مقدمه:
سوپرجاذب ها نوع خاصی از هیدروژلها هستند که به دلیل چگالی کم اتصالات عرضی توانایی جذب میزان زیادی آب را داخل ساختار خود دارند. این مواد توانایی جذب آب حتی تا 1000 برابر وزن خود را دارا هستند. کاربرد سوپرجاذبها بسیار متنوع بوده اما بیش ترین حجم تولید و مصرف این پلیمرها به مصارف بهداشتی و کشاورزی اختصاص دارد. سوپرجاذبها در زمینه های مختلف مانند بسته بندی مواد غذایی، مصارف پزشکی و دارویی، جذب یونهای سنگین و سموم، تصفیهی آب و پساب، ازدیاد برداشت از چاههای نفت، صنایع آرایشی و بهداشتی و … کاربرد دارند. به طور کلی، بسته به زمینه کاربرد سوپرجاذبها، وظایف و خواص مورد انتظار و ساختار آنها متفاوت خواهد بود؛ به عنوان مثال سوپرجاذبهای کشاورزی باید علاوه بر ظرفیت جذب، حساسیت یونی کمتر واستحکام ژل بیشتری داشته باشند و بتوانند چندین سال در خاک دوام بیاورند و عمل جذب و واجذب آب را به ریشه، تکرار کنند. برخی از سوپر جاذبها در زمینه داروسازی وجراحی کاربرد دارد ساختار این سوپرجاذب ها باید به گونهای باشد که حساسیت خاصی نسبت به دما یا PH داشته باشند همچنین از سوپرجاذبها در صنایع نفتی به عنوان سیال حفاری که جهت کندن وانتقال مواد حاصل از حفاری از انتهای چاه به سطح زمین استفاده میشود و این سیال حفاری در حال حاضر وظایف گوناگونی را بر عهده دارد. سوپرجاذبهای بهداشتی بر خلاف نوع کشاورزی، آب را در داخل ساختار خود جذب میکند و دیگر پس نمیدهد، این نوع سوپرجاذبها باید توانایی جذب تحت بار و سرعت جذب بالا داشته باشند تا از مایعات خروجی از بدن به راحتی و در کمترین زمان ممکن جذب کنند.
سوپرجاذب بهداشتی
بیشترین حجم هیدروژل تولید شده در سراسر جهان در پوشک های یکبار مصرف استفاده می شود. بنابراین، بیشتر کارهای تحقیقاتی بر روی گریدهای بهداشتی متمرکز شده است که معمولاً با کُرک در پوشک استفاده میشود که به دلیل تقاضای بازار برای پوشک نازکتر، سوپرجاذب بیشتر و کرک کمتری در پوشک گنجانده میشود به طورکلی مزایای استفاده از سوپرجاذبهای بهداشتی را می توان به صورت زیر بیان نمود.
- جذب رطوبت و سایر مایعات خروجی از بدن انسان
- جلوگیری از پس دادن ادرار و خون به لباس نوزاد و بانوان
- قابلیت استفاده از لباس های زیر به مدت طولانی
تاکنون پتنت ها و مقالات متعددی در زمینه سوپرجاذبهای بهداشتی منتشر شده است. هدف اصلی تمامی این تحقیقات رسیدن به سوپرجاذبی با خواص زیر است:
شایان ذکر است میزان استفاده سوپرجاذبهای بهداشتی در هر پوشک بچه یا بزرگسال10 -15 گرم است این در صورتی است که جذب تحت بار (AUL) 10-15 گرم آب نمک به ازای هر گرم سوپرجاذب باشد.
اکنون به ترتیب به بحث در مورد هر یک از این خصلت ها می پردازیم:
اندازه گیری ظرفیت جذب
ظرفیت جذب یک سوپر جاذب به عنوان نخستین ویژگی تورمی آن همیشه در صدر فهرست خواص آن جای دارد. از آنجا که این کمیت در حالتی اندازه گیری می شود که نمونه آزادانه متورم می شود و تحت فشار نیست .موسوم به جذب آزاد یا تورم آزاد است. فقط کمیتی تقریبی از کیفیت واقعی نمونـــه اســـــت، بـــه ویـــژه اگر جذب آب مقطر اندازه گیری شود. با این حال در مراجع جذب آزاد آب مقطر و همچنین جذب آزاد سالین یا سرم فیزیولوژیک (محلول 0.9 درصد سدیم کلرید) را همواره به عنوان اولین ویژگی مواد سوپر جاذب گزارش می کنند.
