上(shàng)海保聖質構儀在高(gāo)吸水(shuǐ)性樹(shù)脂保水(shuǐ)性評估方面的應用介紹

一、研究背景

高(gāo)吸水(shuǐ)性樹(shù)脂是新開(kāi)發的一種含有(yǒu)強親水(shuǐ)性基團并具有(yǒu)一定交聯度的功能性高(gāo)分子材料。以往使用的吸附材料，如紙、棉、麻等吸水(shuǐ)能力隻有(yǒu)自身重量的15~40倍(指去離子水(shuǐ)，以下同)，保水(shuǐ)能力也相當差。

高(gāo)吸水(shuǐ)性樹(shù)脂（簡稱高(gāo)分子SAP）是制(zhì)造嬰兒尿布的絕好材料，它是由澱粉和(hé)丙烯酸鹽做(zuò)主要原料制(zhì)成的。“尿不濕”的突出特點是吸水(shuǐ)和(hé)蓄水(shuǐ)量大(dà)得(de)驚人(rén)。其吸收生(shēng)理(lǐ)鹽水(shuǐ)是自身重量的40～60倍，吸收純淨水(shuǐ)是自身重量的50～100倍。所以小(xiǎo)孩尿尿不必擔心尿濕褲子，流出的尿會(huì)被它全部“喝(hē)”光，俗稱“尿不濕”。

高(gāo)分子吸水(shuǐ)樹(shù)脂的特性和(hé)應用決定了紙尿褲品質差異。吸水(shuǐ)性樹(shù)脂作(zuò)為(wèi)尿不濕的原材料時(shí)，需要保持高(gāo)吸水(shuǐ)性、高(gāo)吸水(shuǐ)速率 、高(gāo)保水(shuǐ)性、高(gāo)膨脹性。吸水(shuǐ)後的樹(shù)脂的物性特征直接影(yǐng)響消費者使用産品時(shí)的舒适度。

上(shàng)海保聖質構儀能夠以其他儀器(qì)無法比拟的靈敏度和(hé)重複性，可(kě)以量化各種樹(shù)脂、凝膠類樣品的物理(lǐ)參數(shù)，通(tōng)過特定探頭對吸水(shuǐ)性樹(shù)脂進行(xíng)物性指标進行(xíng)測定，可(kě)得(de)到吸水(shuǐ)後樹(shù)脂的保水(shuǐ)性能、凝膠強度、彈性、黏性等指标，從而可(kě)以分析出高(gāo)吸水(shuǐ)性樹(shù)脂吸水(shuǐ)水(shuǐ)分的速率，以及吸收水(shuǐ)分後的保水(shuǐ)能力及使用時(shí)的舒适度。

二、高(gāo)吸水(shuǐ)性樹(shù)脂吸水(shuǐ)速率、膨脹性能測定實驗方法介紹

上(shàng)海保聖質構儀可(kě)以精确量化高(gāo)吸水(shuǐ)性凝膠樹(shù)脂的膨脹行(xíng)為(wèi)。實驗将采用設計(jì)上(shàng)海保聖TA.XTC-18型質構儀（保聖其他型号TA.TOUCH或TA.XTC都可(kě)以開(kāi)展該實驗），通(tōng)過質構儀的柱型凝膠探頭壓縮樹(shù)脂産品輕微的距離，測量産品膨化時(shí)力的增加。通(tōng)過對物性數(shù)據進行(xíng)分析可(kě)以得(de)到高(gāo)吸水(shuǐ)性凝膠樹(shù)脂的膨脹性能及吸水(shuǐ)速率。

2.1 樣品準備

準備定量的凝膠樹(shù)脂。

2.2 儀器(qì)和(hé)設備

物性測試儀：上(shàng)海保聖TA.XTC-18型質構儀（保聖其他型号TA.TOUCH或TA.XTC都可(kě)以開(kāi)展該實驗）。

試驗探頭：TA/0.5 凝膠探頭（直徑為(wèi)0.5英寸的圓柱體(tǐ)，即12.5mm）

2.3 試驗設計(jì)

     實驗類型設置為(wèi)保持實驗，實驗開(kāi)始時(shí)探頭對樹(shù)脂施加一個(gè)輕微距離，然後保持600秒(miǎo)的時(shí)間(jiān)，在這個(gè)時(shí)間(jiān)段內(nèi)，探頭記錄力的變化；直到軟件記錄的力不發生(shēng)改變。

2.4 試驗解說

當力達到最大(dà)并保持穩定時(shí)。此時(shí)到達最大(dà)力的時(shí)間(jiān)表示高(gāo)吸水(shuǐ)性樹(shù)脂的最大(dà)膨脹率。探頭返回初始位置過程中，由于樹(shù)脂吸水(shuǐ)後具有(yǒu)一定黏性，從而對于探頭返回運動産生(shēng)抵抗作(zuò)用，産生(shēng)的數(shù)據可(kě)以分析吸水(shuǐ)後的樹(shù)脂粘連性。

