دعوني أُعرّفكم على مادة SAP التي أثارت اهتمامكم مؤخرًا! البوليمر فائق الامتصاص (SAP) هو نوع جديد من مواد البوليمر الوظيفية. يتميز بقدرة امتصاص عالية للماء، إذ يمتص ماءً أثقل منه بمئات إلى آلاف المرات، كما يتميز بكفاءة ممتازة في الاحتفاظ بالماء. بمجرد امتصاصه للماء وتضخمه ليشكل هلامًا مائيًا، يصعب فصله حتى مع الضغط. لذلك، له استخدامات واسعة في مجالات متنوعة، مثل منتجات النظافة الشخصية، والإنتاج الصناعي والزراعي، والهندسة المدنية.
الراتنج فائق الامتصاص هو نوع من الجزيئات الكبيرة التي تحتوي على مجموعات محبة للماء وبنية متشابكة. أُنتج لأول مرة من قِبل شركة فانتا وآخرين عن طريق تطعيم النشا بالبولي أكريلونيتريل ثم التصبن. وفقًا للمواد الخام، تنقسم سلاسل النشا (المطعّم، الميثيل الكربوكسيلي، إلخ)، وسلاسل السليلوز (الميثيل الكربوكسيلي، المطعّم، إلخ)، وسلاسل البوليمرات الاصطناعية (حمض البولي أكريليك، كحول البولي فينيل، سلسلة بولي أوكسي إيثيلين، إلخ) إلى فئات متعددة. بالمقارنة مع النشا والسليلوز، يتميز راتنج حمض البولي أكريليك فائق الامتصاص بمجموعة من المزايا، مثل انخفاض تكلفة الإنتاج، وسهولة العملية، وكفاءة الإنتاج العالية، وقدرة امتصاص الماء العالية، وطول مدة الصلاحية. وقد أصبح هذا الراتنج محورًا بحثيًا رئيسيًا في هذا المجال.
ما هو مبدأ هذا المنتج؟ يُمثل حمض البولي أكريليك حاليًا 80% من إنتاج الراتنجات فائقة الامتصاص عالميًا. الراتنج فائق الامتصاص هو عمومًا إلكتروليت بوليمري يحتوي على مجموعة محبة للماء وبنية متشابكة. قبل امتصاص الماء، تكون سلاسل البوليمر قريبة من بعضها البعض ومتشابكة معًا، متشابكة لتكوين بنية شبكية، وذلك لتحقيق التثبيت الشامل. عند ملامسة الماء، تخترق جزيئات الماء الراتنج من خلال الخاصية الشعرية والانتشار، وتتأين المجموعات المؤينة على السلسلة في الماء. بسبب التنافر الكهروستاتيكي بين الأيونات نفسها على السلسلة، تتمدد سلسلة البوليمر وتنتفخ. نظرًا لمتطلبات الحياد الكهربائي، لا يمكن للأيونات المضادة أن تهاجر إلى خارج الراتنج، ويشكل فرق تركيز الأيونات بين المحلول داخل الراتنج وخارجه ضغطًا تناضحيًا عكسيًا. تحت تأثير ضغط التناضح العكسي، يدخل الماء إلى الراتنج مكونًا هيدروجيل. في الوقت نفسه، يحدّ هيكل الشبكة المتشابك والرابطة الهيدروجينية للراتنج نفسه من التمدد غير المحدود للهلام. عندما يحتوي الماء على كمية صغيرة من الملح، سينخفض الضغط الأسموزي العكسي، وفي الوقت نفسه، بسبب تأثير الحماية للأيون المضاد، ستتقلص سلسلة البوليمر، مما يؤدي إلى انخفاض كبير في قدرة الراتنج على امتصاص الماء. بشكل عام، تبلغ قدرة امتصاص الماء للراتنج فائق الامتصاص في محلول كلوريد الصوديوم بنسبة 0.9٪ حوالي 1/10 فقط من قدرة الماء منزوع الأيونات. امتصاص الماء واحتباس الماء هما جانبان لنفس المشكلة. ناقش لين رون شيونغ وآخرون ذلك في الديناميكا الحرارية. تحت درجة حرارة وضغط معينين، يمكن للراتنج فائق الامتصاص امتصاص الماء تلقائيًا، ويدخل الماء إلى الراتنج، مما يقلل من المحتوى الحراري الحر للنظام بأكمله حتى يصل إلى حالة التوازن. إذا تسرب الماء من الراتنج، مما زاد من المحتوى الحراري الحر، فإنه لا يساعد على استقرار النظام. يُظهر التحليل الحراري التفاضلي أن 50% من الماء الذي يمتصه الراتنج فائق الامتصاص يبقى محصورًا في شبكة الهلام عند درجة حرارة تزيد عن 150 درجة مئوية. لذلك، حتى مع الضغط في درجة الحرارة العادية، لن يتسرب الماء من الراتنج فائق الامتصاص، وهو ما تحدده الخصائص الديناميكية الحرارية للراتنج فائق الامتصاص.
في المرة القادمة، قم بذكر الغرض المحدد لـSAP.
وقت النشر: ٨ ديسمبر ٢٠٢١