Առաջին զրույց՝ գերներծծող պոլիմեր

Թույլ տվեք ներկայացնել այն SAP-ը, որը վերջերս ձեզ ավելի շատ է հետաքրքրում: Գերներծծող պոլիմերը (SAP) ֆունկցիոնալ պոլիմերային նյութի նոր տեսակ է: Այն ունի բարձր ջրի կլանման ֆունկցիա, որը կլանում է իրենից մի քանի հարյուրից մինչև մի քանի հազար անգամ ծանր ջուր, և ունի ջրի պահպանման գերազանց կատարողական: Երբ այն կլանում է ջուրը և փքվում՝ վերածվելով հիդրոգելի, դժվար է ջուրը առանձնացնել, նույնիսկ եթե այն ճնշման տակ է: Հետևաբար, այն ունի լայն կիրառություն տարբեր ոլորտներում, ինչպիսիք են անձնական հիգիենայի պարագաները, արդյունաբերական և գյուղատնտեսական արտադրությունը, ինչպես նաև քաղաքացիական ճարտարագիտությունը:

Գերկլանող խեժը մակրոմոլեկուլների տեսակ է, որը պարունակում է հիդրոֆիլ խմբեր և խաչաձև կապված կառուցվածք: Այն առաջին անգամ արտադրվել է Fanta-ի և այլոց կողմից՝ օսլան պոլիակրիլոնիտրիլով պատվաստելու, ապա օճառացնելու միջոցով: Հումքի համաձայն՝ կան օսլայի շարքեր (պատվաստված, կարբօքսիմեթիլացված և այլն), ցելյուլոզային շարքեր (կարբօքսիմեթիլացված, պատվաստված և այլն), սինթետիկ պոլիմերային շարքեր (պոլիակրիլաթթու, պոլիվինիլային սպիրտ, պոլիօքսիէթիլենային շարքեր և այլն)՝ մի քանի կատեգորիաներով: Օսլայի և ցելյուլոզի համեմատ, պոլիակրիլաթթվային գերկլանող խեժն ունի մի շարք առավելություններ, ինչպիսիք են՝ ցածր արտադրական արժեքը, պարզ գործընթացը, բարձր արտադրական արդյունավետությունը, ջրի կլանման ուժեղ ունակությունը և արտադրանքի երկար պահպանման ժամկետը: Այն դարձել է այս ոլորտի ժամանակակից հետազոտական ​​կենտրոն:

Ո՞րն է այս արտադրանքի սկզբունքը: Ներկայումս պոլիակրիլաթթուն կազմում է աշխարհի գերկլանող խեժերի արտադրության 80%-ը: Գերկլանող խեժը, որպես կանոն, պոլիմերային էլեկտրոլիտ է, որը պարունակում է հիդրոֆիլ խումբ և խաչաձև կապված կառուցվածք: Ջուրը կլանելուց առաջ պոլիմերային շղթաները մոտ են միմյանց և խճճված են միմյանց, խաչաձև կապված՝ ստեղծելով ցանցային կառուցվածք՝ ընդհանուր ամրացում ապահովելու համար: Ջրի հետ շփման ժամանակ ջրի մոլեկուլները ներթափանցում են խեժի մեջ մազանոթային գործողության և դիֆուզիայի միջոցով, և շղթայի վրա գտնվող իոնացված խմբերը իոնացվում են ջրի մեջ: Շղթայի վրա նույն իոնների միջև էլեկտրաստատիկ վանողականության պատճառով պոլիմերային շղթան ձգվում և այտուցվում է: Էլեկտրական չեզոքության պահանջի պատճառով հակադարձ իոնները չեն կարող տեղափոխվել խեժի արտաքին մաս, և խեժի ներսում և դրսում լուծույթի միջև իոնների կոնցենտրացիայի տարբերությունը առաջացնում է հակադարձ օսմոտիկ ճնշում: Հակադարձ օսմոսի ճնշման ազդեցության տակ ջուրը հետագայում մտնում է խեժ՝ առաջացնելով հիդրոգել: Միևնույն ժամանակ, խեժի խաչաձև կապված ցանցային կառուցվածքը և ջրածնային կապը սահմանափակում են գելի անսահմանափակ ընդարձակումը: Երբ ջուրը պարունակում է աղի փոքր քանակություն, հակադարձ օսմոտիկ ճնշումը կնվազի, և միևնույն ժամանակ, հակադարձ իոնի պաշտպանիչ ազդեցության պատճառով, պոլիմերային շղթան կծկվի, ինչը կհանգեցնի խեժի ջրի կլանման կարողության մեծ նվազմանը: Ընդհանուր առմամբ, գերկլանող խեժի ջրի կլանման կարողությունը 0.9% NaCl լուծույթում կազմում է ապաիոնացված ջրի ջրի կլանման կարողության միայն մոտ 1/10-ը: Ջրի կլանումը և ջրի պահպանումը նույն խնդրի երկու կողմերն են: Լին Ռունսյոնգը և այլք քննարկել են դրանք թերմոդինամիկայի մեջ: Որոշակի ջերմաստիճանի և ճնշման տակ գերկլանող խեժը կարող է ինքնաբուխ կլանել ջուր, և ջուրը մտնում է խեժի մեջ՝ նվազեցնելով ամբողջ համակարգի ազատ էնթալպիան մինչև այն հասնի հավասարակշռության: Եթե ջուրը դուրս է գալիս խեժից, ինչը մեծացնում է ազատ էնթալպիան, դա չի նպաստում համակարգի կայունությանը: Դիֆերենցիալ ջերմային վերլուծությունը ցույց է տալիս, որ գերկլանող խեժի կողմից կլանված ջրի 50%-ը դեռևս փակված է գելային ցանցում 150°C-ից բարձր ջերմաստիճանում: Հետևաբար, նույնիսկ եթե ճնշումը կիրառվում է նորմալ ջերմաստիճանում, ջուրը չի դուրս գա գերներծծող խեժից, ինչը որոշվում է գերներծծող խեժի ջերմադինամիկ հատկություններով։

Հաջորդ անգամ ասա SAP-ի կոնկրետ նպատակը։