Ich möchte Ihnen das SAP vorstellen, das Sie in letzter Zeit besonders interessiert! Superabsorbierendes Polymer (SAP) ist ein neuartiges funktionelles Polymermaterial. Es verfügt über eine hohe Wasseraufnahmefähigkeit und kann Wasser aufnehmen, das mehrere hundert bis tausend Mal schwerer ist als es selbst. Es zeichnet sich durch eine hervorragende Wasserrückhaltefähigkeit aus. Sobald es Wasser absorbiert und zu einem Hydrogel aufquillt, ist es selbst unter Druck nur schwer wieder zu trennen. Daher findet es vielfältige Anwendungsmöglichkeiten in verschiedenen Bereichen wie Körperpflegeprodukten, der industriellen und landwirtschaftlichen Produktion sowie im Bauwesen.
Superabsorbierendes Harz ist eine Art Makromolekül mit hydrophilen Gruppen und vernetzter Struktur. Es wurde erstmals von Fanta und anderen durch Pfropfen von Stärke mit Polyacrylnitril und anschließende Verseifung hergestellt. Je nach Rohstoff unterscheidet man Stärke (gepfropft, carboxymethyliert usw.), Cellulose (carboxymethyliert, gepfropft usw.) und synthetische Polymere (Polyacrylsäure, Polyvinylalkohol, Polyoxyethylen usw.). Im Vergleich zu Stärke und Cellulose bietet superabsorbierendes Polyacrylsäureharz zahlreiche Vorteile wie niedrige Produktionskosten, einfache Verarbeitung, hohe Produktionseffizienz, hohe Wasseraufnahmefähigkeit und lange Haltbarkeit. Es ist ein aktueller Forschungsschwerpunkt auf diesem Gebiet.
Was ist das Funktionsprinzip dieses Produkts? Derzeit macht Polyacrylsäure 80 % der weltweiten Produktion von superabsorbierendem Harz aus. Das superabsorbierende Harz ist im Allgemeinen ein Polymerelektrolyt mit einer hydrophilen Gruppe und einer vernetzten Struktur. Vor der Wasseraufnahme liegen die Polymerketten dicht beieinander, sind miteinander verflochten und bilden eine Netzwerkstruktur, wodurch die gesamte Verbindung hergestellt wird. Bei Kontakt mit Wasser dringen Wassermoleküle durch Kapillarwirkung und Diffusion in das Harz ein, und die ionisierten Gruppen der Kette werden im Wasser ionisiert. Aufgrund der elektrostatischen Abstoßung zwischen den gleichen Ionen der Kette dehnt sich die Polymerkette und quillt auf. Aufgrund der erforderlichen elektrischen Neutralität können Gegenionen nicht nach außen wandern, und der Unterschied in der Ionenkonzentration zwischen der Lösung innerhalb und außerhalb des Harzes erzeugt einen umgekehrten osmotischen Druck. Unter Einwirkung des umgekehrten Osmosedrucks dringt Wasser weiter in das Harz ein und bildet ein Hydrogel. Gleichzeitig begrenzen die vernetzte Netzwerkstruktur und die Wasserstoffbrückenbindungen des Harzes selbst die unbegrenzte Ausdehnung des Gels. Enthält das Wasser eine kleine Menge Salz, sinkt der umgekehrte osmotische Druck, und gleichzeitig schrumpft die Polymerkette aufgrund der abschirmenden Wirkung des Gegenions, wodurch die Wasseraufnahmekapazität des Harzes stark abnimmt. Im Allgemeinen beträgt die Wasseraufnahmekapazität eines superabsorbierenden Harzes in einer 0,9%igen NaCl-Lösung nur etwa 1/10 der von deionisiertem Wasser. Wasseraufnahme und Wasserretention sind zwei Aspekte desselben Problems. Lin Runxiong et al. haben sie in der Thermodynamik erörtert. Unter einer bestimmten Temperatur und einem bestimmten Druck kann das superabsorbierende Harz spontan Wasser aufnehmen, und das Wasser dringt in das Harz ein, wodurch die freie Enthalpie des gesamten Systems sinkt, bis ein Gleichgewicht erreicht ist. Wenn Wasser aus dem Harz entweicht und die freie Enthalpie steigt, ist dies der Stabilität des Systems nicht förderlich. Die Differenzialthermoanalyse zeigt, dass 50 % des vom superabsorbierenden Harz absorbierten Wassers bei Temperaturen über 150 °C noch im Gelnetzwerk eingeschlossen sind. Daher entweicht selbst bei Druckausübung bei Normaltemperatur kein Wasser aus dem superabsorbierenden Harz. Dies ist auf die thermodynamischen Eigenschaften des superabsorbierenden Harzes zurückzuführen.
Erläutern Sie das nächste Mal den spezifischen Zweck von SAP.
Veröffentlichungszeit: 08.12.2021