หัวข้อแรก—โพลิเมอร์ดูดซับพิเศษ

ขอแนะนำ SAP ที่คุณกำลังสนใจอยู่ในขณะนี้! โพลิเมอร์ดูดซับพิเศษ (SAP) เป็นวัสดุโพลิเมอร์ชนิดใหม่ที่มีคุณสมบัติในการดูดซับน้ำสูง สามารถดูดซับน้ำได้มากกว่าน้ำหนักของตัวเองหลายร้อยถึงหลายพันเท่า และมีประสิทธิภาพในการกักเก็บน้ำที่ดีเยี่ยม เมื่อดูดซับน้ำและพองตัวเป็นไฮโดรเจลแล้ว จะยากที่จะแยกน้ำออกได้แม้จะใช้แรงดันสูง ดังนั้นจึงมีการใช้งานอย่างกว้างขวางในหลากหลายสาขา เช่น ผลิตภัณฑ์สุขอนามัยส่วนบุคคล การผลิตทางอุตสาหกรรมและเกษตรกรรม และวิศวกรรมโยธา

เรซินดูดซับพิเศษเป็นโมเลกุลขนาดใหญ่ชนิดหนึ่งที่มีหมู่ไฮโดรฟิลิกและโครงสร้างแบบเชื่อมโยงกัน ถูกผลิตขึ้นครั้งแรกโดยบริษัทแฟนต้าและบริษัทอื่นๆ โดยการเชื่อมต่อแป้งกับโพลีอะคริโลไนไตรล์แล้วทำการสลายด้วยด่าง ตามวัตถุดิบแล้ว สามารถแบ่งออกเป็นหลายประเภท ได้แก่ ตระกูลแป้ง (แบบเชื่อมต่อ, แบบคาร์บอกซีเมทิลเลต ฯลฯ) ตระกูลเซลลูโลส (แบบคาร์บอกซีเมทิลเลต แบบเชื่อมต่อ ฯลฯ) และตระกูลพอลิเมอร์สังเคราะห์ (กรดโพลีอะคริลิก, โพลีไวนิลแอลกอฮอล์, ตระกูลโพลีออกซีเอทิลีน ฯลฯ) เมื่อเปรียบเทียบกับแป้งและเซลลูโลส เรซินดูดซับพิเศษจากกรดโพลีอะคริลิกมีข้อดีหลายประการ เช่น ต้นทุนการผลิตต่ำ กระบวนการผลิตง่าย ประสิทธิภาพการผลิตสูง ความสามารถในการดูดซับน้ำสูง และอายุการเก็บรักษานาน จึงกลายเป็นหัวข้อวิจัยที่ได้รับความสนใจอย่างมากในสาขานี้

หลักการทำงานของผลิตภัณฑ์นี้คืออะไร? ปัจจุบัน กรดโพลีอะคริลิกคิดเป็น 80% ของการผลิตเรซินดูดซับพิเศษทั่วโลก เรซินดูดซับพิเศษโดยทั่วไปเป็นพอลิเมอร์อิเล็กโทรไลต์ที่มีหมู่ไฮโดรฟิลิกและโครงสร้างแบบเชื่อมโยงกัน ก่อนที่จะดูดซับน้ำ โซ่พอลิเมอร์จะอยู่ใกล้กันและพันกัน เกิดการเชื่อมโยงกันเพื่อสร้างโครงสร้างเครือข่าย ทำให้เกิดการยึดเกาะโดยรวม เมื่อสัมผัสกับน้ำ โมเลกุลของน้ำจะแทรกซึมเข้าไปในเรซินผ่านแรงดึงดูดของเส้นเลือดฝอยและการแพร่ และหมู่ไอออนบนโซ่จะแตกตัวเป็นไอออนในน้ำ เนื่องจากแรงผลักทางไฟฟ้าสถิตระหว่างไอออนชนิดเดียวกันบนโซ่ โซ่พอลิเมอร์จึงยืดออกและบวม เนื่องจากข้อกำหนดเรื่องความเป็นกลางทางไฟฟ้า ไอออนตรงข้ามจึงไม่สามารถเคลื่อนที่ออกไปนอกเรซินได้ และความแตกต่างของความเข้มข้นของไอออนระหว่างสารละลายภายในและภายนอกเรซินจะก่อให้เกิดแรงดันออสโมซิสย้อนกลับ ภายใต้การทำงานของแรงดันออสโมซิสย้อนกลับ น้ำจะเข้าไปในเรซินมากขึ้นเพื่อสร้างไฮโดรเจล ในขณะเดียวกัน โครงสร้างเครือข่ายเชื่อมโยงและพันธะไฮโดรเจนของเรซินเองก็จำกัดการขยายตัวอย่างไม่จำกัดของเจล เมื่อน้ำมีเกลืออยู่เล็กน้อย แรงดันออสโมติกย้อนกลับจะลดลง และในขณะเดียวกัน เนื่องจากผลการป้องกันของไอออนประจุลบ โซ่พอลิเมอร์จะหดตัว ส่งผลให้ความสามารถในการดูดซับน้ำของเรซินลดลงอย่างมาก โดยทั่วไป ความสามารถในการดูดซับน้ำของเรซินดูดซับพิเศษในสารละลาย NaCl 0.9% จะมีเพียงประมาณ 1/10 ของน้ำปราศจากไอออน การดูดซับน้ำและการกักเก็บน้ำเป็นสองด้านของปัญหาเดียวกัน หลิน รุนเซียงและคณะได้กล่าวถึงเรื่องนี้ในเชิงอุณหพลศาสตร์ ภายใต้อุณหภูมิและความดันที่กำหนด เรซินดูดซับพิเศษสามารถดูดซับน้ำได้เอง และน้ำจะเข้าสู่เรซิน ลดเอนทาลปีอิสระของระบบทั้งหมดจนกว่าจะถึงสมดุล หากน้ำหนีออกจากเรซิน จะทำให้เอนทาลปีอิสระเพิ่มขึ้น ซึ่งไม่เอื้อต่อเสถียรภาพของระบบ การวิเคราะห์ความร้อนเชิงอนุพันธ์แสดงให้เห็นว่า 50% ของน้ำที่ถูกดูดซับโดยเรซินดูดซับพิเศษยังคงถูกกักเก็บไว้ในโครงข่ายเจลที่อุณหภูมิสูงกว่า 150°C ดังนั้น แม้จะใช้แรงดันที่อุณหภูมิปกติ น้ำก็จะไม่รั่วไหลออกจากเรซินดูดซับพิเศษ ซึ่งเป็นไปตามคุณสมบัติทางเทอร์โมไดนามิกของเรซินดูดซับพิเศษนั้น

ครั้งต่อไป โปรดระบุวัตถุประสงค์เฉพาะของการใช้งาน SAP ด้วย