Lubage mul tutvustada teile üliimavat polümeeri (SAP), mis teid viimasel ajal rohkem huvitab! Üliimav polümeer (SAP) on uut tüüpi funktsionaalne polümeermaterjal. Sellel on kõrge veeimavusvõime, mis imab endast mitu sada kuni mitu tuhat korda raskemat vett ning suurepärane veepeetusvõime. Kui see on vett imanud ja hüdrogeeliks paisunud, on seda raske eraldada isegi rõhu all. Seetõttu on sellel lai kasutusala erinevates valdkondades, näiteks isikliku hügieeni toodetes, tööstus- ja põllumajandustootmises ning tsiviilehituses.
Superimav vaik on makromolekul, mis sisaldab hüdrofiilseid rühmi ja ristseotud struktuuri. Selle tootsid esmakordselt Fanta ja teised tärklise ja polüakrüülnitriili pookimise ning seejärel seebistamisega. Tooraine järgi on olemas tärklise seeriad (poogitud, karboksümetüülitud jne), tselluloosi seeriad (karboksümetüülitud, poogitud jne) ja sünteetiliste polümeeride seeriad (polüakrüülhape, polüvinüülalkohol, polüoksüetüleeni seeria jne). Võrreldes tärklise ja tselluloosiga on polüakrüülhappe superimaval vaigul mitmeid eeliseid, nagu madalad tootmiskulud, lihtne protsess, kõrge tootmisefektiivsus, tugev veeimavus ja pikk toote säilivusaeg. Sellest on saanud selle valdkonna praegune uurimisvaldkond.
Mis on selle toote põhimõte? Praegu moodustab polüakrüülhape 80% maailma üliimava vaigu toodangust. Üliimav vaik on üldiselt polümeer-elektrolüüt, mis sisaldab hüdrofiilset rühma ja ristseotud struktuuri. Enne vee imamist on polümeeriahelad üksteise lähedal ja omavahel põimunud, ristseotud, moodustades võrgustiku, et saavutada üldine kinnitus. Veega kokkupuutel tungivad veemolekulid kapillaarse toime ja difusiooni teel vaiku ning ahela ioniseeritud rühmad ioniseeruvad vees. Elektrostaatilise tõukumise tõttu ahela samade ioonide vahel venib ja paisub polümeeri ahel. Elektrilise neutraalsuse nõude tõttu ei saa vastasioonid migreeruda vaigust väljapoole ja ioonide kontsentratsiooni erinevus vaigu sees ja väljas oleva lahuse vahel moodustab pöördosmootse rõhu. Pöördosmoosi rõhu mõjul siseneb vesi edasi vaiku, moodustades hüdrogeeli. Samal ajal piiravad vaigu enda ristseotud võrgustiku struktuur ja vesiniksidemed geeli piiramatut paisumist. Kui vesi sisaldab väikest kogust soola, siis pöördosmootne rõhk väheneb ja samal ajal kahaneb polümeerahel vastasiooni varjestava toime tõttu, mille tulemuseks on vaigu veeimavusvõime märkimisväärne vähenemine. Üldiselt on üliimava vaigu veeimavusvõime 0,9% NaCl lahuses vaid umbes 1/10 deioniseeritud vee omast. Veeimavus ja veepeetus on sama probleemi kaks aspekti. Lin Runxiong jt. arutasid neid termodünaamikas. Teatud temperatuuril ja rõhul suudab üliimav vaik spontaanselt vett imada ja vesi siseneb vaiku, vähendades kogu süsteemi vaba entalpiat kuni tasakaalu saavutamiseni. Kui vesi vaigust välja pääseb, suurendades vaba entalpiat, ei soodusta see süsteemi stabiilsust. Diferentsiaaltermoanalüüs näitab, et 50% üliimava vaigu poolt imatud veest on endiselt geelvõrgustikus üle 150 °C. Seega isegi normaaltemperatuuril rõhu rakendamisel ei pääse vesi üliimavast vaigust välja, mis on määratud üliimava vaigu termodünaamiliste omadustega.
Järgmine kord öelge SAP-i konkreetne eesmärk.
Postituse aeg: 08. detsember 2021