Permítanme presentarles el polímero superabsorbente (SAP) que les ha despertado tanto interés últimamente. El polímero superabsorbente (SAP) es un nuevo tipo de material polimérico funcional. Posee una alta capacidad de absorción de agua, capaz de absorber cientos o miles de veces más agua que él mismo, y ofrece una excelente retención de agua. Una vez que absorbe agua y se hincha formando un hidrogel, resulta difícil separarla incluso bajo presión. Por lo tanto, tiene una amplia gama de aplicaciones en diversos campos, como productos de higiene personal, producción industrial y agrícola, e ingeniería civil.
La resina superabsorbente es un tipo de macromolécula que contiene grupos hidrófilos y una estructura reticulada. Fue producida inicialmente por Fanta y otras empresas mediante el injerto de almidón con poliacrilonitrilo, seguido de saponificación. Según las materias primas, existen series de almidón (injertado, carboximetilado, etc.), series de celulosa (carboximetilada, injertada, etc.) y series de polímeros sintéticos (ácido poliacrílico, alcohol polivinílico, polioxietileno, etc.) en diversas categorías. En comparación con el almidón y la celulosa, la resina superabsorbente de ácido poliacrílico presenta una serie de ventajas, como un bajo coste de producción, un proceso sencillo, una alta eficiencia de producción, una gran capacidad de absorción de agua y una larga vida útil del producto. Actualmente, se ha convertido en un tema de investigación prioritario en este campo.
¿Cuál es el principio de este producto? Actualmente, el ácido poliacrílico representa el 80% de la producción mundial de resina superabsorbente. La resina superabsorbente es generalmente un electrolito polimérico que contiene un grupo hidrófilo y una estructura reticulada. Antes de absorber agua, las cadenas poliméricas se encuentran cerca unas de otras y se entrelazan, formando una estructura reticulada que logra la fijación general. Al entrar en contacto con el agua, las moléculas de agua penetran en la resina por capilaridad y difusión, y los grupos ionizados de la cadena se ionizan en el agua. Debido a la repulsión electrostática entre los iones del mismo grupo en la cadena, la cadena polimérica se estira y se hincha. Debido al requisito de neutralidad eléctrica, los contraiones no pueden migrar al exterior de la resina, y la diferencia en la concentración de iones entre la solución dentro y fuera de la resina genera una presión osmótica inversa. Bajo la acción de esta presión, el agua penetra aún más en la resina para formar un hidrogel. Al mismo tiempo, la estructura de red reticulada y los enlaces de hidrógeno de la propia resina limitan la expansión ilimitada del gel. Cuando el agua contiene una pequeña cantidad de sal, la presión osmótica inversa disminuye y, al mismo tiempo, debido al efecto de apantallamiento del contraión, la cadena polimérica se contrae, lo que resulta en una gran disminución de la capacidad de absorción de agua de la resina. Generalmente, la capacidad de absorción de agua de la resina superabsorbente en una solución de NaCl al 0,9 % es solo aproximadamente 1/10 de la del agua desionizada. La absorción y la retención de agua son dos aspectos del mismo problema. Lin Runxiong et al. los analizaron en termodinámica. Bajo una determinada temperatura y presión, la resina superabsorbente puede absorber agua espontáneamente, y el agua entra en la resina, reduciendo la entalpía libre de todo el sistema hasta que alcanza el equilibrio. Si el agua escapa de la resina, aumentando la entalpía libre, no es propicio para la estabilidad del sistema. El análisis térmico diferencial muestra que el 50 % del agua absorbida por la resina superabsorbente permanece atrapada en la red de gel por encima de los 150 °C. Por lo tanto, incluso si se aplica presión a temperatura ambiente, el agua no escapará de la resina superabsorbente, lo cual está determinado por las propiedades termodinámicas de dicha resina.
La próxima vez, explique el propósito específico de SAP.
Fecha de publicación: 8 de diciembre de 2021