高吸水性聚合物
編輯超吸水性聚合物 (SAP)(也稱為泥漿粉)是一種吸水性親水性均聚物或共聚物,相對于其自身質量,可以吸收和保留極大量的液體。
吸水聚合物在混合時被歸類為水凝膠,通過與水分子形成氫鍵來吸收水溶液。 SAP 的吸水能力取決于水溶液的離子濃度。 在去離子和蒸餾水中,SAP 可以吸收其重量的 300 倍(從其自身體積的 30 到 60 倍),并且可以變成高達 99.9% 的液體,當放入 0.9% 的鹽水溶液中時,吸收率下降到大約 50 倍 重量。 溶液中價陽離子的存在阻礙了聚合物與水分子結合的能力。
SAP 的總吸收性和溶脹能力由用于制備凝膠的交聯劑的類型和程度控制。 低密度交聯的 SAP 通常具有更高的吸收能力和更大程度的膨脹。 這些類型的 SAP 還具有更柔軟和更粘稠的凝膠形成。 高交聯密度聚合物表現出較低的吸收能力和溶脹性,凝膠強度更牢固,即使在適度的壓力下也能保持顆粒形狀。
高吸水性聚合物經過交聯以避免溶解。 SAP 主要分為三類:
3. 交聯馬來酸酐共聚物
SAP 的xxx用途是用于個人一次性衛生用品,例如嬰兒尿布、成人尿布和衛生巾。 由于 1980 年代擔心與中毒性休克綜合癥有關,SAP 已停止在衛生棉條中使用。 SAP 還用于阻止水滲入地下電力或通信電纜、自愈混凝土、園藝保水劑、控制溢出和廢水廢水,以及用于電影和舞臺制作的人造雪。
IUPAC定義
高吸水性聚合體:相對于自身質量可以吸收和保留極大量液體的聚合物。注意事項:
- 吸收的液體可以是水或有機液體。
- 高吸水性聚合物的溶脹比可以達到1000:1的量級。
- 用于水的高吸水性聚合物質通常是聚電解質。
歷史
編輯直到 1920 年代,吸水材料都是以纖維為基礎的產品。 選擇有薄紙、棉花、海綿和絨毛漿。 這些類型材料的吸水能力最多僅為其重量的 11 倍,并且大部分在中等壓力下會流失。
1960 年代初,美國農業部 (USDA) 正在開展材料研究,以改善土壤的保水性。 他們開發了一種基于將丙烯腈聚合物接枝到淀粉分子主鏈上的樹脂(即淀粉接枝)。 這種淀粉-丙烯腈共聚物水解的水解產物的吸水率大于其重量的 400 倍。 此外,凝膠不會像基于纖維的吸收劑那樣釋放液態水。
這種聚合物后來被稱為“Super Slurper”。 美國農業部向幾家美國公司提供技術訣竅,以進一步開發基礎技術。 嘗試了多種接枝組合,包括使用丙烯酸、丙烯酰胺和聚乙烯醇 (PVA)。
今天的研究已經證明了天然材料的能力,例如。 多糖和蛋白質,在純水和鹽溶液 (0.9%wt.) 中表現超強吸收性能,其范圍與當前應用中的合成聚丙烯酸酯相同。 制備了具有良好機械強度的大豆蛋白/聚丙烯酸高吸水性聚合物。
聚丙烯酸酯/聚丙烯酰胺共聚物最初設計用于電解質/礦物質含量高且需要長期穩定性(包括多次濕/干循環)的條件。 用途包括農業和園藝。 增加丙烯酰胺單體的強度,用作醫療防溢、電線電纜阻水。
共聚物化學
高吸水性聚合物現在通常由丙烯酸與氫氧化鈉在引發劑存在下聚合形成聚丙烯酸鈉鹽(有時稱為聚丙烯酸鈉)制成。 這種聚合物是當今世界上最常見的 SAP 類型。 根據美國食品和 藥品監督管理局,聚丙烯酸鈉被列入食品添加劑名錄,有嚴格的限制。
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