Permettetemi di presentarvi il SAP, un materiale che ultimamente vi sta particolarmente interessando! Il Polimero Super Assorbente (SAP) è un nuovo tipo di materiale polimerico funzionale. Possiede un'elevata capacità di assorbimento dell'acqua, pari a centinaia o migliaia di volte il suo peso specifico, e vanta eccellenti prestazioni di ritenzione idrica. Una volta assorbita l'acqua e gonfiato in un idrogel, è difficile separarla anche sotto pressione. Pertanto, trova ampia applicazione in diversi settori, come i prodotti per l'igiene personale, la produzione industriale e agricola e l'ingegneria civile.
La resina superassorbente è un tipo di macromolecola contenente gruppi idrofili e una struttura reticolata. È stata prodotta per la prima volta da Fanta e altri mediante l'innesto di amido con poliacrilonitrile e successiva saponificazione. In base alle materie prime, esistono diverse serie di resine superassorbenti: serie di amido (innestato, carbossimetilato, ecc.), serie di cellulosa (carbossimetilata, innestata, ecc.) e serie di polimeri sintetici (acido poliacrilico, alcol polivinilico, serie di poliossietilene, ecc.). Rispetto all'amido e alla cellulosa, la resina superassorbente a base di acido poliacrilico presenta una serie di vantaggi, quali bassi costi di produzione, processo semplice, elevata efficienza produttiva, forte capacità di assorbimento dell'acqua e lunga durata di conservazione del prodotto. È diventata un argomento di ricerca di grande interesse in questo campo.
Qual è il principio di funzionamento di questo prodotto? Attualmente, l'acido poliacrilico rappresenta l'80% della produzione mondiale di resine superassorbenti. La resina superassorbente è generalmente un elettrolita polimerico contenente un gruppo idrofilo e una struttura reticolata. Prima di assorbire acqua, le catene polimeriche sono vicine tra loro e intrecciate, reticolandosi a formare una struttura a rete, in modo da ottenere un ancoraggio complessivo. A contatto con l'acqua, le molecole d'acqua penetrano nella resina per capillarità e diffusione, e i gruppi ionizzati presenti sulla catena vengono ionizzati nell'acqua. A causa della repulsione elettrostatica tra gli ioni dello stesso tipo presenti sulla catena, la catena polimerica si allunga e si gonfia. A causa del requisito di neutralità elettrica, i controioni non possono migrare verso l'esterno della resina e la differenza di concentrazione ionica tra la soluzione all'interno e all'esterno della resina crea una pressione osmotica inversa. Sotto l'azione della pressione osmotica inversa, l'acqua penetra ulteriormente nella resina formando un idrogel. Allo stesso tempo, la struttura reticolata e i legami a idrogeno della resina stessa limitano l'espansione illimitata del gel. Quando l'acqua contiene una piccola quantità di sale, la pressione osmotica inversa diminuisce e, allo stesso tempo, a causa dell'effetto schermante del controione, la catena polimerica si contrae, con conseguente forte diminuzione della capacità di assorbimento dell'acqua della resina. Generalmente, la capacità di assorbimento dell'acqua della resina superassorbente in una soluzione di NaCl allo 0,9% è solo circa 1/10 di quella dell'acqua deionizzata. L'assorbimento e la ritenzione dell'acqua sono due aspetti dello stesso problema. Lin Runxiong et al. li hanno discussi in termini termodinamici. A una certa temperatura e pressione, la resina superassorbente può assorbire acqua spontaneamente, e l'acqua entra nella resina, riducendo l'entalpia libera dell'intero sistema fino al raggiungimento dell'equilibrio. Se l'acqua fuoriesce dalla resina, aumentando l'entalpia libera, ciò non favorisce la stabilità del sistema. L'analisi termica differenziale mostra che il 50% dell'acqua assorbita dalla resina superassorbente rimane intrappolata nella rete di gel al di sopra dei 150 °C. Pertanto, anche applicando pressione a temperatura ambiente, l'acqua non fuoriesce dalla resina superassorbente, come determinato dalle sue proprietà termodinamiche.
La prossima volta, specifica lo scopo preciso di SAP.
Data di pubblicazione: 08-12-2021