66125268 (021)
info@highno.com

فناوری ابرجاذب

فناوری ابرجاذب

فناوری ابرجاذب

جزئیات

سامانه های ابرجاذب نقش مهمی را در تکمیل منسوجات، تسهیل توسعه مواد با ویژگی های خاص و عملکرد بالا برای کاربردهای فنی خاص ایفا می کند. نمونه های متداول منسوجات ابرجاذب شامل حوله های بهداشتی، پارچه های تمیزکننده، فیلترهای جداساز، منسوجات ذخیره ساز برای مثلا کشاورزی، پانسمان های جراحی، البسه ورزشی خاص و حتی بسته بندی مواد است.

14 بهمن 1397
سامانه های ابرجاذب نقش مهمی را در تکمیل منسوجات، تسهیل توسعه مواد با ویژگی های خاص و عملکرد بالا برای کاربردهای فنی خاص ایفا می کند. نمونه های متداول منسوجات ابرجاذب شامل حوله های بهداشتی، پارچه های تمیزکننده، فیلترهای جداساز، منسوجات ذخیره ساز برای مثلا کشاورزی، پانسمان های جراحی، البسه ورزشی خاص و حتی بسته بندی مواد است. تولید چنین موادی می تواند براساس الیافی باشد که بواسطه طبیعت ابرجاذب هستند، مانند سلولز (پنبه، ریون، خمیر چوب) و یا پلی اکریلات و نیز با استفاده از تکمیل های ابرجاذب در الیاف تکی که بعدا برای تولید پارچه مورد استفاده قرار می گیرند و یا بر سطح منسوج نهایی باشد. به طور معمول، تکمیل های ابرجاذب به سامانه های پلیمری بر می گردد که به شکل پوششی اعمال می شود و دارای خواص ذاتی جذب مقدار زیادی آب در ساختار خود هستند. بر طبق تعریف IUPAC Gold Book، یک پلیمر ابرجاذب می تواند مقدار بسیار زیادی مایع را نسبت به جرم خود جذب کرده و نگه دارد و با این کار می تواند تا 1000 برابر متورم شود. در اغلب مواد ابرجاذب، فرض می شود که مایع جذب شده آبی است. با این حال، ابرجاذب ها می توانند برای انواع دیگری از سیالات مانند مایعات و گازهای آلی و در کاربردهای فنی خاص، مانند بازیافت نفت مورد استفاده قرار گیرند. توسعه و پیشرفت های تحقیقاتی در تکمیل های نساجی ابرجاذب برخاسته از ضرورت تولید محصولات فنی پیشرفته در زمینه های اساسی زندگی روزمره، از پزشکی و مراقبت های بهداشت شخصی تا صنایع غذایی و از البسه حفاظتی تا البسه با افزایش عملکرد برای حرفه های مختلف است. دلایل اصلی برای تولید منسوجات با تکمیل ابرجاذب عبارتند از:
  • بهبود مدیریت رطوبتی و قابلیت تنفس البسه که منجر به افزایش راحتی پوشنده می شود.
  • توزیع و نگه داری یکنواخت مایع، به ویژه در موارد مهم مانند پوشک و مواد بهداشتی  به طور کلی.
  • نیاز به سامانه های مخزن آب برای تامین آب تنظیم شده و تحت تقاضا برای مثال در باغبانی.
  • حذف سریع مایع از مکان های فعال مشخص برای ضد آب کردن و آب بندی در مورد برخی از انواع ژئوتکستایل و یا برای تطبیق کار در حال انجام، به عنوان مثال در دندان پزشکی و یا اسفنج های جراحی.
  • حفاظت از خطرات زیست محیطی و حرفه ای مانند مواردی از قبیل البسه آتش نشانی و یونیفرم های نظامی.
  • افزایش علاقه و نیاز به سامانه های ذخیره/ رهایش مواد زیست سازگار قابل پوشش برای کاربردهای زیست پزشکی و دارویی مانند زخم پوش ها و حسگرهای زیست شیمیایی.
  • بدون شک، تکمیل های ابرجاذب ارزش زیادی را به مواد نساجی افزوده و به عنوان پیشرفت های فناورانه، سفارشی سازی این مواد برای نیازهای شخصی در دستور کار تولیدکنندگان منسوجات قرار گرفته است.
انواع تکمیل های ابرجاذب
تکمیل های ابرجاذب اغلب مواد پلیمری هستند. ابرجاذب ها زمانی که برای جذب و نگه داری آب یا مایعات آبی مورد استفاده قرار می گیرند، اغلب متشکل از پلی الکترولیت ها هستند. از دیدگاه فیزیکی، دسته های اصلی ابرجاذب ها شامل هیدروژل ها و هم چنین کامپوزیت های پلیمرهای گوناگون و مواد معدنی است. هیدروژل ها شبکه های سه بعدی پلیمری یا کلوئیدی هستند که در آب حل نمی شوند اما می توانند مقدار زیادی آب را در ساختار خود جذب کرده و موجب تورم گسترده شوند. در اغلب موارد، هیدروژل ها دارای خواص پاسخ به محرک هستند، به عبارت دیگر به ترتیب با جذب و خروج آب و با توجه به شرایط محیطی pH، دما، نور، قدرت یونی، میدان مغناطیسی و غیره متورم و منقبض می شوند.
