Permítanme presentarles el polímero superabsorbente (SAP), que ha despertado gran interés últimamente. El SAP es un nuevo tipo de polímero funcional. Posee una alta capacidad de absorción de agua, pudiendo absorber desde cientos hasta miles de veces su peso, 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 ello, 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 hidrofílicos y una estructura reticulada. Fue producida inicialmente por Fanta y otros mediante el injerto de almidón con poliacrilonitrilo y posterior saponificación. Según las materias primas, se clasifican en varias series: de almidón (injertado, carboximetilado, etc.), de celulosa (carboximetilada, injertada, etc.) y de polímeros sintéticos (ácido poliacrílico, alcohol polivinílico, polioxietileno, etc.). En comparación con el almidón y la celulosa, la resina superabsorbente de ácido poliacrílico presenta numerosas ventajas, como un bajo costo de producción, un proceso sencillo, una alta eficiencia de producción, una gran capacidad de absorción de agua y una larga vida útil. Actualmente, se ha convertido en un tema de investigación clave en este campo.
¿Cuál es el principio de funcionamiento de este producto? Actualmente, el ácido poliacrílico representa el 80 % de la producción mundial de resinas superabsorbentes. Estas resinas son generalmente un polímero electrolítico con un grupo hidrofílico y una estructura reticulada. Antes de absorber agua, las cadenas poliméricas se encuentran muy próximas entre sí y entrelazadas, reticuladas para formar una estructura reticular que permite una fijación completa. 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 mismos iones en la cadena, esta se estira y se hincha. Debido a la necesidad de neutralidad eléctrica, los contraiones no pueden migrar al exterior de la resina, y la diferencia en la concentración iónica 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 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, simultáneamente, debido al efecto de apantallamiento del contraión, la cadena polimérica se contrae, lo que reduce considerablemente 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 desde la perspectiva de la termodinámica. Bajo una temperatura y presión determinadas, la resina superabsorbente puede absorber agua espontáneamente, y el agua entra en la resina, reduciendo la entalpía libre de todo el sistema hasta alcanzar el equilibrio. Si el agua se escapa de la resina, aumentando la entalpía libre, esto no favorece la estabilidad del sistema. El análisis térmico diferencial muestra que el 50% del agua absorbida por la resina superabsorbente permanece encerrada en la red de gel a temperaturas superiores a 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, indique el propósito específico de SAP.
Fecha de publicación: 8 de diciembre de 2021