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07 紙尿褲為什麽可以大量吸水

我們平常用的抹布可以吸收2~3倍自身重量的水,但紙尿褲可以吸收1000倍自身重量左右的水,這究竟是什麽原理呢?

◎高吸水樹脂的鎖水能力

紙尿褲的吸水部分是用高吸水樹脂(高吸水聚合物,SAP)這種塑料製作成的。這種樹脂多的時候可以吸收自身重量1000倍左右的水分,之所以能吸收如此多的水分,秘密就在於它的分子結構。

同樣是樹脂(塑料),聚乙烯的分子結構像一條很長的線,但高吸水樹脂的分子結構就像是把這條線上的很多點都連在了一起,是連續的立體籠子狀結構。因此被吸收的水分被鎖在了“籠子”中,輕易不會滴落。這就是高吸水樹脂鎖水能力的秘密之一。

◎擴大“籠子”結構

僅僅如此的話,並不能解釋它高達自身重量1000倍左右的鎖水能力。高吸水樹脂的分子到處連接有COONa這個基團(取代基),樹脂吸水後,該原子團分解(電解)成帶負電荷的COO-基團和帶正電荷的Na+基團。

結果就是樹脂中的COO-基團之間產生靜電排斥力,在靜電排斥力的作用下“籠子”的容積不斷擴大。容積越大越能吸收更多的水,就能電解出越多的COO-基團,從而又能吸收更多的水,不斷地重複這個過程,就能不斷地吸收水分。

圖1-8 高吸水樹脂的吸水原理

高吸水樹脂能夠不斷地吸水是滲透壓的緣故。高吸水樹脂粒子內部有Na+離子遊移,內部的濃度較高,與外部的水之間有濃度差,因此能夠不斷地向內部吸收水分。

◎沙漠變綠洲

高吸水樹脂不僅僅可以用在紙尿褲上,現在備受矚目的用途是用它在沙漠裏種樹,綠化沙漠。在沙漠裏埋上高吸水樹脂,讓樹脂吸收水分後再在上麵種樹。

樹木可以靠吸收高吸水樹脂積蓄的水分成長,當然這些水早晚會有用完的一天,但至少可以大幅降低澆水的頻率,並且樹木還可以吸收偶爾的暴風雨天氣帶來的降水。