“吸水大師”聚丙烯酸鈉

◆山東省鄒城市實驗中學(xué) 曹廣雪

“吸水大師”聚丙烯酸鈉

◆山東省鄒城市實驗中學(xué) 曹廣雪

高吸水性樹脂是一類新型功能高分子材料，通過水合作用，它能迅速吸收比自身多數(shù)百倍甚至千倍質(zhì)量的液態(tài)水，且在常溫下具有良好的保水能力，即使在受熱或受壓下也不易失水，在酸、堿環(huán)境中的穩(wěn)定性也較好。

按原材料來源高吸水性樹脂可分為淀粉類、纖維素類、合成樹脂類。聚丙烯酸鈉屬于合成樹脂類的高吸水性樹脂。

聚丙烯酸鈉分子量非常大，是溫和的有機(jī)高分子物質(zhì)，不會被皮膚吸收，也不會對皮膚產(chǎn)生刺激，其吸收的溶液量可達(dá)自重的30倍，它也因此被廣泛運(yùn)用于嬰兒紙尿褲等衛(wèi)生用品的制造上。

聚丙烯酸鈉的吸水性有多神奇呢？一起通過以下實驗來感受吧。

一、“人造雪”

1.材料準(zhǔn)備

聚丙烯酸鈉、溫水、燒杯、玻璃棒。

圖1 “人造雪”實驗材料

2.實驗步驟

（1）用燒杯取少量的粉末狀聚丙烯酸鈉，再準(zhǔn)備一個燒杯盛清水，水與聚丙烯酸鈉的比例為25∶1。

圖2 “人造雪”實驗過程

（2）快速將水倒入裝有粉末狀聚丙烯酸鈉的容器內(nèi)，觀察其變化。（3）從外觀上看，水與聚丙烯酸鈉混合后的生成物與真正的“雪”并無區(qū)別，通常在影視劇里用來襯托藝術(shù)效果，稱其為“人造雪”。

圖3 “人造雪”

可將“人造雪”灑在盆景的土壤周圍，既可為土壤保濕，又可起到美化作用。等“人造雪”水分蒸發(fā)后，還可循環(huán)使用。

圖4 用“人造雪”裝點的盆景

二、人造彩色晶體

1.材料準(zhǔn)備

聚丙烯酸鈉、色漿、溫水、燒杯、玻璃棒。

2.實驗步驟

（1）取一定量的粉末狀聚丙烯酸鈉，加入水，聚丙烯酸鈉與水的比例為1∶60，用玻璃棒不斷攪拌至結(jié)晶狀。

（2）加入少量你喜歡的顏色色漿，重復(fù)上述操作，便會觀察到彩色晶體出現(xiàn)。

圖5 人造彩色晶體

3.實驗原理

聚丙烯酸鈉是輕度交聯(lián)的高分子空間網(wǎng)絡(luò)，含有較多羧酸基(-COONa+），其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是由化學(xué)交聯(lián)和大分子鏈相互纏繞的物理交聯(lián)構(gòu)成的。當(dāng)聚合物遇水時，離解為帶正電荷的低分子離子（Na+）和帶負(fù)電荷的高分子離子。

低分子離子（Na+）與水接觸產(chǎn)生反應(yīng)，離開高分子離子鏈，由于帶負(fù)電荷的高分子離子間的相互電排斥力，使高分子網(wǎng)束由相互纏繞狀態(tài)逐漸伸展(或溶脹)，從而造成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)內(nèi)外產(chǎn)生滲透壓，水分子以滲透方式向網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)擴(kuò)散，形成溶膠，所以，聚丙烯酸鈉有很強(qiáng)的吸水性。

4.實驗說明

聚丙烯酸鈉因聚合度不同，其吸水性也會受到影響，聚丙烯酸鈉的吸水能力從20倍到幾百倍不等，造“雪”還是造“冰”，取決于你的用水量！