Исследовательская работа «ЧТО ВХОДИТ В СОСТАВ ПОДГУЗНИКОВ, ИЛИ ОПЫТЫ С ГИДРОГЕЛЕМ»

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА «ЧТО ВХОДИТ В СОСТАВ ПОДГУЗНИКОВ, ИЛИ ОПЫТЫ С ГИДРОГЕЛЕМ»

Содержание

Введение

          I.   Теоретическая часть                                                                   

          1. История создания подгузников                                                         3                                               

          2. Состав одноразовых подгузников                                                    4                                                                            

          3. Уникальный полимер                                                                         5

II.   Практическая часть

           Результаты исследования                                                                      6                                                        

Заключение

Список используемых источников                                                                 10

Введение

«Что кажется нам чудом, на самом деле таковым не является!»

 Симон Стевин

  Цель исследования:

- узнать что такое гидрогель, области его применения;

- изучение свойств гидрогеля.

Задачи:

1.      Изучить  литературу и другие источники информации, проанализировать  и обобщить  материал по теме исследовательской работы.

2.      Освоить методики исследований, овладеть навыками правильного наблюдения и техникой эксперимента.

Объект исследования: гидрогель.

Предмет исследования: гидрогель памперсов и гидрогель для растений.

Методы исследования: метод работы с теоретическим материалом,  метод опроса, эксперимент, метод обработки результатов.

Гипотеза:

Вода играет большую роль в жизни растений. В среднем растение на 80 процентов состоит из воды. При участии воды в живом организме происходят все реакции. Поэтому для растения регулярное снабжение водой составляет одну из жизненно важных проблем.

1. При выборе темы исследования я исходила  из следующих принципов:

1.          Субъективность – выбранная тема соответствует моим  интересам.

2.          Объективность – выбранная мной тема актуальна и важна в научном и практическом отношении.

Посильность – задачи и цели, поставленные мной в работе, реальны и выполнимы.

Ожидаемые результаты работы:

1.     Повышение уровня информированности в определенной области;

2.     Повышение заинтересованности учащихся вопросами, связанными с темой исследовательской работы;

3.      Получение личного опыта и умений по реализации конкретных практических действий.

4.     Применение полученных знаний и умений для решения практических задач повседневной жизни.

I   Теоретическая часть

1   История создания подгузников

     Однора́зовый подгу́зник — вид нижнего белья в котором имеется слой наполненный суперабсорбентом и основа этого нижнего белья чаще всего изготавливается из целлюлозы и предназначенный для поглощения мочи и недопущения загрязнения верхней одежды. Используются в большинстве случаев детьми, космонавтами, монтажниками, альпинистами, водолазами, лежачими больными, больными с тяжёлыми психическими или неврологическими заболеваниями. (Материал из Википедии — свободной энциклопедии)

     В античный период существовали впитывающие подгузники из шкур, впитывающим материалом которых являлись трава, мох, листья, лен и шерсть — первым упоминанием впитывающих подгузников можно считать миф о рождении Ориона в котором Зевс и Гермес мочились в шкуры. В начале XIX века использовались подгузники из трикотажа и льна впитывающим материалом которых являлась мягкая шерсть.

     В русском языке за одноразовыми подгузниками закрепилось слово «памперс». Первые «памперсы» в том виде, в каком мы их знаем сейчас, стали использоваться в Европе 35 лет назад, а у нас в России 16 лет назад.

     Все дело в том, что первооткрывателями этого весьма полезного изобретения, без которого теперь молодые родители вряд ли представляют свое существование, были Procter & Gamble со своими "Pampers". Именно эти подгузники появились первыми и в нашей стране, перевернув все наши многовековые представления об уходе за ребенком. С тех пор слова "одноразовые подгузники" и "памперсы" стали восприниматься как синонимы, а Procter & Gamble со временем пришлось смириться с тем, что памперсы стали выпускать и другие фирмы.

    Первые подгузники появились в конце 50-х годов и назывались "Pampers" от английского слова "pamper" ("баловать" или "лелеять", "изнеживать"). Название говорит само за себя памперсы были призваны баловать мам и облегчать им жизнь. С тех пор около 95% американцев и 98% европейцев пользуются этим полезным изобретением, предпочитая изделия разных производителей. А памперс стал именем нарицательным.

Изобретателем одноразовых подгузников был американский химик-технолог Виктор Миллз.

