Partículas de SAP de resina polimérica absorbente de agua
La resina superabsorbente es una macromolécula con grupos hidrófilos y estructura reticulada. Fue producida por primera vez por Fanta et al. injertando almidón en poliacrilonitrilo y saponificándolo. Según las materias primas, existen series de almidón (injerto, carboximetilo, etc.), series de celulosa (carboximetilo, injerto, etc.) y series de polímeros sintéticos (serie de ácido poliacrílico, serie de alcohol polivinílico, serie de polioxietileno, etc.). Sistema y sistema de celulosa, la resina súper absorbente de ácido poliacrílico tiene una serie de ventajas como bajo costo de producción, proceso simple, alta eficiencia de producción, fuerte capacidad de absorción de agua y larga vida útil del producto, y se ha convertido en el punto de investigación actual en este campo. Actualmente, el ácido poliacrílico representa el 80% de la producción mundial de resinas superabsorbentes.
La resina superabsorbente es generalmente un electrolito polimérico que contiene grupos hidrófilos y una estructura reticulada. Antes de absorber agua, las cadenas de polímero se entrelazan entre sí y se reticulan para formar una estructura de red, logrando así una fijación general. Cuando entran en contacto con el agua, las moléculas de agua penetran en la resina mediante acción capilar y difusión, y los grupos ionizados de la cadena se ionizan en el agua. Las cadenas de polímeros se estiran y se hinchan debido a la repulsión electrostática entre iones idénticos en la cadena. Debido al requisito de neutralidad eléctrica, los contraiones no pueden migrar fuera de la resina y la diferencia en la concentración de iones entre la solución dentro y fuera de la resina forma una presión de ósmosis inversa. El agua ingresa además a la resina bajo la acción de la presión de ósmosis inversa para formar un hidrogel.
Al mismo tiempo, la estructura de red 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 de ósmosis inversa disminuye. Al mismo tiempo, debido al efecto protector de los contraiones, la cadena polimérica se contrae, lo que resulta en una capacidad de absorción de agua muy reducida. la resina. Generalmente, la capacidad de absorción de agua de la resina superabsorbente en una solución de NaCl al 0,9% es solo de aproximadamente 1/10 en agua desionizada.
La absorción y la retención de agua son dos aspectos del mismo problema, que han sido discutidos en termodinámica por Lin Runxiong y otros. Bajo una determinada temperatura y presión, la resina superabsorbente puede absorber agua espontáneamente y el agua ingresa a la resina, reduciendo la entalpía libre de todo el sistema hasta que se alcanza el equilibrio. Si el agua se escapa de la resina, la entalpía libre aumenta, lo que va en detrimento de la estabilidad del sistema. El análisis térmico diferencial muestra que el 50% del agua absorbida por la resina superabsorbente todavía está encerrada en la red de gel por encima de 150°C, por lo tanto, incluso si se aplica presión a temperatura ambiente, el agua no escapará de la resina superabsorbente. Está determinado por las propiedades termodinámicas de la resina superabsorbente. [1]
Los polímeros superabsorbentes se desarrollaron a finales de la década de 1960. En 1961, el Instituto de Investigación del Norte del USDA injertó almidón en acrilonitrilo por primera vez, creando un polímero de injerto de acrilonitrilo de almidón HSPAN que era superior a los materiales absorbentes tradicionales. En 1978, Sanyo Chemical Co., Ltd. de Japón tomó la iniciativa en el uso de polímeros superabsorbentes en pañales desechables, lo que atrajo gran atención por parte de científicos de todo el mundo. A finales de la década de 1970, la empresa estadounidense UCC propuso reticular varios polímeros de oxialquileno mediante tratamiento de radiación para sintetizar polímeros superabsorbentes no iónicos con una capacidad de absorción de agua de 2000 veces, abriendo así la puerta a la síntesis de polímeros superabsorbentes no iónicos. En 1983, la empresa japonesa Sanyo Chemical Company utilizó acrilato de potasio polimerizado en presencia de compuestos dienos como la metilbisacrilamida para preparar polímeros superabsorbentes. Después de eso, la empresa continuó combinando ácido poliacrílico modificado y poliacrilamida para crear varios sistemas de polímeros superabsorbentes. A finales del siglo pasado, científicos de todo el mundo desarrollaron sucesivamente polímeros superabsorbentes, que se desarrollaron rápidamente en todo el mundo. En la actualidad, se han formado tres grandes grupos de producción: Nippon Catalyst, Sanyo Chemical Company y Stockhausen Company de Alemania. Actualmente controlan el 70% del mercado mundial. Operan conjuntamente a nivel internacional a través de la cooperación técnica y monopolizan los derechos de venta de polímeros superabsorbentes en países de todo el mundo.