اندازه گیری سرعت جذب
روش گرداب، سریع ترین و ساده ترین راه برای ارزیابی نرخ تورم سوپرجاذبها است که اغلب در آزمایشگاه های تحقیق و توسعه و فنی استفاده می شود.در این روش آب یا محلول نمک (50.0 گرم) در یک بشر 100 میلی لیتری ریخته می شود و دمای آن در 30 درجه سانتیگراد تنظیم می شود. با استفاده از همزن مغناطیسی 4 سانتی متری با سرعت 600 دور در دقیقه به هم زده می شود. سپس 2 گرم نمونه سوپرجاذب اضافه شده و زمان سپری شده از افزودن سوپرجاذب بهداشتی به سیال تا ناپدید شدن گرداب اندازه گیری می شود. سرعت جذب سوپرجاذب های بهداشتی باید تا حد امکان زیاد باشد تا بتوانند در سریع ترین زمان ممکن خون و ادرار را جذب کرده و از پس دادن این مایعات به لباس جلوگیری کنند.
ذرات ریزتــر (عـــدد مـــش بزرگتر) سرعت جذب بیشتری دارند زیرا در آنها نسبت سطح به حجم، و لذا سرعت نفوذ آب به درون شبکه، هیدروژل افزایش یافته است. وقتی نمونه آزادانه متورم شود اندازه ذرات بر ظرفیت جذب تعادلی یا نهایی اثری ندارد. اما وقتی نمونه تحت فشار باشد، اندازه ذرات بر ظرفیت جذب تاثیر قابل توجهی دارد.
آزمون سرعت جذب سوپر جاذب
اندازه گیری جذب تحت بار
واقعی ترین معیار انـدازه گیری یک سوپر جاذب، میزان تورم آن در آب نمک است در حالتی کـــه تحــت فـشـــار قـــرار گرفته باشد. این معیار را معمولاً با کمیتی موســــوم بـــه جذب تحت بار AUL در محلول 0.9% سدیم کلرید اندازه گیری می کنند، معیاری از استحکام یا مدول ژل متورم نیز هست و با آن نسبت مستقیم دارد.
جذب تحت بار (AUL) معمولاً در متون ثبت اختراع و برگه های داده های فنی توسط سازندگان صنعتی سوپرجاذبهای بهداشتی ارائه می شود. هنگامی که اصطلاح AUL بدون مشخص کردن محیط تورم آن استفاده شود، به معنای جذب محلول آب نمک 0.9% تحت فشار برخی از بارها ( فشارهای 0.3، 0.6، یا 0.9 psi) است. هر چه میزان این خصلت بیشتر باشد میزان مصرف سوپرجاذب در هر پوشک کاهش یافته و در واقع سوپرجاذب بهداشتی از کیفیت بهتری برخوردار خواهد بود. در صورتی که بتوان این خصلت را به عدد 30 رساند در واقع میتوان میزان مصرف سوپرجاذب در هر پوشک یا نوار بهداشتی را نصف کرد.
آزمون جذب تحت بار
اندازه گیری جزء انحلال پذیر (سل)
جزء انحلال پذیر عبارت است از مجموعه اجزائی شامل زنجیرهای کوتاهی که به شبکه پلیمری وارد و درگیــــر نشده اند، مونومرهای واکنش نداده با کم کردن کسر سل از یک کسر ژل به دست می آید (درصد ژل را می توان بهره فرایند پلیمر شدن دانست.ساده ترین راه تعیین جزء انحلال پذیر، استخراج با آب مقطر است. به این ترتیب که وزن معینی نمونه خشک را در آب مقطر اضافی به مدت کافی تا رسیدن به بیشینه (تورم قرار میدهند و پس از صاف کردن، در آون خشک می کنند. افت وزنی، نمونه کسر سُل را به دست می دهد.
اندازه گیری مونومر باقیمانده
برای تعیین مقدار مونومر باقیمانده آکریلیک اسید و آکریلامید، معمولاً روشهای کروماتوگرافی و طیف سنجـی بـــه کار میرود. از کروماتوگرافی گازی و اغلب، کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا بیشتر استفاده می شود. در روش دوم که پرهزینه تر و متداولتر است، پس از بهینه سازی دستگاه و شرایط اندازه گیری و ترسیم نمــــودار كالبيـراســـــون برای مونومر مورد نظر، اجزاء انحلال پذیر را که با محلول آبی معینی استخراج شده است به دستگاه وارد میکنند. در نهایت غلظت مونومر باقیمانده بر حسب ppm گزارش میشود. افزون بر مونومر آکریلامید، آکریلیک اسید، دیمر آن با این روش تعیین میشود. این روش برای سنجش مونومر باقیمانده در سوپر جاذبهای پایه بهداشتی بهینه سازی شده است.
آزمون جذب تحت بار
قیمت سوپرجاذب
برای استعلام قیمت و بررسی انواع سوپرجاذب ها با ما در تماس باشید.