     Толчком к этой гениальной идее стал весьма обыденный факт - он стал дедушкой и замучился бесконечно стирать-сушить-гладить пеленки. Дабы облегчить себе жизнь, он принялся размышлять над тем, как бы обойтись без всего этого нудного и утомительного процесса. И придумал нужно не стирать, а выбрасывать!

Некоторое время у него ушло на то, чтобы претворить свою идею в жизнь. Первые подгузники прошли опробацию на своих же внуках. Еще больше воспрянув духом и вдохновившись предвкушением перспектив, Миллз совместно со своими сотрудниками компании Procter & Gamble (1956 год), где он тогда работал, выпустил первую пробную партию. К сожалению, время рекламной компании для нового изобретения было выбрано весьма неудачно - на улице стояла жара, и родители наотрез отказывались запихивать своих детей в пластиковые подгузники. У немногих решившихся на этот рискованный эксперимент, реакция была крайне отрицательной - жара и пластик вызвали сильнейшее раздражение нежной кожи малышей.

     Но Миллз не отказался от своей идеи. Немного усовершенствовав конструкцию, он выпустил подгузники из более мягкого материала, причем двух видов на выбор на кнопках и на липучках. После первых положительных результатов было придумано название "Pampers", а Procter & Gamble во главе с Миллзом принялись совершенствовать технологию производства одноразовых подгузников.

     Эта идея была подхвачена и получила свое дальнейшее развитие во всем мире. Многие фирмы стали производить одноразовые подгузники, соревнуясь между собой в усовершенствовании конструкции и функционирования своих моделей. Современные подгузники комфортны для малыша, удобны в использовании и очень практичны. В них происходит разобщение мочи и кала, что очень важно для предотвращения пеленочного дерматита. Они снабжены многоразовыми застежками, улучшенным внутренним слоем, который не только впитывает влагу быстрее и в большем количестве, но и выдерживает давление веса ребенка. Одна из последних новинок "дышащие" подгузники имеют микроскопические поры в наружном слое, которые способствуют свободному прохождению воздуха и водяных паров наружу, что крайне важно для поддержания нормального микроклимата внутри памперса.

     С начала 2000‐х годов основные производители подгузников начали выпуск «биологических» подгузников. Параллельно развивается рынок многоразовых подгузников.

2    Состав одноразовых подгузников

Нижний слой обычных одноразовых подгузников состоит из тонкой пластиковой пленки. А чтобы произвести один одноразовый подгузник требуется один полный стакан  нефти!

За пластиком идет салфетка из отбеленной хлором целлюлозы, служащая оберткой для суперадсорбирующего порошка.

   Теперь перейдем к основной части подгузника, той, которая позволяет детской попке так долго оставаться сухой. Внутри подгузника находится слой суперадсорбента, покрытого гидрофильной оболочкой и целлюлозой. Гидрофильный - значит притягивающий воду, вот почему вся жидкость, попадающая в подгузник, направляется к центру, прямо в адсорбирующий слой. Адсорбент представляет собой гранулы особого вещества, например, полиакрилат натрия (Sodium polyacrylate) или гидрогеля. При контакте с мочой гранулы вбирают ее в себя и разбухают.

3    Уникальный полимер

    Гидрогель – это полимер, обладающий уникальной способностью поглощать и удерживать при набухании до двух литров дистиллированной воды на 10 грамм гидрогеля или около 0,11 л питательного раствора на 1 г препарата. Наиболее распространены гидрогели на основе полиакриламида.  Гидрогель не токсичен, абсолютно стерилен, сохраняет свои свойства при высоких и низких температурах в почве в течение пяти лет. В конце концов, гидрогель полностью биоразлагаем – распадается на углекислый газ, воду и азот. В нашей стране работы по созданию сильно набухающих полимерных гидрогелей были начаты в начале восьмидесятых годов в Институте химической физики АН СССР под руководством профессора К.С. Казанского.

Изначально гидрогель представляет собой сухой порошок или гранулят.   

    Кристаллы гидрогеля по виду и размеру похожи на сахар, имеют неправильную форму и нерегулярный размер. При добавлении воды к сухому веществу происходит набухание последнего (кристалл гидрогеля увеличивается в размерах примерно в 300 раз) и образуется желеобразная масса, которую и используют самостоятельно либо в качестве добавки в грунты для растений. Так кристалл становится своеобразным резервуаром с водой, который при недостатке влаги в почве будет отдавать свои запасы корням растений, а при избытке влаги – впитывать её. Тем самым, гидрогель спасает растения не только при пересушивании почвы, но и при её переувлажнении!

