super absorb что это
Как работает суперабсорбент из подгузников
Секреты белого порошка
Суперабсорбент выглядит как ничем не примечательный белый порошок, но он способен впитать примерно в 500 раз больше воды по объему, чем занимает сам. В результате получается гель, на 99,9% состоящий из жидкости. Собственно, сам суперабсорбент в этом геле играет роль полимерного каркаса, придающего воде механические свойства твердого тела, вода же служит наполнителем.
Важное свойство суперабсорбентов – обратимость реакции. Если положить полученный гель в тепло, то через некоторое время порошок «отпустит» воду, которую можно будет слить, а порошок отделить и высушить для повторного применения. Обратный процесс можно ускорить, посыпав гель солью (правда, потом соль смешается с порошком, что не очень удобно).
Белый порошок
Еще в 1960-х министерство сельского хозяйства США занималось разработкой вещества, которое могло бы впитывать и сохранять максимальное количество воды для удержания жидкости в почве. В итоге получился полимер на базе крахмала, в котором часть молекул была замещена молекулами нитрила акриловой кислоты. Он мог впитывать воду в объеме, превышающем его собственный в 400 раз!
Впоследствии было создано значительное количество веществ-суперабсорбентов на базе акриламида, поливинилового спирта, полиакрилатов. Качественный абсорбент должен «пережить» ряд циклов «сухой — мокрый», то есть не только легко впитывать большое количество воды, но и легко ее отдавать.
Сегодня суперабсорбенты делают различными методами — в основном с использованием акриловой кислоты и гидроксида натрия. Также употребляются малеиновый ангидрид, карбоксиметилцеллюлоза и ряд других соединений.
Буря в стакане
В классическом варианте этот опыт похож на фокус. Естествоиспытатель наливает в стакан самую обычную воду,накрывает картонкой и, аккуратно придерживая, переворачивает. А потом ставит на голову своему коллеге и выдергивает картонку. Но вода, как ни странно, остается в стакане. И в отличие от фокуса,здесь нет никакой ловкости рук — исключительно наука.
На самом деле хитрость все-таки есть. Прежде чем наливать воду в стакан, нужно насыпать туда немного суперабсорбирующего порошка. Тут и возникает три основных вопроса: что это такое, что происходит в стакане и где этот порошок взять.
Суперабсорбенты
Недавние исследования в области материаловедения теперь также позволяют производить суперабсорбенты для нефти. Они могут поглощать масло в 45 раз больше их собственного веса. Сродство к маслу обусловлено алифатическими и ароматическими боковыми цепями основного полимера.
Содержание
использовать
сочинение
Кроме того, в раствор мономера добавляется так называемый сшивающий агент ядра (CXL), который связывает образованные друг с другом молекулы длинноцепочечного полимера местами посредством химических мостиков ( сшивок ). Эти мостики делают полимер нерастворимым в воде. Этот так называемый базовый полимер может быть подвергнут так называемому поверхностному сшиванию (SXL). Другой химикат наносится на поверхность частицы, которая при нагревании создает вторую сетку только на внешнем слое зерна. Эта крышка поддерживает набухший гель, чтобы удерживать его даже при внешнем воздействии (движение, давление).
функциональность
Полярные полимеры, такие как чистая полиакриловая кислота, уже связывают большие количества полярной воды (в 1000 раз больше ее массы) внутри и набухают в процессе.
Это осмотическое давление в конечном итоге определяет абсорбционную способность суперабсорбента.
Сверхабсорбентный полимер: полимер, который может поглощать и удерживать чрезвычайно большие количества жидкости по сравнению с его собственной массой. Примечания:
СОДЕРЖАНИЕ
История
В начале 1960-х годов Министерство сельского хозяйства США (USDA) проводило работу над материалами для улучшения водосбережения в почвах. Они разработали смолу на основе прививки акрилонитрильного полимера на основу молекул крахмала (то есть прививки крахмала). Гидролизованный продукт гидролиза этого сополимера крахмала и акрилонитрила дает водопоглощение, более чем в 400 раз превышающее его вес. Кроме того, гель не выделял жидкую воду, как это делают абсорбенты на основе волокон.
