முதல் பேச்சு—சூப்பர் உறிஞ்சும் பாலிமர்

சமீபத்தில் நீங்கள் அதிகம் ஆர்வமாக உள்ள SAP-ஐ அறிமுகப்படுத்துகிறேன்! சூப்பர் அப்சார்பன்ட் பாலிமர் (SAP) என்பது ஒரு புதிய வகை செயல்பாட்டு பாலிமர் பொருள். இது தன்னை விட பல நூறு முதல் பல ஆயிரம் மடங்கு கனமான தண்ணீரை உறிஞ்சும் அதிக நீர் உறிஞ்சுதல் செயல்பாட்டைக் கொண்டுள்ளது, மேலும் சிறந்த நீர் தக்கவைப்பு செயல்திறனைக் கொண்டுள்ளது. இது தண்ணீரை உறிஞ்சி ஒரு ஹைட்ரஜலாக வீங்கியவுடன், அது அழுத்தப்பட்டாலும் தண்ணீரைப் பிரிப்பது கடினம். எனவே, இது தனிப்பட்ட சுகாதாரப் பொருட்கள், தொழில்துறை மற்றும் விவசாய உற்பத்தி மற்றும் சிவில் பொறியியல் போன்ற பல்வேறு துறைகளில் பரந்த அளவிலான பயன்பாடுகளைக் கொண்டுள்ளது.

சூப்பர் உறிஞ்சும் பிசின் என்பது ஹைட்ரோஃபிலிக் குழுக்கள் மற்றும் குறுக்கு-இணைக்கப்பட்ட அமைப்பைக் கொண்ட ஒரு வகையான மேக்ரோமாலிகுல்கள் ஆகும். இது முதலில் ஃபேன்டா மற்றும் பிறரால் பாலிஅக்ரிலோனிட்ரைலுடன் ஸ்டார்ச்சை ஒட்டுதல் மற்றும் பின்னர் சப்போனிஃபைங் மூலம் தயாரிக்கப்பட்டது. மூலப்பொருட்களின் படி, ஸ்டார்ச் தொடர்கள் (ஒட்டுதல், கார்பாக்சிமெதிலேட்டட், முதலியன), செல்லுலோஸ் தொடர்கள் (கார்பாக்சிமெதிலேட்டட், ஒட்டுதல், முதலியன), செயற்கை பாலிமர் தொடர்கள் (பாலியாக்ரிலிக் அமிலம், பாலிவினைல் ஆல்கஹால், பாலிஆக்ஸி எத்திலீன் தொடர், முதலியன) பல வகைகளில் உள்ளன. ஸ்டார்ச் மற்றும் செல்லுலோஸுடன் ஒப்பிடும்போது, ​​பாலிஅக்ரிலிக் அமிலம் சூப்பர்அப்சார்பென்ட் பிசின் குறைந்த உற்பத்தி செலவு, எளிமையான செயல்முறை, அதிக உற்பத்தி திறன், வலுவான நீர் உறிஞ்சுதல் திறன் மற்றும் நீண்ட தயாரிப்பு அடுக்கு வாழ்க்கை போன்ற தொடர்ச்சியான நன்மைகளைக் கொண்டுள்ளது. இது இந்தத் துறையில் தற்போதைய ஆராய்ச்சி மையமாக மாறியுள்ளது.

