Tôi xin giới thiệu về SAP, loại vật liệu mà bạn đang rất quan tâm gần đây! Polyme siêu thấm (SAP) là một loại vật liệu polyme chức năng mới. Nó có khả năng thấm hút nước cao, có thể hấp thụ nước nặng gấp vài trăm đến vài nghìn lần trọng lượng của chính nó, và có hiệu suất giữ nước tuyệt vời. Một khi đã hấp thụ nước và trương nở thành hydrogel, rất khó để tách nước ra ngay cả khi chịu áp lực. Do đó, nó có phạm vi ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như sản phẩm vệ sinh cá nhân, sản xuất công nghiệp và nông nghiệp, và kỹ thuật xây dựng.
Nhựa siêu thấm là một loại đại phân tử chứa các nhóm ưa nước và cấu trúc liên kết chéo. Nó được sản xuất lần đầu tiên bởi Fanta và các công ty khác bằng cách ghép tinh bột với polyacrylonitrile rồi xà phòng hóa. Theo nguyên liệu thô, có nhiều loại nhựa siêu thấm khác nhau, bao gồm loại tinh bột (ghép, cacboxymetyl hóa, v.v.), loại cellulose (cacboxymetyl hóa, ghép, v.v.), loại polymer tổng hợp (axit polyacrylic, polyvinyl alcohol, polyoxy ethylene, v.v.). So với tinh bột và cellulose, nhựa siêu thấm axit polyacrylic có nhiều ưu điểm như chi phí sản xuất thấp, quy trình đơn giản, hiệu quả sản xuất cao, khả năng thấm hút nước mạnh và thời hạn sử dụng sản phẩm dài. Nó đã trở thành điểm nóng nghiên cứu hiện nay trong lĩnh vực này.
Nguyên lý hoạt động của sản phẩm này là gì? Hiện nay, axit polyacrylic chiếm 80% sản lượng nhựa siêu thấm trên thế giới. Nhựa siêu thấm thường là chất điện phân polymer chứa nhóm ưa nước và cấu trúc liên kết chéo. Trước khi hấp thụ nước, các chuỗi polymer nằm sát nhau và vướng vào nhau, liên kết chéo để tạo thành cấu trúc mạng lưới, nhằm đạt được sự liên kết tổng thể. Khi tiếp xúc với nước, các phân tử nước thẩm thấu vào nhựa thông qua hiện tượng mao dẫn và khuếch tán, và các nhóm ion hóa trên chuỗi bị ion hóa trong nước. Do lực đẩy tĩnh điện giữa các ion cùng loại trên chuỗi, chuỗi polymer giãn ra và phồng lên. Do yêu cầu về tính trung hòa điện, các ion trái dấu không thể di chuyển ra bên ngoài nhựa, và sự chênh lệch nồng độ ion giữa dung dịch bên trong và bên ngoài nhựa tạo ra áp suất thẩm thấu ngược. Dưới tác dụng của áp suất thẩm thấu ngược, nước tiếp tục thẩm thấu vào nhựa để tạo thành hydrogel. Đồng thời, cấu trúc mạng lưới liên kết chéo và liên kết hydro của chính nhựa hạn chế sự giãn nở không giới hạn của gel. Khi nước chứa một lượng nhỏ muối, áp suất thẩm thấu ngược sẽ giảm, và đồng thời, do hiệu ứng che chắn của ion đối nghịch, chuỗi polymer sẽ co lại, dẫn đến sự giảm đáng kể khả năng hấp thụ nước của nhựa. Nói chung, khả năng hấp thụ nước của nhựa siêu thấm trong dung dịch NaCl 0,9% chỉ bằng khoảng 1/10 so với nước khử ion. Hấp thụ nước và giữ nước là hai khía cạnh của cùng một vấn đề. Lin Runxiong và cộng sự đã thảo luận về chúng trong nhiệt động lực học. Dưới một nhiệt độ và áp suất nhất định, nhựa siêu thấm có thể tự hấp thụ nước, và nước đi vào nhựa, làm giảm enthalpy tự do của toàn hệ thống cho đến khi đạt trạng thái cân bằng. Nếu nước thoát ra khỏi nhựa, làm tăng enthalpy tự do, điều này không có lợi cho sự ổn định của hệ thống. Phân tích nhiệt vi sai cho thấy 50% lượng nước được nhựa siêu thấm hấp thụ vẫn còn nằm trong mạng lưới gel ở nhiệt độ trên 150°C. Do đó, ngay cả khi tác dụng áp suất ở nhiệt độ bình thường, nước cũng sẽ không thoát ra khỏi nhựa siêu thấm, điều này được quyết định bởi các tính chất nhiệt động học của nhựa siêu thấm.
Lần sau, hãy nêu rõ mục đích cụ thể của SAP.
Thời gian đăng bài: 08/12/2021