Дазвольце мне прадставіць вам SAP, які вас апошнім часам цікавіць! Суперпаглынальны палімер (SAP) — гэта новы тып функцыянальнага палімернага матэрыялу. Ён мае высокую водапаглынальную здольнасць, паглынае ваду, якая ў сотні-тысячы разоў цяжэйшая за яго саму, і выдатна ўтрымлівае ваду. Пасля таго, як ён паглынае ваду і набракае ў гідрагель, ваду цяжка аддзяліць, нават калі яна знаходзіцца пад ціскам. Такім чынам, ён мае шырокі спектр прымянення ў розных галінах, такіх як сродкі асабістай гігіены, прамысловая і сельскагаспадарчая вытворчасць, а таксама грамадзянскае будаўніцтва.
Суперабсарбэнтная смала — гэта від макрамалекул, якія змяшчаюць гідрафільныя групы і маюць зшытую структуру. Упершыню яна была выраблена кампаніяй Fanta і іншымі шляхам прышчэпкі крухмалу да поліакрыланітрылу з наступным амыленнем. У залежнасці ад сыравіны, існуе некалькі катэгорый серыі крухмалу (прышчэплены, карбаксіметыляваны і г.д.), серыі цэлюлозы (карбаксіметыляваны, прышчэплены і г.д.), серыі сінтэтычных палімераў (поліакрылавая кіслата, полівінілавы спірт, поліаксіэтылен і г.д.). У параўнанні з крухмалам і цэлюлозай, суперабсарбэнтная смала поліакрылавай кіслаты мае шэраг пераваг, такіх як нізкі кошт вытворчасці, просты працэс, высокая эфектыўнасць вытворчасці, высокая водапаглынальная здольнасць і працяглы тэрмін захоўвання прадукту. Яна стала актуальным цэнтрам даследаванняў у гэтай галіне.
Які прынцып дзеяння гэтага прадукту? У цяперашні час поліакрылавая кіслата складае 80% сусветнай вытворчасці суперпаглынальных смол. Суперпаглынальная смала звычайна ўяўляе сабой палімерны электраліт, які змяшчае гідрафільную групу і зшытую структуру. Перад паглынаннем вады палімерныя ланцугі знаходзяцца блізка адзін да аднаго і пераплятаюцца разам, утвараючы сеткаватую структуру, каб дасягнуць агульнага змацавання. Пры кантакце з вадой малекулы вады пранікаюць у смалу праз капілярнае дзеянне і дыфузію, і іянізаваныя групы ў ланцугу іянізуюцца ў вадзе. З-за электрастатычнага адштурхвання паміж тымі ж іонамі ў ланцугу палімерны ланцуг расцягваецца і набракае. З-за патрабавання электрычнай нейтральнасці процііоны не могуць міграваць вонкі смалы, і розніца ў канцэнтрацыі іонаў паміж растворам унутры і звонку смалы ўтварае зваротны асматычны ціск. Пад дзеяннем ціску зваротнага осмасу вада далей пранікае ў смалу, утвараючы гідрагель. У той жа час зшытая сеткаватая структура і вадародныя сувязі самой смалы абмяжоўваюць неабмежаванае пашырэнне геля. Калі вада змяшчае невялікую колькасць солі, зваротны асматычны ціск зніжаецца, і ў той жа час, з-за ахоўнага эфекту процііёна, палімерны ланцуг сціскаецца, што прыводзіць да значнага зніжэння водапаглынальнай здольнасці смалы. Як правіла, водапаглынальная здольнасць суперпаглынальнай смалы ў 0,9% растворы NaCl складае толькі каля 1/10 ад водапаглынальнай здольнасці дэіянізаванай вады. Водапаглынанне і ўтрыманне вады - гэта два аспекты адной і той жа праблемы. Лін Рунсюн і інш. абмяркоўвалі іх у тэрмадынаміцы. Пры пэўнай тэмпературы і ціску суперпаглынальная смала можа самаадвольна паглынаць ваду, і вада пранікае ў смалу, зніжаючы свабодную энтальпію ўсёй сістэмы, пакуль яна не дасягне раўнавагі. Калі вада выходзіць са смалы, павялічваючы свабодную энтальпію, гэта не спрыяе стабільнасці сістэмы. Дыферэнцыяльны тэрмічны аналіз паказвае, што пры тэмпературы вышэй за 150°C 50% вады, паглынутай суперпаглынальнай смалой, усё яшчэ знаходзіцца ў гелевай сетцы. Такім чынам, нават калі ціск прыкладзецца пры нармальнай тэмпературы, вада не будзе выцякаць з суперпаглынальнай смалы, што вызначаецца тэрмадынамічнымі ўласцівасцямі суперпаглынальнай смалы.
Наступным разам раскажыце пра канкрэтную мэту SAP.
Час публікацыі: 08 снежня 2021 г.