*本页介绍的是高吸水性聚合物、雪泥粉、聚丙烯酸钾、聚丙烯酸钠、SAP。
高吸水性聚合物化学的起源可以追溯到 20 世纪 60 年代初,当时美国农业部开发了第一种高吸水性聚合物材料。
高吸水性聚合物(SAP)作为一种功能高分子材料,具有很强的吸水能力。
根据用途不同,高吸水性聚合物有多种类型。
SAP 主要有两种类型:
SAP(Superabsorbent Polymer)是一种具有较高吸水率和优异保水能力的功能聚合物。
它 :
使用 SAP 的优势是:
小贴士:它最有利的特性在于它能吸收相当于自身体重数百倍的液体,并将其转化为凝胶;这就是为什么它能够保留或阻止水。
它由一组相互平行的聚合物链组成,并通过交联剂有规则地相互连接,从而形成网络。
当水与这些链之一接触时,它会通过渗透作用被吸入分子中。水迅速迁移到聚合物网络的内部并在那里储存。
由于SAP的大部分单体都是水溶性的,因此可以以水为溶剂通过溶液聚合来生产SAP。全球90%以上的产能都采用这种方法。
伽马射线和微波之所以不常用,是因为它们需要特殊的容器,而且辐射发生装置在操作上有很多不便。尽管据报道伽马射线具有很高的起爆率,但由于设备昂贵和危险的辐射泄漏,它们并不具备在民用生产领域流行的优势。热致产品一般会变黄,残留单体率较高,聚合不均匀,不适合制造高性能产品。
优势
水溶液聚合法具有成本低、设备要求低、投资少、工艺简单、生产效率高、操作安全、体系纯净、交联结构均匀等优点。
坏处
增加干燥、粉碎、筛分工序,产品生产线长,产品破碎后粒度分布不均匀等。
生产流程
引发剂引发剂可以方便地控制引发速率和调节吸水性能,因此得到广泛应用。以水为溶剂,在交联剂和引发剂存在下,通过交联聚合、干燥、粉碎制备丙烯酸以及被碱部分中和的丙烯酸和丙烯酸钠的混合单体。
该生产方法不产生有毒有害物质,整个过程可在环保气氛下进行。
反相悬浮聚合合成SAP不同于水溶液合成SAP。
优势
反相悬浮聚合SAP产品吸水速度快、吸水能力高、粒径分布均匀。
加工简单,只需干燥即可得到产品,无需破碎、筛分,直接得到珠状产品,解决了水溶液聚合法传热、搅拌困难的问题。
坏处
该方法的缺点是主要设备材质要求高,设备投资大,而且由于生产过程中使用有机溶剂,需要溶剂回收装置,容易产生污染。
另外,反相悬浮聚合法只能进行间歇生产,设备利用率低,生产效率低。
生产流程
其合成过程是以有机溶剂为分散介质为油相,以碱部分中和的丙烯酸钠和丙烯酸的混合水溶液为水相,以液滴形式分散在油相介质中,在悬浮分散剂和搅拌作用下形成。油包水液滴的稳定分散体,即油包水悬浮液,其中引发剂和交联剂溶解在水相液滴中以进行聚合过程。
聚合反应结束后,需要减压蒸馏除去油相中的有机溶剂,然后将凝胶干燥得到SAP产品。
全球高吸水性树脂消费量由卫生用品占92%(其中婴儿纸尿裤占78%、成人失禁垫占10%、妇女卫生巾占4%)、农业占4%其中,建筑业占1%,其他领域占3%。
公司 | 主要产品 |
---|---|
SAP凝胶 | 钾碱性 SAP 和钠碱性 SAP) |
M2聚合物 | 污水处理SAP |
赢创 | 钠基SAP |
桑托斯 | 钠基SAP |
三洋化成 | 钠基SAP |
住友 | 钠基SAP |
巴斯夫公司 | 钠基SAP |
食梅 | 钠基SAP |
LG化学 | 钠基SAP |
台塑集团 | 钠基SAP |
SAP的主要成分是聚丙烯酸钠或聚丙烯酸钾。
SAP的等级如下:
高吸水性聚合物又称SAP、水凝胶、吸水性聚合物、吸水凝胶、保水剂、超吸水剂、水凝胶,是一种新型高分子合成吸水性高分子材料。它通过渗透作用,在短时间内吸水潜力高达其重量的100,000%,并在土壤中形成颗粒,增强土壤性质。 SAP 通常是类似白糖的吸湿性材料,在水中膨胀形成由单独的单个颗粒制成的透明凝胶,即使在压力下也能保持水分,而不会出现火灾或破裂/爆炸的风险。