இந்த தயாரிப்பின் கொள்கை என்ன? தற்போது, ​​பாலிஅக்ரிலிக் அமிலம் உலகின் சூப்பர் உறிஞ்சும் பிசின் உற்பத்தியில் 80% ஆகும். சூப்பர் உறிஞ்சும் பிசின் பொதுவாக ஒரு ஹைட்ரோஃபிலிக் குழு மற்றும் குறுக்கு-இணைக்கப்பட்ட அமைப்பைக் கொண்ட ஒரு பாலிமர் எலக்ட்ரோலைட் ஆகும். தண்ணீரை உறிஞ்சுவதற்கு முன், பாலிமர் சங்கிலிகள் ஒன்றுக்கொன்று நெருக்கமாகவும் ஒன்றாகவும் சிக்கி, ஒரு பிணைப்பு அமைப்பை உருவாக்க குறுக்கு-இணைக்கப்பட்டதாகவும் இருக்கும், இதனால் ஒட்டுமொத்த பிணைப்பை அடைய முடியும். தண்ணீருடன் தொடர்பு கொள்ளும்போது, ​​நீர் மூலக்கூறுகள் தந்துகி நடவடிக்கை மற்றும் பரவல் மூலம் பிசினுக்குள் ஊடுருவுகின்றன, மேலும் சங்கிலியில் உள்ள அயனியாக்கம் செய்யப்பட்ட குழுக்கள் தண்ணீரில் அயனியாக்கம் செய்யப்படுகின்றன. சங்கிலியில் உள்ள அதே அயனிகளுக்கு இடையிலான மின்னியல் விரட்டல் காரணமாக, பாலிமர் சங்கிலி நீண்டு வீங்குகிறது. மின் நடுநிலைமை தேவைப்படுவதால், எதிர் அயனிகள் பிசினின் வெளிப்புறத்திற்கு இடம்பெயர முடியாது, மேலும் பிசினுக்கு உள்ளேயும் வெளியேயும் கரைசலுக்கு இடையே உள்ள அயனி செறிவில் உள்ள வேறுபாடு ஒரு தலைகீழ் ஆஸ்மோடிக் அழுத்தத்தை உருவாக்குகிறது. தலைகீழ் சவ்வூடுபரவல் அழுத்தத்தின் செயல்பாட்டின் கீழ், நீர் மேலும் பிசினுக்குள் நுழைந்து ஹைட்ரஜலை உருவாக்குகிறது. அதே நேரத்தில், குறுக்கு-இணைக்கப்பட்ட நெட்வொர்க் அமைப்பு மற்றும் பிசினின் ஹைட்ரஜன் பிணைப்பு ஜெல்லின் வரம்பற்ற விரிவாக்கத்தை கட்டுப்படுத்துகிறது. தண்ணீரில் சிறிதளவு உப்பு இருக்கும்போது, ​​தலைகீழ் சவ்வூடுபரவல் அழுத்தம் குறையும், அதே நேரத்தில், எதிர் அயனியின் பாதுகாப்பு விளைவு காரணமாக, பாலிமர் சங்கிலி சுருங்கும், இதன் விளைவாக பிசினின் நீர் உறிஞ்சுதல் திறனில் பெரும் குறைவு ஏற்படுகிறது. பொதுவாக, 0.9% NaCl கரைசலில் உள்ள சூப்பர் உறிஞ்சும் பிசினின் நீர் உறிஞ்சுதல் திறன் டீயோனைஸ் செய்யப்பட்ட நீரில் சுமார் 1/10 மட்டுமே. நீர் உறிஞ்சுதல் மற்றும் நீர் தக்கவைப்பு ஆகியவை ஒரே பிரச்சனையின் இரண்டு அம்சங்கள். லின் ரன்சியோங் மற்றும் பலர் வெப்ப இயக்கவியலில் அவற்றைப் பற்றி விவாதித்தனர். ஒரு குறிப்பிட்ட வெப்பநிலை மற்றும் அழுத்தத்தின் கீழ், சூப்பர் உறிஞ்சும் பிசின் தன்னிச்சையாக தண்ணீரை உறிஞ்ச முடியும், மேலும் நீர் பிசினுக்குள் நுழைகிறது, சமநிலையை அடையும் வரை முழு அமைப்பின் இலவச என்டல்பியைக் குறைக்கிறது. பிசினிலிருந்து தண்ணீர் வெளியேறி, இலவச என்டல்பியை அதிகரித்தால், அது அமைப்பின் நிலைத்தன்மைக்கு உகந்ததல்ல. சூப்பர் உறிஞ்சும் பிசினால் உறிஞ்சப்படும் தண்ணீரில் 50% இன்னும் 150°C க்கு மேல் ஜெல் நெட்வொர்க்கில் அடைக்கப்பட்டுள்ளது என்பதை வேறுபட்ட வெப்ப பகுப்பாய்வு காட்டுகிறது. எனவே, சாதாரண வெப்பநிலையில் அழுத்தம் கொடுக்கப்பட்டாலும், நீர் சூப்பர் உறிஞ்சும் பிசினிலிருந்து வெளியேறாது, இது சூப்பர் உறிஞ்சும் பிசினின் வெப்ப இயக்கவியல் பண்புகளால் தீர்மானிக்கப்படுகிறது.

அடுத்த முறை, SAP இன் குறிப்பிட்ட நோக்கத்தை எனக்குத் தெரிவிக்கவும்.