שיחה ראשונה - פולימר סופר סופג

הרשו לי להציג את ה-SAP שאתם מתעניינים בו יותר לאחרונה! Super Absorbent Polymer (SAP) הוא סוג חדש של חומר פולימרי פונקציונלי.יש לו פונקציית ספיגת מים גבוהה הסופגת מים כבדים ממנו פי כמה מאות עד כמה אלפי פעמים, ובעלת ביצועי אחזקת מים מצוינים.ברגע שהוא סופג מים ומתנפח להידרוג'ל, קשה להפריד את המים גם אם הם בלחץ.לכן, יש לה מגוון רחב של שימושים בתחומים שונים כגון מוצרי היגיינה אישית, ייצור תעשייתי וחקלאי והנדסה אזרחית.

שרף סופר סופג הוא סוג של מקרומולקולות המכילות קבוצות הידרופיליות ומבנה צולב.הוא הופק לראשונה על ידי Fanta ואחרים על ידי השתלת עמילן בפוליאקרילוניטריל ולאחר מכן ספין.על פי חומרי הגלם קיימות סדרות עמילן (מושתלים, קרבוקסימילטים וכו'), סדרות תאית (קרבוקסימטילציה, מושתלות וכו'), סדרות פולימרים סינתטיים (חומצה פוליאקרילית, פוליוויניל אלכוהול, סדרת פוליאוקס אתילן ועוד) במספר קטגוריות .בהשוואה לעמילן ותאית, לשרף סופג חומצה פוליאקרילית יש סדרה של יתרונות כמו עלות ייצור נמוכה, תהליך פשוט, יעילות ייצור גבוהה, יכולת ספיגת מים חזקה וחיי מדף ארוכים של המוצר.זה הפך למוקד המחקר הנוכחי בתחום זה.

מה העיקרון של המוצר הזה?נכון להיום, חומצה פוליאקרילית מהווה 80% מייצור השרף הסופר סופג בעולם.השרף הסופר סופג הוא בדרך כלל אלקטרוליט פולימרי המכיל קבוצה הידרופלית ומבנה צולב.לפני ספיגת המים, שרשראות הפולימר צמודות זו לזו ומסתבכות זו לזו, מצולבות ליצירת מבנה רשת, כדי להשיג את ההידוק הכולל.במגע עם מים, מולקולות מים חודרות לתוך השרף באמצעות פעולה נימית ודיפוזיה, והקבוצות המיוננות בשרשרת מיוננות במים.עקב הדחייה האלקטרוסטטית בין אותם יונים בשרשרת, שרשרת הפולימר נמתחת ומתנפחת.בשל דרישת הניטרליות החשמלית, יוני נגד אינם יכולים לנדוד אל החוץ של השרף, וההבדל בריכוז היונים בין התמיסה בתוך השרף ומחוצה לו יוצר לחץ אוסמוטי הפוך.תחת פעולת לחץ אוסמוזה הפוכה, מים נכנסים עוד יותר לשרף ויוצרים הידרוג'ל.יחד עם זאת, מבנה הרשת הצולבת וקשירת המימן של השרף עצמו מגבילים את ההתרחבות הבלתי מוגבלת של הג'ל.כאשר המים מכילים כמות קטנה של מלח, הלחץ האוסמוטי ההפוך יקטן, ובמקביל, בשל אפקט המיגון של יון הנגד, תצטמצם שרשרת הפולימר, וכתוצאה מכך ירידה גדולה ביכולת ספיגת המים של את השרף.בדרך כלל, יכולת ספיגת המים של שרף סופר סופג בתמיסת NaCl של 0.9% היא רק כ-1/10 מזו של מים מפושטים.ספיגת מים ואגירת מים הם שני היבטים של אותה בעיה.Lin Runxiong et al.דנו בהם בתרמודינמיקה.תחת טמפרטורה ולחץ מסוימים, השרף הסופר סופג יכול לספוג מים באופן ספונטני, והמים נכנסים לשרף, ומפחיתים את האנטלפיה החופשית של המערכת כולה עד שהיא מגיעה לשיווי משקל.אם בורחים מים מהשרף, ומגדילים את האנטלפיה החופשית, זה לא תורם ליציבות המערכת.ניתוח תרמי דיפרנציאלי מראה ש-50% מהמים הנספגים בשרף הסופר סופג עדיין סגורים ברשת הג'ל מעל 150 מעלות צלזיוס.לכן, גם אם מופעל לחץ בטמפרטורה רגילה, מים לא יברחו מהשרף הסופר סופג, אשר נקבע על פי התכונות התרמודינמיות של השרף הסופר סופג.

בפעם הבאה, תגיד את המטרה הספציפית של SAP.


זמן פרסום: 08-08-2021