    Благодаря своей структуре, кристаллы гидрогеля улучшают характеристики самых разных почв: глинистые почвы становятся более рыхлыми, а сыпучие – комковатыми.

Гидрогель можно применять на открытом грунте, в теплицах, кашпо и для комнатных растений. В комнатных горшках применение гидрогеля снижает частоту полива растений до одного раза в месяц. В кашпо и дизайнерских композициях частота полива уменьшается в несколько раз в зависимости от климата и расположения.

Растения, выращиваемые с использованием гидрогеля, даже в самую сильную жару достаточно поливать раз в неделю и реже.

    На сегодняшний день гидрогель используют в медицине, гигиенических средствах, садоводстве:

*      Гидрогель – добавка в почву для удержания влаги,

*      Гидрогель – среда для содержания растений,

*      Гидрогель – средство для транспортировки растений.

II    Практическая часть

Результаты исследования

В начале исследований я провела опрос среди учащихся 5-6 классов.

Результаты опроса:

Опрошено 27 обучающихся

1. Знаете ли вы что такое гидрогель?

Большинство ответило не знаю.

2. Как вы думаете это экологически чистый продукт?

Да – 60%,  Нет-40%

3. Где по-вашему мнению используется гидрогель?

В технике (как жидкость)– 12%

 как бытовая химия – 17%

 как косметическое средство – 28%

как удобрение – 35%

не знаю – 8%.

4.  Хотели ли вы приобрести гидрогель?

Да – 53%

Нет, мне это ненужно – 42%

Не знаю – 5%.

Вывод: большинство учащихся не знает что такое гидрогель. Многие  считают, что это экологически чистый продукт и  хотели бы его приобрести.

Опыты с памперсами

У меня есть двоюродная сестренка, которой  1 годик. Она  еще бегает в памперсах, а я заинтересовалась, что же там внутри в этих подгузниках. Мы конечно с мамой провели эксперимент.

    Опыт 1

    Первое, что мы решили сделать, так это сравнить содержимое памперса и одноразовой пелёнки. Разрезали памперс и достали содержимое, тоже сделали и с пелёнкой. Оно очень напоминало белую и пушистую вату. Но когда мы добавили немного воды, то увидели, что вата из пелёнки сильно намокла, а вата из памперса немного увеличилась в объеме. Сразу стало понятно, что кроме ваты (целлюлозы) в памперсах есть еще что-то впитывающее влагу.

  Из интернета я узнала, что в состав одноразовых подгузников входит полимер, способный впитывать и удерживать влагу. Этот полимер еще называют гидрогелем.  Когда в тарелку с содержимым памперса долили еще воды, то мы смогли увидеть набухшие гранулы  вперемешку с волокнами целлюлозы.

 Вывод:    маленьким детям комфортнее находиться в памперсах.

       Опыт 2

    Дальше мы задались целью поэкспериментировать с чистым гидрогелем без примесей целлюлозы. Для этого разрезали памперс и потрясли его. Сразу из подгузника начали высыпаться маленькие белые гранулы. И насыпалось их около одной столовой ложки. Добавили полстакана воды. Разбухший гидрогель занял практически полный бокал.

Вывод: гидрогель можно использовать для сбора и хранения воды.

     Опыты с гидрогелем

     Опыт 1

     Для опытов мы использовали шарики гидрогеля из цветочного магазина и гидрогель извлеченный из памперсов. Так что, если вас спросят, что входит в состав подгузников. Можно смело отвечать, что там есть гидрогель. Гидрогель из памперсов мельче, чем гидрогель из магазина.

     Мы решили вырастить шарики прозрачного гидрогеля в различных растворах, чтобы посмотреть какую окраску они приобретут.

Итак, мы использовали воду комнатной температуры (20˚С), подкрашенную: зеленкой — голубой цвет, гуашью — желтый цвет, акриловая краска — розовый цвет, марганцовкой — бордовый цвет, йодом — бежевый цвет, акварельной краской — зеленый цвет, молоком — белый цвет.  

 Опустили по 15 прозрачных маленьких шариков в каждый стаканчик и стали ждать.

