ساختار پلیمر های جاذب اب
ژل به ماده ای گفته می شود که وقتی در حلال خود قرار گیرد ، حلال خود را جذب و متورم می گردد ولی حل نمی شود و حلال جذب کرده خود را حتی تحت فشار نیز از دست نمی دهد.
در صورتیکه ژل آبدوست باشد آن را هیدروژل می نامند هیدرو ژل ها پلیمر هایی با پیوند عرضی هستند
به عبارتی گروهی از شبکه های پلیمرند که زنجیر های ان با اتصالات عرضی به یکدیگر متصل شده اند و به دلیل خصوصیات یونی و نوع به هم پیوستگیانها در ساختار پلیمر حفره هایی بوجود می اید که باعث شده مقدار زیادی اب محلول های ابی را بدون اینکه در انها حل شوند به خود جذب نماید .
هیدروژل ها قابلیت متورم شدن داشته و صدها برابر وزن خود اب جذب می کند لذا به ان ها فوق جاذب می گویند.
در واقع سوپر جاذب پلیمری است با شبکه سه بعدی که قابلیت جذب و نگهداری متمایز اب و محلولهایهای ابی را دارد حتی اگر تحت فشار باشد.
سوپر جاذب ماده ای خشک وغیر سمی وبه طور معمول شکر مانند با توانایی جذب اب و برخی مواد محلول به میزان چندین برابر وزن خود می باشد.
در واقع این هیدروژل ها مانند اب انبار های مینیاتوری عمل می کنند برای مثال در استفاده این نوع پلیمر ها در کشاورزی نیاز ریشه به راحتی اب و مواد غذایی محلول در اب را در اختیار ریشه قرارمی دهند(بر اثر اختلاف فشار اسمزی) .
اساس ساخت پلیمر ها الی بوده وبه صورت مصنوعی تولید می گردند و از پلی اکریلات پتاسیم وکوپلیمر های پلی اکریل ساخته می شوند.
این مواد پس از۵- ۱۲ سال در اثر تجزیه میکروبی و تاثیر نور خورشید به تدریج از بین می روند و به موادی همچون اب دی اکسید کربن و امونیوم تبدیل می شوند وهیچ اسیبی به طبیعت وارد نمی کنند.
کاربرد پلیمرهای سوپر جاذب اب
فوق جاذب ها کاربرد های زیادی از جمله در پزشکی داروسازی و صنایع بهداشتی . نم گیر منعقد کننده لجن در سامانه های دارو رسانی .به عنوان جاذب در پوشاک بچه به عنوان ماده حامل اب در ترکیبات ضد اتش ونیز در بسیاری از سنسور ها نیز علاوه بر مصرف انها در کشاورزی باغبانی و صنعتی دارند.
برای مثال به مواد جاذب در ساخت حوله ها دستمال کاغذی پودر های جاذب عرق تنظیم کننده رطوبت در بسته بندی های مواد غذایی ماهیه های مصنوعی تنظیم کننده قند خون و به عنوان لنز تماس چشم پزشکی استفاده می شود.
از موارد استفاده سوپر جاذب ها در کشاورزی می توان به میزان افزایش بازدهی ابیاری و استفاده بهینه از بارندگیدر مناطق خشک و نیمه خشک اشاره کرد.
هیدروژل های سنتزی از تنوع گسترده ای بر خوردارند.
رفتار پلیمر های سوپر جاذب اب
رفتار پلیمر های فوق جاذب به ظرفیت ورم کردن (مقدار جذب مایع بوسیله پلیمر خشک) و استحکام یا سفتی ژل ورم کرده بستگی دارد.
این دو خاصیت با توجه به دانسیته اتصال دهنده عرضی می تواند در حین ساخت پلیمر تغییر کند وقتی که دانسیته اتصال دهنده عرضی کاهش می یابد ظرفیت ورم کردن افزایش می یابد .اما سختی ویا استحکام ژل کاهش می یابد.
کیفیت نهایی پلیمر بستگی به موازنه بین دو خاصیت دارد.
بنابراین میزان اتصال دهنده عرضی در مقدار جذب اب نقش بسزایی دارد. اثر گذاری اتصال دهنده عرضی ممکن است تحت تاثیر غلظت مونومر قرار گیرد به طوریکه حلالیت اتصال دهنده عرضی اغلب با افزایش محتویات الی غلظتمنومر افزایش می یابد.
در غلظت بالای مونومر و دمای پلیمریزاسیون اسید اکریلیک واکنش نکرده وجود دارد بنابراین کنترل دما بسیار مهم است.
استحکام پلیمرهای با غلظت مونومر تغییر می کند و تحت تاثیر نوع واکنش شیمیایی بکار رفته و اندازه ذرات ژل حاصل وهم زدن توده در حین واکنش قرار دارد.
اگر غلظت منومر زیاد باشد تبدیل شاخه ها به پلیمر اتفاق می افتد که منجر به شاخه ای شدن و اتصالات عرضی می گردد و خواص پلیمر را تحت تاثیر قرار می دهد.
فاکتور مهم دیگر در تهیه پلیمر های فوق جاذب خنثی کردن است.که می تواند ابتدا یا بعد از پلیمریزاسیون انجام شود. .
یک باز ارزان قیمت نظیر هیدروکسید سدیم و سدیم کربنات معمولا به عنوان معرف خنثی به کار می رود.
درجه خنثی سازی معمولا دررنج۸۰-۶۰% با به کار بردن یک الکترود حساس به یون سدیم اندازه گیری می شود.
فیبر های فوق جاذب به طور تجارتی ساخته می شوند و ارزش محصولات برای فیبر ها به مراتب بیشتر ازفرم گرانولی است و از این رو به کار بردن فیبر محدود به کاربرد های تخصصی می گردد.
انتخاب اتصال دهنده عرضی در سنتز پلیمر های فوق جاذب نیز برای تشکیل محصول نهایی خیلی مهم است.
هر چند مقدار کمی از اتصال دهنده عرضی در تهیه فوق جاذب استفاده می شوند. معمولا اتصال دهنده عرضی با واکنش دهندگی خیلی متفاوت برای کوپلیمریزاسیون بکار برده شود توزیع یکنواخت اتصالت عرضی اتفاق می افتد.
به طور خلاصه پلیمر های فوق جاذب به راحتی ساخته می شوند و در همه جا قابل دسترس بوده و دارای قیمت مناسب می باشند.
انالیز سوپر جاذب ها :
خواص کلیدی پلیمر های فوق جاذب شامل ظرفیت تورم و الاستیکی ژل مشبک متورم شده است که هر دوی این خاصیت ها به دانسیته پیوند های عرضی در شبکه بستگی دارد به طوری که با افزایش دانسیته پیوند های عرضی در شبکه ظرفیت متورم شدن کاهش وکشش الاستیکی افزایش پیدا می کند.
تعیین درجه تورم:درجه تورم می تواند توصیف کننده مقدار اب جذب شده توسط هیدروژل باشد.
درجه متورم شدن با استفاده از رابطه زیر به دست می اید :
DS(%)=Ws-Wd/wd *100
Ws :وزن ژل در حالت متورم
DS:شدن درجه متورم
Wd:وزن ژل در حالت خشک
متورم شدن هیدروژل ها با افزایش دما افزایش می یابد در واقع نفوذ مولکول های اب در شبکه پلیمری با افزایش دما به دلیل انبساط و متورم شدن شبکه بهتر شبه پلیمری افزایش می یابد.
فوق جاذب ها
بعد از ۲ دقیقه
فوق جاذب ها