Erster Vortrag – Superabsorbierendes Polymer

Lassen Sie mich das SAP vorstellen, das Sie in letzter Zeit mehr interessiert! Superabsorbierendes Polymer (SAP) ist eine neue Art von funktionellem Polymermaterial. Es verfügt über eine hohe Wasserabsorptionsfunktion, die mehrere hundert bis mehrere tausend Mal schwerere Wasser als es selbst aufnimmt, und verfügt über eine hervorragende Wasserrückhalteleistung. Sobald es Wasser aufnimmt und zu einem Hydrogel aufquillt, ist es schwierig, das Wasser abzutrennen, selbst wenn es unter Druck steht. Daher bietet es ein breites Einsatzspektrum in verschiedenen Bereichen wie Körperpflegeprodukten, industrieller und landwirtschaftlicher Produktion sowie im Bauwesen.

Superabsorbierendes Harz ist eine Art Makromoleküle, die hydrophile Gruppen und eine vernetzte Struktur enthalten. Es wurde zuerst von Fanta und anderen durch Pfropfen von Stärke mit Polyacrylnitril und anschließende Verseifung hergestellt. Je nach Rohstoff gibt es Stärkereihen (gepfropft, carboxymethyliert usw.), Zellulosereihen (carboxymethyliert, gepfropft usw.) und synthetische Polymerreihen (Polyacrylsäure, Polyvinylalkohol, Polyoxyethylenreihen usw.) in mehreren Kategorien . Im Vergleich zu Stärke und Zellulose bietet superabsorbierendes Polyacrylsäureharz eine Reihe von Vorteilen wie niedrige Produktionskosten, einfaches Verfahren, hohe Produktionseffizienz, starke Wasseraufnahmekapazität und lange Produkthaltbarkeit. Es hat sich zum aktuellen Forschungs-Hotspot auf diesem Gebiet entwickelt.

Was ist das Prinzip dieses Produkts? Derzeit macht Polyacrylsäure 80 % der weltweiten Produktion superabsorbierender Harze aus. Das superabsorbierende Harz ist im Allgemeinen ein Polymerelektrolyt, der eine hydrophile Gruppe und eine vernetzte Struktur enthält. Vor der Wasseraufnahme liegen die Polymerketten nahe beieinander und sind miteinander verflochten, zu einer Netzwerkstruktur vernetzt, um so die Gesamtbefestigung zu erreichen. Bei Kontakt mit Wasser dringen Wassermoleküle durch Kapillarwirkung und Diffusion in das Harz ein und die ionisierten Gruppen an der Kette werden im Wasser ionisiert. Aufgrund der elektrostatischen Abstoßung zwischen denselben Ionen in der Kette dehnt und schwillt die Polymerkette an. Aufgrund der erforderlichen elektrischen Neutralität können Gegenionen nicht zur Außenseite des Harzes wandern und der Unterschied in der Ionenkonzentration zwischen der Lösung innerhalb und außerhalb des Harzes erzeugt einen umgekehrten osmotischen Druck. Unter der Wirkung des Umkehrosmosedrucks dringt Wasser weiter in das Harz ein und bildet ein Hydrogel. Gleichzeitig begrenzen die vernetzte Netzwerkstruktur und die Wasserstoffbrückenbindung des Harzes selbst die unbegrenzte Ausdehnung des Gels. Wenn das Wasser eine kleine Menge Salz enthält, sinkt der umgekehrte osmotische Druck und gleichzeitig schrumpft aufgrund der Abschirmwirkung des Gegenions die Polymerkette, was zu einer starken Verringerung der Wasseraufnahmekapazität führt das Harz. Im Allgemeinen beträgt die Wasseraufnahmekapazität von superabsorbierendem Harz in 0,9 % NaCl-Lösung nur etwa 1/10 der von entionisiertem Wasser. Wasseraufnahme und Wasserretention sind zwei Aspekte desselben Problems. Lin Runxiong et al. diskutierte sie in der Thermodynamik. Unter einer bestimmten Temperatur und einem bestimmten Druck kann das superabsorbierende Harz spontan Wasser absorbieren, und das Wasser dringt in das Harz ein und verringert die freie Enthalpie des gesamten Systems, bis es ein Gleichgewicht erreicht. Wenn Wasser aus dem Harz austritt und die freie Enthalpie erhöht, ist dies nicht förderlich für die Stabilität des Systems. Die Differentialthermoanalyse zeigt, dass über 150 °C noch 50 % des vom superabsorbierenden Harz absorbierten Wassers im Gelnetzwerk eingeschlossen sind. Selbst wenn bei normaler Temperatur Druck ausgeübt wird, entweicht daher kein Wasser aus dem superabsorbierenden Harz, was durch die thermodynamischen Eigenschaften des superabsorbierenden Harzes bestimmt wird.

Nennen Sie beim nächsten Mal den konkreten Zweck von SAP.