Результаты опыта:

	Гидрогель из памперса (№1)	Гидрогель для растений  (№2)
Зеленка	Темно-голубой  цвет	Голубой цвет
Желтая гуашь	Не окрасились	Не окрасились
Розовая акриловая краска	Не окрасились	Бледно-розовые
Марганцовка	Темно-фиолетовый цвет	Фиолетовый цвет
Йод	Коричневый цвет	Золотисто-коричневый цвет
Зеленая акварельная краска	Не окрасились	Не окрасились
Молоко	Не окрасились	Не окрасились

На упаковке гидрогеля написано, что полное набухание происходит через

10 часов. По факту, шарики вырастают уже через 2 часа. Через 2 часа обнаружили неожиданную картину. В некоторых стаканчиках прозрачные шарики так и не приобрели окраску! На мой взгляд самые красивые шарики — это окрашенные зеленкой.

Гуашь, акриловые и акварельные краски почти не дали цвета. Молоко тоже не порадовало. Что касается йода, то после 2 часов нахождения в растворе шарики были красивого золотисто-коричневого цвета, но спустя еще 8 часов цвет поблек. Красивый цвет получился от раствора марганцовки. При этом полежав в растворе 2 часа шарики приобрели фиолетовый цвет, а спустя время стали красными.

Отличается цветовая гамма гидрогелей.

Опыт 2

Мы провели опыт с горячей водой (80˚С).

Шарики выросли примерно через 1,5 часа.

Результаты опыта:

	Гидрогель из памперса (№1)	Гидрогель для растений  (№2)
Зеленка	Голубой цвет	Голубой цвет
Желтая гуашь	Не окрасились	Не окрасились
Розовая акриловая краска	Не окрасились	Не окрасились
Марганцовка	Темно-красный цвет	Фиолетовый цвет
Йод	Коричневый цвет	Золотисто-коричневый цвет
Зеленая акварельная краска	Не окрасились	Не окрасились
Молоко	Не окрасились	Не окрасились

В воде с более высокой температурой набухание гидрогеля происходит быстрее. Окраска практически не изменилась.

Опыт 3

А что будет, если гидрогель положить в соленую воду?

Честно говоря, результат меня немного удивил. Я думала, будут расти какие-то кристаллы соли или что-то в этом духе, но гранулы гидрогеля просто очень слабо набухли. Гранулы, полежавшие в обычной воде по размеру намного больше, чем  из соленого раствора.

Опыт 4

Я решила пронаблюдать,  как будет себя «вести» пересаженное комнатное растение в гидрогеле.

Я пересадила  два отводка одного и того же комнатного растения: один - в стаканчик с гидрогелем, другой – в стаканчик с землей.

Результаты наблюдения:

	Растение в гидрогеле	Растение в земле
День посадки	Нет полива	Полив
5 день	Нет полива	Нет полива
10 день	Нет полива	Нет полива
15 день	Нет полива	Нет полива
20 день	Нет полива	Нет полива
25 день	Нет полива	Нет полива
30 день	Нет полива	Нет полива
	Растение живо	Растение погибло

1.     Вывод: гидрогель – источник жизни растений. Гидрогель упрощает уход за комнатными растениями – сокращает частоту полива.

Заключение

     Анализируя результаты своих исследований, я убедилась, что наука не стоит на месте. Развиваются новые технологии,  создаются новые вещества.    

Выводы:

-  В ходе исследовательской работы познакомилась с научной терминологией.  

-      Узнала о уникальном полимере – гидрогеле и его применении.

-  Если этот полимер способен впитывать и сохранять воду, то его можно использовать в местах, где сильная засуха. Почва, с гидрогелем, являющимся источником воды, будет давать хорошие урожаи.

Этот удивительный полимер можно использовать как питательную среду для выращивания растений. Даже не понадобится земля! Спросите где? При совершении многолетних космических полетов космонавты будут выращивать на борту корабля фрукты и овощи.

И это в недалеком будущем!

- Опыты повышают интерес к изучению биологии, химии, физики,  развивают  мышление, учат применять теоретические знания для объяснения различных физических явлений, происходящих в окружающем мире.

     При проведении опыта приходится не только составлять план его осуществления, но и определять способы получения некоторых данных.

Список используемых источников

Литература

1.      М. Ди Специо «Занимательные опыты», ООО «Астрель», 2004г.

2.       Тит Том  «Поучительные забавы, или занимательные опыты и фокусы» М.: - «Астрель», 2013г.

Ресурсы Интернет

1.   www.wikipedia.org

2.   http://naukaveselo.ru/

3. Сайт http://www.gidrogel.ru