   以此試驗方案可(kě)以測定高(gāo)吸水(shuǐ)性凝膠樹(shù)脂的吸水(shuǐ)速率，從而可(kě)以分析高(gāo)吸水(shuǐ)性樹(shù)脂尿不濕對于尿液的吸收速率；對黏性數(shù)據進行(xíng)分析，可(kě)以模拟消費者在使用尿不濕時(shí)，吸收尿液後的尿不濕其內(nèi)部樹(shù)脂顆粒的粘連狀态，從而分析消費者的對于吸水(shuǐ)膨脹後的尿不濕使用觸感。

三、高(gāo)吸水(shuǐ)性樹(shù)脂保水(shuǐ)性測定實驗方法介紹

本次實驗将設計(jì)采用上(shàng)海保聖TA.XTC-18型質構儀（保聖其他型号TA.TOUCH或TA.XTC都可(kě)以開(kāi)展該實驗），通(tōng)過質構儀的柱型探頭擠壓吸水(shuǐ)性樹(shù)脂，可(kě)設定壓力對樣品進行(xíng)加壓，當加壓到設定的時(shí)間(jiān)或變形量時(shí)，儀器(qì)自動停止，實現全自動完成測試。通(tōng)過對質構曲線及樹(shù)脂的分析可(kě)以評估出改樹(shù)脂的保水(shuǐ)強度。

3.1 樣品準備

将吸水(shuǐ)性樹(shù)脂浸入于100g溶液中，浸泡20min；。

3.2 儀器(qì)和(hé)設備

物性測試儀：上(shàng)海保聖TA.XTC-18型質構儀（保聖其他型号TA.TOUCH或TA.XTC都可(kě)以開(kāi)展該實驗）。

試驗探頭：TA/0.5 凝膠探頭（直徑為(wèi)0.5英寸的圓柱體(tǐ)，即12.5mm）

3.3 試驗設計(jì)

準備柱型探頭TA/0.5及測試底座。将探頭安裝在力量感應元下方，測試平台固定在質構儀機體(tǐ)上(shàng)。确保探頭連接杆與底座垂直，探頭下降時(shí)，不會(huì)觸碰到測試平台。 将單顆粒凝膠平放在探頭正下方，點擊開(kāi)始測試按鈕，啓動質構儀對單顆粒凝膠進行(xíng)下壓處理(lǐ)，探頭達到目标位移後保持一定時(shí)間(jiān)，然後探頭以設定的側後速度返回。

3.4 試驗結果解說

根據本次試驗設計(jì)，可(kě)以得(de)到如圖所示的質構曲線圖。對質構曲線圖進行(xíng)分析，最高(gāo)峰值可(kě)以表示單顆粒樹(shù)脂的凝膠強度，可(kě)代表吸水(shuǐ)過後的單顆粒凝膠對外界的抗擠壓能力；對到達最高(gāo)峰值前後曲線的峰面積進行(xíng)對比，可(kě)得(de)到該單顆粒凝膠在擠壓條件下的回複能力，數(shù)值越接近1，代表該樹(shù)脂的回複能力強，彈性好，以及保水(shuǐ)能力強，在加壓環境下，水(shuǐ)分沒有(yǒu)失去。

該方法可(kě)用于分析，當尿不濕材料在吸收水(shuǐ)分或尿液後，單顆粒及整體(tǐ)顆粒的凝膠強度，從而可(kě)以分析人(rén)體(tǐ)在使用尿不濕後所感受到尿不濕軟硬度，以及高(gāo)吸水(shuǐ)性凝膠在人(rén)體(tǐ)壓力下其保水(shuǐ)性能，對高(gāo)吸水(shuǐ)性樹(shù)脂物性特征進行(xíng)整體(tǐ)分析可(kě)以分析出消費者使用尿不濕的舒适度。

4 應用拓展

采用上(shàng)海保聖質構儀，通(tōng)過保持實驗及下壓試驗兩種實驗方法，可(kě)以測定高(gāo)吸水(shuǐ)性樹(shù)脂的膨脹速率、粘連性能，單顆粒的保水(shuǐ)性能及凝膠強度等物性指标。對物性數(shù)據進行(xíng)分析，可(kě)模拟高(gāo)吸水(shuǐ)性尿不濕在浸泡尿液時(shí)的吸收速率，吸收尿液後的粘連性能、保水(shuǐ)性能及凝膠強度，以此可(kě)以分析人(rén)體(tǐ)在使用此類尿不濕時(shí)的觸感。

本實驗方案可(kě)用于吸水(shuǐ)性凝膠樹(shù)脂的應用探索。可(kě)以通(tōng)過上(shàng)海保聖質構儀的質構測試對比不同種類高(gāo)吸水(shuǐ)性樹(shù)脂的物性特征，從而分析出不同樹(shù)脂樣品對于水(shuǐ)分或其他溶液的吸收保持能力，從而為(wèi)尿不濕的原材料選取、配方研發提供模拟人(rén)體(tǐ)觸覺的物性客觀數(shù)據指标。

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