农业中使用的高吸水性聚合物大多由丙烯酸和钾等交联剂通过溶液或悬浮聚合制备。如此形成的聚合物称为聚丙烯酸酯,其溶胀能力和凝胶模量很大程度上取决于所使用的交联剂的数量和类型。聚丙烯酸酯无毒、无刺激性、无腐蚀性,经测试可生物降解,每年降解率为10%-15%。它们表现出高吸水潜力,并且在植物根部的吸压力下可以自由释放 95% 的吸水潜力。
重要指标
阻碍植物生长和作物产量的三种最常见的土壤条件是保水能力低、蒸散率高和土壤水分淋溶。除此之外,不可预见的干旱条件、退化和盐碱化、合成肥料和农药的过度使用以及灌溉不当等因素严重影响土壤和植物,往往也会对土壤生物群造成永久性损害。
阻碍植物生长和作物产量的三种最常见的土壤条件是保水能力低、蒸散率高和土壤水分淋溶。除此之外,不可预见的干旱条件、退化和盐碱化、合成肥料和农药的过度使用以及灌溉不当等因素严重影响土壤和植物,往往也会对土壤生物群造成永久性损害。
理想的特性
凭借其出色的液体吸收和锁定特性,它在易受潮的产品中得到了非常有用的应用,例如:
重要指标如下,
指标 | 笔记 |
---|---|
吸收率 | 它影响纸尿裤的尿液吸收率。 |
液体渗透性 | 它有助于尿布快速吸收尿液均匀。 |
0.9% NaCl 中的吸收 | 它影响纸尿裤的尿液吸收能力。 |
压力下吸收 | 它影响尿布的尿液吸收能力(在压力下)。 |
离心后保留容量 | 它会影响尿布(更换时)的尿液吸收能力。 |
婴儿尿布由三种基本设计组成:多孔顶层、吸收芯层和防漏底层。吸水芯层含有高吸水性树脂。
婴儿纸尿裤对SAP有以下要求:
成人失禁材料的使用者大部分是因各种伤害和疾病而导致瘫痪、失禁或丧失行为能力的成年人或老年人,也有少数是因长时间工作不便而不得不使用的消费者,主要是以尿布的形式。
成人纸尿裤的结构主要分为4层,从顶层到底层分别是表层覆盖材料、集液扩散传递层、吸液芯、背层材料,此外还有裤腿护罩、弹性材料和热熔胶等构件。
其中,吸收芯是成人失禁材料的关键功能层,主要由绒毛浆和颗粒状高吸水树脂组成。
卫生巾必须吸收的液体更为复杂,是水、盐和细胞的更粘稠的混合物。
由于细胞非常大,高吸水性聚合物很难将它们吸收到网络结构中。因此,通常将表面活性剂施用于超吸收性聚合物颗粒的表面以改善对血液的分散性。
目前SAP的研究主要集中在:降低成本、提高吸水后的凝胶强度、提高聚合物的耐盐性。
提高吸水后的凝胶强度
为了提高水凝胶吸水后的强度,主要是进行表面交联后处理,以减少水溶性部分的含量。科学家Lind和Smith用表面活性剂和烯烃添加剂的混合物处理丙烯酸树脂,将残留单体含量降低至50毫克/千克。
提高聚合物耐盐性
在提高聚合物的耐盐性方面,采用SAP与离子交换树脂混合的方法,利用离子交换树脂的离子交换特性,降低水溶液的离子浓度,从而提高吸水率SAP 到盐溶液中。 SAP与无机水凝胶的复合物是基于无机水凝胶良好的耐盐性,阴离子SAP与无机水凝胶结合形成凝胶复合物有利于提高SAP的耐盐性。
随着时间的推移,SAP 由于其在水威慑方面的日益普及和高效,正在被越来越多的行业和应用所采用。
一些应用如下,
就各种电缆防水胶带和油膏的制造而言,SAP 是一种备受追捧的产品;甚至,光缆也使用SAP。吸收的程度和速度都很高,遇水后的整体膨胀率和膨胀量也很高。
重要指标如下,
淡水被直接注入各个冰袋中以激活它们;将超吸水性聚合物置于新鲜的自来水下,立即开始吸收水并将其转化为凝胶;大约 20 分钟后,可以看到它吸收了足够的水,形成小垫形冰块。现在将它们放入冰箱即可使用。
重要指标如下,