Сегодняшние исследования доказали способность природных материалов, например полисахаридов и белков, проявлять супервпитывающие свойства в чистой воде и физиологическом растворе (0,9% по весу) в том же диапазоне, что и синтетические полиакрилаты в текущих применениях. Были приготовлены суперабсорбирующие полимеры соевый белок / поли (акриловая кислота) с хорошей механической прочностью. Сополимеры полиакрилата / полиакриламида изначально были разработаны для использования в условиях с высоким содержанием электролита / минералов и необходимостью долгосрочной стабильности, включая многочисленные циклы «влажный / сухой». Используется в сельском хозяйстве и садоводстве. С повышенной прочностью акриламидного мономера, используемого в качестве средства контроля разливов в медицинских целях, защиты проводов и кабелей от воды.
Сополимерная химия
В настоящее время сверхабсорбирующие полимеры обычно получают путем полимеризации акриловой кислоты, смешанной с гидроксидом натрия, в присутствии инициатора с образованием натриевой соли полиакриловой кислоты (иногда называемой полиакрилатом натрия ). Этот полимер является наиболее распространенным типом SAP, производимым сегодня в мире. По данным Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США, полиакрилат натрия внесен в список пищевых добавок и имеет строгие ограничения.
Полимеризация геля
Полимеризация в растворе
Полимеры в растворе обладают впитывающей способностью гранулированного полимера, поставляемого в форме раствора. Растворы можно разбавить водой перед нанесением, и они могут покрыть или пропитать большинство поверхностей. После сушки при определенной температуре в течение определенного времени в результате получается покрытый субстрат с супервпитывающей способностью. Например, этот химический состав можно наносить непосредственно на провода и кабели, хотя он особенно оптимизирован для использования на таких компонентах, как прокат или листовые подложки.
Полимеризация на основе раствора сегодня обычно используется для производства сополимеров SAP, особенно с токсичным мономером акриламида. Этот процесс эффективен и, как правило, требует меньших капитальных затрат. В процессе растворения используется раствор мономера на водной основе для получения массы геля, полимеризованного с реагентом. Собственная энергия экзотермической реакции полимеризации используется для управления большей частью процесса, помогая снизить производственные затраты. Затем реагентный полимерный гель измельчают, сушат и измельчают до конечного размера гранул. Любые обработки для улучшения эксплуатационных характеристик SAP обычно выполняются после создания гранул окончательного размера.
Суспензионная полимеризация
Процесс суспендирования практикуют лишь несколько компаний, поскольку он требует более высокого уровня контроля производства и разработки продукта на стадии полимеризации. Этот процесс суспендирует реагент на водной основе в растворителе на углеводородной основе. Конечный результат состоит в том, что в результате суспензионной полимеризации частицы первичного полимера образуются в реакторе, а не механически на постреакционных стадиях. Повышение производительности также можно сделать во время или сразу после стадии реакции.
Журнал «Сырье и Упаковка»
Текущий номер
Ближайшие выставки
Партнеры
Глобальный рынок САП будет расти
17.05.2016
Суперабсорбирующие полимеры (САП) широко применяются в абсорбирующих слоях подгузников, как для детей, так и для взрослых, а также для изготовления других гигиенических изделий. Эксперты предсказывают, что в ближайшие годы рынок САП будет расти именно благодаря растущему спросу на эти изделия.
Суперабсорбент (САП) – это материал, который впитывает жидкость в количестве, во много раз превышающем собственный вес, и удерживает её внутри. Суперабсорбент впервые появился в начале 1970-х годов в Японии и США. Уже в начале 80-х годов он был опробован в детских подгузниках, а позднее и в средствах при недержании мочи. К началу 90-х годов суперабсорбенты уже широко использовались в производстве одноразовых детских подгузников и средств при недержании.
Суперабсорбирующие полимеры создаются на основе акриловой кислоты и ее солей и производных, полимеризированных с использованием технологий полимеризации в растворе или в суспензии. Поглощение воды, кинетика поглощения, параметры гидрогеля и, соответственно, приемлемое давление после разбухания – без протечек, зависят от нескольких факторов. Это природа используемого катиона и степень нейтрализации акриловой кислоты, которые влияют на поглощение воды. Сшивание полимера также влияет на поглощение воды и на его механические свойства, как в сухом, так и в разбухшем состоянии. Возможность последующего поверхностного сшивания суперабсорбирующих частиц с созданием структуры «ядро-оболочка» дополнительно может улучшить поглощение и изменить скорость разбухания. Еще один фактор, влияющий на абсорбирующую способность САП – это создание возможным вспениванием новых путей для проникновения воды.
