سری های پلیمری مصنوعی (پلی اکریلیک اسید، پلی وینیل الکل، سری پلی اکسی اتیلن و ...) در چند دسته قرار دارند. . در مقایسه با نشاسته و سلولز، رزین سوپرجاذب پلی اکریلیک اسید دارای یک سری مزایای مانند هزینه تولید پایین، فرآیند ساده، راندمان تولید بالا، ظرفیت جذب آب قوی و ماندگاری طولانی محصول است. به کانون تحقیقاتی فعلی در این زمینه تبدیل شده است.

اصل این محصول چیست؟ در حال حاضر پلی اکریلیک اسید 80 درصد از رزین فوق جاذب جهان را تشکیل می دهد. رزین فوق جاذب عموماً یک الکترولیت پلیمری حاوی یک گروه آبدوست و یک ساختار متقاطع است. قبل از جذب آب، زنجیرهای پلیمری نزدیک به یکدیگر و درهم تنیده شده و به هم متصل می‌شوند تا ساختار شبکه‌ای را تشکیل دهند تا به چسبندگی کلی دست یابند. مولکول های آب هنگام تماس با آب از طریق عمل مویرگی و انتشار به داخل رزین نفوذ می کنند و گروه های یونیزه شده روی زنجیره در آب یونیزه می شوند. به دلیل دافعه الکترواستاتیکی بین یون های مشابه روی زنجیره، زنجیره پلیمری کشیده و متورم می شود. به دلیل نیاز به خنثی بودن الکتریکی، یون های ضد نمی توانند به خارج از رزین مهاجرت کنند و اختلاف غلظت یون بین محلول داخل و خارج رزین باعث ایجاد فشار اسمزی معکوس می شود. تحت اثر فشار اسمز معکوس، آب بیشتر وارد رزین می شود و هیدروژل تشکیل می دهد. در عین حال، ساختار شبکه متقاطع و پیوند هیدروژنی خود رزین، انبساط نامحدود ژل را محدود می کند. هنگامی که آب حاوی مقدار کمی نمک باشد، فشار اسمزی معکوس کاهش می یابد و در عین حال، به دلیل اثر محافظ یون شمارنده، زنجیره پلیمر منقبض می شود و در نتیجه ظرفیت جذب آب کاهش می یابد. رزین به طور کلی، ظرفیت جذب آب رزین فوق جاذب در محلول 0.9٪ NaCl تنها حدود 1/10 از آب دیونیزه است. جذب آب و احتباس آب دو جنبه از یک مشکل هستند. لین رانشیونگ و همکاران آنها را در ترمودینامیک مورد بحث قرار داد. تحت یک دما و فشار معین، رزین فوق جاذب می تواند خود به خود آب را جذب کند و آب وارد رزین می شود و آنتالپی آزاد کل سیستم را کاهش می دهد تا زمانی که به تعادل برسد. اگر آب از رزین خارج شود، آنتالپی آزاد را افزایش می دهد، برای پایداری سیستم مفید نیست. تجزیه و تحلیل حرارتی افتراقی نشان می دهد که 50 درصد از آب جذب شده توسط رزین فوق جاذب هنوز در شبکه ژل بالای 150 درجه سانتیگراد محصور است. بنابراین، حتی اگر فشار در دمای معمولی اعمال شود، آب از رزین فوق جاذب خارج نمی شود، که توسط خواص ترمودینامیکی رزین فوق جاذب مشخص می شود.

دفعه بعد، هدف خاص SAP را تلفن کنید.