 از سوی دیگر، مواد کامپوزیتی ابرجاذب اساسا برپایه دیسپرسیون ذرات رس در ماتریس های پلیمری با ساختار ژل هستند، اگرچه نانوذرات فلزی نیز مورد استفاده قرار می گیرند. کامپوزیت های ابرجاذب به طور فزاینده ای مورد توجه قرار گرفته اند که علت آن منافع تجاری، فنی و زیست محیطی است که ارائه می دهند، از جمله مواد خام مقرون به صرفه(مانند پرکن های معدنی و پلیمرهای طبیعی بر خلاف نوع مصنوعی)، خواص مکانیکی افزایش یافته و زیست سازگاری سریع تر.
 میکروذرات معدنی جاذب آب، بدون آنکه در یک محیط پلیمری پیوسته دیسپرس شوند به طور اکید تحت عنوان مواد ابرجاذب قرار نمی گیرند. با این حال، بسته به نوع شیمیایی آن ها می توانند جذب آب منسوجات را افزایش داده و به طور قابل توجهی آن را بهبود بخشند. یک نمونه مشخص از چنین موردی، نانوذرات سیلیکا به تنهایی و یا در ترکیب مثلا با تیتانیوم اکسید برای آب دوست کردن پشم است.
 در این دیدگاه آب دوستی بیشتر و درنتیجه مرطوب سازی بسیار بالاتر، پلیمرهای رهاکننده چرک-به عنوان مثال پلی استرهای با وزن مولکولی پایین برپایه ترفتالیک اسید، پلی آلکیلن گلایکول ها و گلایکول های مونومری- نیز می توانند به عنوان نوع خاصی از عوامل تکمیلی ابرجاذب در نظر گرفته شوند.
از دیدگاه شیمیایی، اکثر مواد ابرجاذب به ویژه نسل اول آن ها خواص جذب بالای خود را مدیون اکریلات ها یا اجزای اکریلی مانند اکریلونیتریل و اکریلو آمیدها هستند. درواقع، نخستین پلیمر ابرجاذب تجاری در سال 1970 و برپایه نشاسته-g- پلی اکریلونیتریل بود. با این حال، پیشرفت فناورانه و نیاز به منابع جایگزیت دوست دار محیط زیست و ارزان قیمت منجر به استفاده از پلیمرهای طبیعی در ابرجاذب ها شد. پلی ساکاریدها در این بین یکی از موارد مورد علاقه هستند که نمونه های اصلی آن نشاسته، کیتوسان و صمغ گوار است.
در مورد ابرجاذب های کامپوزیتی، کائولین، آتاپولگیت، هومات ها، میکا، بنتونیت، مونتموریلونیت و سیلیکات سدیم و هم چنین نانوذرات نقره و طلا در بین سایرین برای سنتز مورد استفاده قرار می گیرند.
سه ویژگی اصلی برای تکمیل های ابرجاذب اعمال شده بر منسوجات وجود دارد: 1) ظرفیت جذب بالای سیالات، 2) احتباس بالای سیالات و 3) نرخ جذب بالا و یا تنظیم شده. این ویژگی ها در ظرفیت تورم ابرجاذب منعکس شده که خود متاثر از استحکام ژل است و بعد به شدت تحت تاثیر نوع و اندازه اتصال عرضی درون ساختار ژل است. به طور کلی، هیدروژل ها بر طبق نوع پیوند به دسته های فیزیکی و شیمیایی تقسیم می شوند. در نوع اول، اتصال عرضی از طریق درهم رفتگی های فیزیکی و یا برهم کنش های الکترواستاتیک بین پلیمر های تشکیل دهنده به دست می آید، در حالی که در نوع دوم  اتصالات عرضی شیمیایی از طریق پیوندهای کووالانسی شکل می گیرند. در حالت فیزیکی، تکمیل های ابرجاذب به صورت کامپوزیت یا غیره می توانند به صورت هیدروژل های توده ای مداوم، سوسپانسیون های کلوئیدی(میکرو و نانو ژل ها)، پودر های میکروذره ای و فوم ها باشند.
بسته به نوع بستر نساجی، روش کاربرد و هدف محصول نهایی، هر یک از این انواع و یا ترکیبی از آن ها را می توان برای تکمیل ابرجاذب منسوجات به کار بست.

منبع:
R. Paul, Functional finishes for textiles: improving comfort, performance and protection: Elsevier, 2014.

مقاله ها مرتبط