SAP 在灾难管理中有这种独特的应用,它用于准备沙袋,当沙袋与水接触时,会迅速吸收水并膨胀,形成阻挡水前进的屏障。虽然我们称它们为沙袋,但它们实际上不含任何沙子;它们之所以如此称呼,是因为传统上人们就是这样称呼它们的。
这些无沙沙袋最初尺寸很小,重量很轻,但它们吸收水后会呈现坚固的形状。它们更容易储存和运输,并且在不使用时占用的空间更小。
重要指标如下,
由于其令人惊叹的特性,它在多种产品中得到广泛使用;其中一些可能列在这里:
由于 SAP(高吸水性聚合物)具有强大的吸湿能力,因此它正在寻找新的用途。
是的。聚丙烯酸钾吸水后变成凝胶状。凝胶将水分释放到植物根部后,又会恢复到颗粒状态。聚丙烯酸钾颗粒可再次吸收雨水或灌溉水。
聚丙烯酸钾在土壤中的寿命与土壤含盐程度和当地温度有关。通常可以长达数年。
对于聚丙烯酸钠凝胶来说是的。它会慢慢分解成水、二氧化碳和一些钠离子,不会造成环境污染。
提示:聚丙烯酸钠粉末具有很强的吸水膨胀性能。这会导致马桶堵塞。
很多人问我“聚丙烯酸钠是天然的吗?”。我们首先需要了解聚丙烯酸钠的生产工艺。
生产聚丙烯酸钠有四种方法:共聚物化学、凝胶聚合、溶液聚合和悬浮聚合。
以下是会议的通用流程图:
如您所见,聚丙烯酸钠不是天然产品。
提示:有一种通过淀粉接枝生产的聚丙烯酸钠。制造商声称它是“天然产品”。作为一个噱头。
理论上,聚丙烯酸钠可以应用于所有需要吸水或锁水的应用。但如前所述,它不能用于农业保水。这将在后面详细解释。
您可以先制作聚丙烯酸钾凝胶,然后将其与土壤混合。
是的。与聚丙烯酸钠不同,聚丙烯酸钾可以分解为水、二氧化碳和钾,可以改善土壤并提高肥料效率。
尽管“食品级聚丙烯酸钠”的说法并不明确。已经存在很多年了,没有一家制造商声称能够生产它。这可能与生产工艺有关。
聚丙烯酸钠虽然无毒,但其技术参数要求极为严格,尤其是用于尿布、卫生巾、护理垫等卫生用品。
作为卫生用品生产商,查看聚丙烯酸钠的MSDS(材料安全数据表)是很有必要的。
作为卫生用品的消费者,请尽量选择知名品牌产品。
注:丙烯酸含量是一个非常重要的指标。含量超标时可能会引起皮肤过敏、皮疹。
虽然聚丙烯酸钠的价格比聚丙烯酸钾低很多,但用它作为保水剂却是异想天开。
列出一些不应该在植物上使用聚丙烯酸钠的原因:
注:与A不同的是,B是专为保水剂设计的,有效解决了以上三个问题。
严格来说,只有聚丙烯酸钠符合食品级标准,答案才是肯定的。
聚丙烯酸钾是一种用于农业的高吸水性聚合物。它可以改良土壤
将其掺入土壤中,可大大增加土壤的持水能力。
150℃。
另外,聚丙烯酸钠吸水形成水凝胶后,在较低温度(如40℃)下很容易熔化并光降解。这也是聚丙烯酸钠不能用作农林保水剂的原因之一。
一般来说,聚丙烯酸钠由于丙烯酸残留物极少,呈弱酸性。 (聚丙烯酸钠是由丙烯酸和氢氧化钠聚合反应而成。)
作为目前最强的吸水材料,聚丙烯酸钠可以吸收高达自身重量数千倍的纯水。
另外,水是否纯净直接影响聚丙烯酸钠的吸收。如果水中加盐,吸水率就会大大降低。土壤中水离子浓度极高,聚丙烯酸钠的吸水性大大降低——这也是其不适合用作保水剂的原因之一。
购买散装聚丙烯酸钠。
对于大宗采购,通常供应商的最小采购量为500KG。
简单的 Google 搜索就会发现该产品的专业供应商,例如Www.Sapgel.com。
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一些科学实验可能只需要500克或1公斤聚丙烯酸钠。
那么你可以考虑从亚马逊购买。
正如我所说,您可以轻松地在卫生巾或纸尿布中找到聚丙烯酸钠。
您可能想知道聚丙烯酸钠是如何工作的。事实上,整个吸水过程经历了复杂的物理和化学反应。
简单地说,A的分子结构中存在网状分子链,遇水立即发生电解,离解成带正电和带负电的离子。带正电和负电的离子与水有很强的亲和力。因此,它具有很强的吸水和保水能力。