化学词典为您介绍水凝胶基本性能、制作工艺以及应用,水凝胶是一种高分子网络体系,性质柔软,能保持一定的形状,能吸收大量的水。根据水凝胶大小形状的不同,有宏观凝胶与微观凝胶(微球)之分,根据形状的不同宏观凝胶又可分为柱状、多孔海绵状、纤维状、膜状、球状等,制备的微球有微米级及纳米级之分。
水凝胶基本性能
水凝胶是一类具有三维网络结构的聚合物,在水中能够吸收大量水分而溶胀,并在溶胀之后能够继续保持其原有结构而不被溶解。水凝胶这个词最早出现于1960年,当时是由捷克的Wicherle和Lim研制的聚强乙基丙烯酸甲酯。它本身是硬的高聚物,但它吸收水分后就变成具有弹性的凝胶,故称水凝胶。凡是水溶性或亲水性的高分子,通过一定的化学交联或物理交联,都可以形成水凝胶,日常生活中的果冻、隐形眼镜等,都属于水凝胶制品。
水凝胶制作工艺
一种保水凝胶的制法,即先将氢氧化钠溶于水中,并加入丙烯酸进行预处理;再依次加入玉米淀粉、丙烯酰胺和碳酸钙,搅拌加温反应后,加入引发剂进行接枝聚合反应;然后将反应后的液体倒入模具中,恒温干燥即可。其产品组分(重量百分比)包括:玉米淀粉4.5-4.7,丙烯酸21.4-22.5,丙烯酰胺9-9.5,过硫酸铵3.2-4.5,碳酸钙4.5-4.7,氢氧化钠9.5-9.9,水余量。有工艺简单,产品无毒、可生物降解和应用广阔等优点。
水凝胶应用
作为一种高吸水高保水材料,水凝胶被广泛用于多种领域,如:干旱地区的抗旱,农用薄膜、建筑中的结露防止剂、调湿剂、石油化工中的堵水调剂,原油或成品油的脱水,在矿业中的抑尘剂,食品中的保鲜剂、增稠剂,医疗中的药物载体等等。值得注意的是,不同的应用领域应该选用不同的高分子原料,以满足不同的需求。
日用品
水凝胶作为一种高吸水性材料,广泛地应用于妇女卫生巾、尿布、生理卫生用品、香料载体以及纸巾等方面,用量不大,价格能为消费者接受,目前用在该领域的材料主要是交联的聚丙烯酸盐及淀粉2丙烯酸接枝聚合物。
工业用品
水凝胶可用于油水分离、废水处理、空气过滤、电线包裹材料、防静电、密封材料、蓄冷剂、溶剂脱水、金属离子浓集、包装材料等诸多方面。比如,用做包装材料,当运输和贮存可能会受潮和本身可能会溢流的货物时,可用含高吸水性水凝胶的复合材料包装,以保证货物安全。高吸水性凝胶与无纺布和薄膜组合,可加工成不同结构吸液衬里材料,用以包装肉类食品,使商品能保持清洁外观,取食时包装袋中不存液体。
农业土建
水凝胶材料可用在农用薄膜、农业园艺用保水材料、污泥固化、泥水添加剂、墙壁顶棚材料等方面。绿化沙漠是高吸水性水凝胶材料极有潜力的用途之一,可通过制成保水剂的方式实施。以高吸水性凝胶为主要成分,加入粘土和水制成保水剂,再和农用的土掺在一起就可很好保存土壤中的水分,埃及正在推进一项利用该技术绿化沙漠的宏大工程。
生物医学
烧伤涂敷物:水凝胶材料直接用于与人体组织接触,可防止体外微生物的感染,抑制体液的损失,传输氧到伤口,一般说来能促进伤口的愈合。在中欧,注册商标为HDR或AQUA2GEL的水凝胶烧伤涂敷物,销售前景看好,这种产品是通过辐射法制备的。这种涂敷物也可制成喷雾液、乳液或膏状,一些消炎药物也可包埋其中,透过凝胶缓慢地释到受伤部位,加速伤口的愈合。
责任编辑:qxl
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