La resina superabsorbente tiene una amplia gama de usos y unas perspectivas de aplicación muy amplias. En la actualidad, su uso principal sigue siendo el de productos sanitarios, representando alrededor del 70% del mercado total. La resina superabsorbente de poliacrilato de sodio se utiliza ampliamente en agricultura y silvicultura debido a su alta capacidad de absorción de agua y excelentes propiedades de retención de agua. Si se agrega al suelo una pequeña cantidad de poliacrilato de sodio altamente absorbente, se puede mejorar la tasa de germinación de algunos frijoles y la resistencia a la sequía de las plántulas de frijol, y se puede mejorar la permeabilidad del suelo.
Además, la resina superabsorbente tiene hidrofilicidad, excelentes propiedades antivaho y anticondensación y puede utilizarse como nuevo material de embalaje. Las películas de embalaje hechas de polímeros altamente absorbentes pueden mantener eficazmente la frescura de los alimentos. Agregar una pequeña cantidad de polímero superabsorbente a los cosméticos también puede aumentar la viscosidad de la emulsión y es un espesante ideal. Este polímero altamente absorbente de agua solo puede absorber agua, pero no puede absorber aceite ni solventes orgánicos, y puede usarse como agente deshidratante en la industria.
Los polímeros superabsorbentes no son tóxicos, no irritan el cuerpo humano, no tienen efectos secundarios y no se coagulan. Han sido ampliamente utilizados en el campo médico en los últimos años. Por ejemplo, se puede utilizar para ungüentos tópicos que tienen un alto contenido de agua y son cómodos de usar; producir vendajes médicos y bolas de algodón que puedan absorber el sangrado y las secreciones de cirugías y traumatismos para prevenir la supuración y crear piel artificial antiinfecciones; permite el paso de la humedad y los medicamentos, pero no los microorganismos.
Con el desarrollo de la ciencia y la tecnología, la protección del medio ambiente ha recibido cada vez más atención. Si la resina superabsorbente se coloca en una bolsa que se puede disolver en las aguas residuales y la bolsa se sumerge en las aguas residuales, cuando la bolsa se disuelve, la resina superabsorbente puede absorber rápidamente el líquido y solidificar las aguas residuales.
En la industria electrónica, los polímeros superabsorbentes también se utilizan como sensores de humedad, sensores de medición de humedad y detectores de fugas de agua. Los polímeros superabsorbentes se pueden utilizar como adsorbentes de iones de metales pesados y materiales absorbentes de aceite.
En resumen, la resina superabsorbente es un material polimérico muy utilizado y el desarrollo de resina superabsorbente tiene un gran potencial de mercado. En el contexto de sequía y falta de lluvia en la mayoría de las zonas del norte de mi país este año, cómo promover aún más el uso de resina superabsorbente es una tarea urgente para los trabajadores de ciencia y tecnología agrícolas y forestales. En el proceso de implementación de la Estrategia de Desarrollo Occidental y mejora del suelo, el desarrollo y la aplicación vigorosos de diversas funciones prácticas de la resina superabsorbente tiene beneficios sociales reales y beneficios económicos potenciales.