Permita-me apresentar o SAP, que tem despertado seu interesse recentemente! O Polímero Superabsorvente (SAP) é um novo tipo de material polimérico funcional. Possui alta capacidade de absorção de água, podendo absorver líquidos centenas a milhares de vezes mais pesados que ele, além de apresentar excelente retenção hídrica. Uma vez absorvido, o SAP incha e se transforma em um hidrogel, tornando difícil a separação da água mesmo sob pressão. Por isso, possui uma ampla gama de aplicações em diversos setores, como produtos de higiene pessoal, produção industrial e agrícola, e engenharia civil.
A resina superabsorvente é um tipo de macromolécula que contém grupos hidrofílicos e estrutura reticulada. Foi produzida pela primeira vez pela Fanta e outras empresas através da enxertia de amido com poliacrilonitrila, seguida de saponificação. De acordo com as matérias-primas, existem séries de amido (enxertado, carboximetilado, etc.), séries de celulose (carboximetilada, enxertada, etc.) e séries de polímeros sintéticos (ácido poliacrílico, álcool polivinílico, séries de polioxietileno, etc.). Comparada ao amido e à celulose, a resina superabsorvente de ácido poliacrílico apresenta uma série de vantagens, como baixo custo de produção, processo simples, alta eficiência de produção, forte capacidade de absorção de água e longa vida útil do produto. Tornou-se um dos principais focos de pesquisa nesta área.
Qual é o princípio deste produto? Atualmente, o ácido poliacrílico representa 80% da produção mundial de resina superabsorvente. A resina superabsorvente é geralmente um eletrólito polimérico contendo um grupo hidrofílico e uma estrutura reticulada. Antes de absorver água, as cadeias poliméricas estão próximas umas das outras e entrelaçadas, reticuladas para formar uma estrutura em rede, de modo a obter a fixação geral. Quando em contato com a água, as moléculas de água penetram na resina por ação capilar e difusão, e os grupos ionizados na cadeia são ionizados na água. Devido à repulsão eletrostática entre os mesmos íons na cadeia, a cadeia polimérica se estica e incha. Devido à necessidade de neutralidade elétrica, os contra-íons não podem migrar para fora da resina, e a diferença na concentração iônica entre a solução dentro e fora da resina forma uma pressão osmótica reversa. Sob a ação da pressão osmótica reversa, a água penetra ainda mais na resina para formar um hidrogel. Ao mesmo tempo, a estrutura de rede reticulada e as ligações de hidrogênio da própria resina limitam a expansão ilimitada do gel. Quando a água contém uma pequena quantidade de sal, a pressão osmótica reversa diminui e, simultaneamente, devido ao efeito de blindagem do contra-íon, a cadeia polimérica se contrai, resultando em uma grande redução na capacidade de absorção de água da resina. Geralmente, a capacidade de absorção de água da resina superabsorvente em solução de NaCl a 0,9% é de apenas cerca de 1/10 daquela da água deionizada. Absorção e retenção de água são dois aspectos do mesmo problema. Lin Runxiong et al. discutiram esses aspectos em termodinâmica. Sob determinada temperatura e pressão, a resina superabsorvente pode absorver água espontaneamente, e a água entra na resina, reduzindo a entalpia livre de todo o sistema até atingir o equilíbrio. Se a água escapar da resina, aumentando a entalpia livre, isso não é favorável à estabilidade do sistema. A análise térmica diferencial mostra que 50% da água absorvida pela resina superabsorvente permanece retida na rede de gel acima de 150 °C. Portanto, mesmo sob pressão em temperatura ambiente, a água não escapará da resina superabsorvente, o que é determinado pelas propriedades termodinâmicas da mesma.
Na próxima vez, explique a finalidade específica do SAP.
Data da publicação: 08/12/2021