Подавляющее большинство суперабсорбентов на рынке абсорбирующих гигиенических средств сделано из полиакрилата натрия и продается в виде гранул. Некоторые суперабсорбенты доступны и в виде волокна. Гранулированный материал представляет собой полимер, состоящий из миллионов идентичных частиц акрилата натрия, образующих цепную структуру. Эти цепи затем связываются между собой, для создания трехмерной сети. В сухом состоянии длинные полимерные цепи свернуты. Когда суперабсорбент впитывает жидкость, цепи разворачиваются, и сеть расширяется. Жидкость удерживается в образовавшемся пространстве в молекулярной сети, а материал образует гель.
В составе гигиенических изделий суперабсорбенты помогают сохранить кожу сухой, поскольку жидкость быстро впитывается и удерживается внутри абсорбирующего слоя, не соприкасаясь с кожей. Благодаря этому кожа защищена от раздражения, и вероятность распространения «пеленочных» инфекций снижается. Кроме того, САП помогают улучшить качество жизни людей, страдающих недержанием мочи. САП являются безопасными для здоровья при использовании в средствах гигиены, что подтверждено многочисленными научными исследованиями.
Также в докладе отмечено, что старение населения Земли и увеличение процента возрастного населения в таких странах, как Япония, США и Германия уже привело к росту популярности гигиенических изделий для взрослых, страдающих недержанием. Эта тенденция, как ожидается, сохранится в будущем, и также будет оказывать положительное влияние на рост рынка САП в ближайшем будущем.
GrandViewResearch также отмечает рост использования САП в сельском хозяйстве, благодаря их высокой влагоудерживающей способности. Как ожидается, этот фактор тоже будет способствовать росту рынка САП, возможно, даже в большей степени, чем рынок средств гигиены, если брать в более долгосрочной перспективе. Как ожидается, способность САП удерживать воду в почве повысит эффективность использования воды и улучшит свойства почвы, особенно в засушливых регионах. Сдерживающим фактором использования САП в сельском хозяйстве в ближайшем будущем могут стать опасения об их вредном воздействии на здоровье человека при длительном использовании.
Основные выводы доклада:
Большие транснациональные корпорации – это сегодня основные производители САП на мировом рынке. В ближайшее время ситуация вряд ли изменится. Эти компании постоянно энергично работают над расширением портфеля предлагаемых продуктов и над их эффективностью, а также увеличивают производственные мощности для удовлетворения растущего спроса. Основными участниками рынка САП являются BASF SE; LG Chemical Ltd.; Formosa Plastics Corporation; SDP Global Co. Ltd.; Evonik Industries AG; KAO Corporation; Nippon Shokubai Co. Ltd.; KAO Corporation и Sumitomo Seika Chemicals Co. Ltd.
Добавить комментарий Отменить ответ
Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться.
Как подгузники впитывают влагу: секреты белого порошка
На самом деле хитрость все-таки есть. Прежде чем наливать воду в стакан, нужно насыпать туда немного суперабсорбирующего порошка. Тут и возникает три основных вопроса: что это такое, что происходит в стакане и где этот порошок взять.
Белый порошок
Еще в 1960-х министерство сельского хозяйства США занималось разработкой вещества, которое могло бы впитывать и сохранять максимальное количество воды для удержания жидкости в почве. В итоге получился полимер на базе крахмала, в котором часть молекул была замещена молекулами нитрила акриловой кислоты. Он мог впитывать воду в объеме, превышающем его собственный в 400 раз!
Впоследствии было создано значительное количество веществ-суперабсорбентов на базе акриламида, поливинилового спирта, полиакрилатов. Качественный абсорбент должен «пережить» ряд циклов «сухой — мокрый», то есть не только легко впитывать большое количество воды, но и легко ее отдавать.
Сегодня суперабсорбенты делают различными методами — в основном с использованием акриловой кислоты и гидроксида натрия. Также употребляются малеиновый ангидрид, карбоксиметилцеллюлоза и ряд других соединений.
Важное свойство суперабсорбентов – обратимость реакции. Если положить полученный гель в тепло, то через некоторое время порошок «отпустит» воду, которую можно будет слить, а порошок отделить и высушить для повторного применения. Обратный процесс можно ускорить, посыпав гель солью (правда, потом соль смешается с порошком, что не очень удобно).
Буря в стакане
Суперабсорбент действительно выглядит как ничем не примечательный белый порошок. Он способен впитать примерно в 500 раз больше воды по объему, чем занимает сам. В результате получается гель, на 99,9% состоящий из жидкости. Собственно, сам суперабсорбент в этом геле играет роль полимерного каркаса, придающего воде механические свойства твердого тела, вода же служит наполнителем.