什么是高分子吸水劑
化學先生 / 2019-05-16
市場上出現(xiàn)“小兒尿不濕”后,人們都感到很驚奇,不知它是一種什么材料做成的,竟有如此好的吸水魔力。我們知道,通常使用的干劑很多如生石灰、無水氯化鈣、濃硫酸等,但它們的吸水能力都比較低。最近幾年來,研制出一種高吸水材料,它可以在幾分鐘內(nèi)吸收相當于自身重量幾百倍乃至上千倍的水,也可吸收相當自身重量幾十倍的電解質(zhì)水溶液、尿、血液等,向且當受到外界壓力時也不會失去吸收的水這種神奇的材料叫高分子吸水劑。最早它是用淀粉經(jīng)過化學處理以后制成的。高分子吸水材料選用的是不溶于水的支鏈淀粉經(jīng)過化學加工后,使其分子鏈盤結(jié)成固狀結(jié)構(gòu)。因為淀粉分子是由許多葡萄糖分子鍵合起來的,而葡萄糖分子有多個親水基團,因此當這種高分子吸高分子吸水劑水材料遇到水時,分子鏈內(nèi)部的親水基團對水有特殊的親和作用,水分子就個個地往里鉆。淀粉的分子鏈迅速伸長、舒張,把水分子包圍固定在里面,形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。正像用網(wǎng)兜裝蘋果那樣,表面看網(wǎng)兜不大,可打開后能裝很多蘋果。這種吸水材料可吸水達自身重量的幾百倍至1000倍。高吸水材料,也可用人工合成方法制得,主要是聚丙酸鹽類、聚乙烯醇類和聚環(huán)氧乙烷類等。這類樹脂之所以具有大量吸水本領(lǐng),主要是它們有三度空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),并且和淀粉一樣具有眾多的親水基團。
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當它們遇到水后,高分子網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)膨潤、張展,滲透進入的水分子便可以與眾多的親水基相結(jié)合。因此研究設(shè)計合成具有親水能力的基,以及增大網(wǎng)結(jié)構(gòu)孔徑,增長交聯(lián)鏈的長度,是提高樹脂吸水速度和吸水能力的重要途徑。這些高分子吸水材料已在農(nóng)業(yè)、林業(yè)、醫(yī)藥衛(wèi)生等方面得到了廣泛應(yīng)用。例如,用它制成“吸水土”,在春早或干早地區(qū)拌種下地,可以保證種子出苗與生長。過去,我國黃土高原上植樹很困難,現(xiàn)在在樹苗根部放入一些吸足水的高分子材料,就如同為其建造了一座小水庫。現(xiàn)在,市場上賣的高吸水尿布和婦女用的衛(wèi)生中,就是用這類吸水材料和無紡布混合制成的,一塊嬰兒尿布可反復使用。在醫(yī)療衛(wèi)生方面可做人工玻璃體、緩釋藥物的載體以及人工臟器材料等。若用它調(diào)制成皮膚用的藥膏,擦在患處,則無油感,保持濕潤,可延長藥效。世界上不僅出現(xiàn)了吸水大王,而且也出現(xiàn)了吸油大王該吸油大王,即人造吸油“海綿”。
據(jù)統(tǒng)計,全世界石油總產(chǎn)量中約有1/100流入海洋,平均每百平方米海面有1克石油港人。如何消除石油對海洋的污染,一直是科學工作者研究的重要課題。最近,日本觸媒化學工業(yè)公司首創(chuàng)了高吸油性“海綿”、它可以吸附達自重25倍的各種油。該公司借鑒高吸水性樹脂的技術(shù)訣竅,以丙烯類樹脂作為吸油的原料,在制造工藝上著重于分子設(shè)計,供其在單體復合時,依靠分子間的張力將油吸附。它吸油量大,在油與水共存時,能有選擇性地吸油。當發(fā)生原油泄漏時,只需根據(jù)原油泄漏量投入相應(yīng)量的吸油“海綿”即可。吸足油的“海綿”以0.9左右的密度浮于水面,回收處理極為方便。“雷公打豆度。一物降一物。”人類可以利用掌握的化學知識和技術(shù),設(shè)計制造出許多具有奇特功能的材料,以滿足人類生產(chǎn)生活的需要。