Сүүлийн үед таны илүү их сонирхож байгаа SAP-г танилцуулъя! Супер шингээгч полимер (SAP) нь шинэ төрлийн функциональ полимер материал юм. Энэ нь өөрөөсөө хэдэн зуугаас хэдэн мянган дахин хүнд усыг шингээдэг өндөр ус шингээх функцтэй бөгөөд ус хадгалах маш сайн үзүүлэлттэй. Усыг шингээж, гидрогель болж хавдсаны дараа даралттай байсан ч усыг салгахад хэцүү байдаг. Тиймээс хувийн ариун цэврийн бүтээгдэхүүн, үйлдвэр, хөдөө аж ахуйн үйлдвэрлэл, иргэний инженерчлэл зэрэг янз бүрийн салбарт өргөн хүрээний хэрэглээтэй.
Хэт шингээгч давирхай нь гидрофилийн бүлэг болон хөндлөн холбоос бүтэцтэй макромолекулуудын нэг төрөл юм. Үүнийг анх Фанта болон бусад компаниуд цардуулыг полиакрилонитрилоор залгаж, дараа нь саванжуулах замаар үйлдвэрлэжээ. Түүхий эдээс хамааран цардуулын цуврал (залгасан, карбоксиметилжүүлсэн гэх мэт), целлюлозын цуврал (карбоксиметилжүүлсэн, залгасан гэх мэт), синтетик полимер цуврал (полиакрилийн хүчил, поливинил спирт, полиокси этилен цуврал гэх мэт) хэд хэдэн ангилалд хуваагддаг. Цардуул болон целлюлозтой харьцуулахад полиакрилийн хүчлийн хэт шингээгч давирхай нь үйлдвэрлэлийн өртөг бага, энгийн процесс, үйлдвэрлэлийн өндөр үр ашиг, ус шингээх чадвар өндөр, бүтээгдэхүүний хадгалах хугацаа урт зэрэг хэд хэдэн давуу талтай. Энэ нь энэ салбарын одоогийн судалгааны гол цэг болсон.
Энэ бүтээгдэхүүний зарчим юу вэ? Одоогийн байдлаар полиакрилийн хүчил нь дэлхийн супер шингээгч давирхайн үйлдвэрлэлийн 80%-ийг эзэлж байна. Супер шингээгч давирхай нь ерөнхийдөө гидрофилийн бүлэг ба хөндлөн холбоос бүхий полимер электролит юм. Усыг шингээхээс өмнө полимер гинжүүд хоорондоо ойрхон, хоорондоо орооцолдож, хөндлөн холбоос үүсгэн сүлжээний бүтэц үүсгэдэг тул нийт бэхэлгээг бий болгодог. Устай харьцах үед усны молекулууд капилляр үйлчлэл ба диффузийн замаар давирхай руу нэвтэрч, гинжин хэлхээний ионжуулсан бүлгүүд усанд ионждог. Гинжин хэлхээний ижил ионуудын хоорондох электростатик түлхэлтийн улмаас полимер гинж сунаж, хавддаг. Цахилгаан саармаг байдлын шаардлагын улмаас эсрэг ионууд давирхайн гадна тал руу шилжиж чадахгүй бөгөөд давирхайн дотор болон гадна уусмалын хоорондох ионы концентрацийн зөрүү нь урвуу осмотик даралт үүсгэдэг. Урвуу осмосын даралтын нөлөөгөөр ус нь давирхай руу орж гидрогель үүсгэдэг. Үүний зэрэгцээ, давирхайн хөндлөн холбоостой сүлжээний бүтэц болон устөрөгчийн холбоо нь гельний хязгааргүй тэлэлтийг хязгаарладаг. Усанд бага хэмжээний давс агуулагдах үед урвуу осмосын даралт буурч, үүний зэрэгцээ эсрэг ионы хамгаалалтын нөлөөгөөр полимер гинж агшиж, давирхайн ус шингээх чадвар эрс буурдаг. Ерөнхийдөө 0.9% NaCl уусмал дахь супер шингээгч давирхайн ус шингээх чадвар нь ионгүйжүүлсэн усныхаас ердөө 1/10 орчим байдаг. Ус шингээх болон ус хадгалах нь ижил асуудлын хоёр тал юм. Лин Рунсюнг нар термодинамикийн чиглэлээр эдгээрийг авч үзсэн. Тодорхой температур, даралтын дор супер шингээгч давирхай усыг аяндаа шингээж, ус давирхайд орж, тэнцвэрт байдалд хүрэх хүртэл бүхэл системийн чөлөөт энтальпийг бууруулсан. Хэрэв ус давирхайгаас гарч, чөлөөт энтальпийг нэмэгдүүлбэл энэ нь системийн тогтвортой байдалд нөлөөлөхгүй. Дифференциал дулааны шинжилгээгээр супер шингээгч давирхайд шингээгдсэн усны 50% нь 150°C-аас дээш температурт гель сүлжээнд хаалттай хэвээр байгааг харуулж байна. Тиймээс хэвийн температурт даралт өгсөн ч гэсэн супер шингээгч давирхайгаас ус гарахгүй бөгөөд энэ нь супер шингээгч давирхайн термодинамик шинж чанараар тодорхойлогддог.
Дараагийн удаа SAP-ийн тодорхой зорилгыг хэлнэ үү.
Нийтэлсэн цаг: 2021 оны 12-р сарын 8