ПОЛИАКРИЛАТ НАТРИЯ (C3H3NAO2) N: СТРУКТУРА, СВОЙСТВА, ПРИМЕНЕНИЕ, РИСКИ - ХИМИЯ - 2025

Полиакрилат натрия представляет собой органическое соединение с высокой молекулярной массой , образованной путем объединения многих единиц или кусков меньшего соединения, акрилата натрия. Молекулярная формула полиакрилата натрия (C ₃ H ₃ NaO ₂ ) _n , а расширенная формула его мономера - –CH ₂ –CH (COONa) -.

Полиакрилат натрия имеет много повторяющихся частей. Он представляет собой анионный полиэлектролит , так как он имеет много анионы карбоксилат ЕГО ^- , которые отрицательно заряженной. Это то, что придает ему его основные физико-химические свойства и способствует его многочисленным применениям.

Формула мономера или повторяющегося фрагмента полимера полиакрилата натрия, где n представляет количество раз, когда он повторяется. Muso. Источник: Wikimedia Commons.

Он очень любит воду. Он очень легко впитывается, образуя гель. Поглощает все типы жидкостей или водных растворов. Это свойство позволяет использовать его, например, в одноразовых подгузниках и гигиенических прокладках.

Он также используется в упаковке для производства свежих продуктов питания, чтобы поглощать излишки воды, которые они могут производить.

Из-за большого количества отрицательных зарядов –COO ^- используется в моющих средствах, чтобы удерживать частицы грязи. Он также работает в промышленных процессах, где требуется улавливать положительные ионы металлов, таких как кальций, алюминий и магний.

Полиакрилат натрия не токсичен, но очень важно не проглатывать его, так как он может поглощать воду из слюны, увеличивать ее объем и вызывать удушье.

Химическая структура

Полиакрилат натрия - это полимер, поэтому он состоит из множества отдельных частей, соединенных вместе. Такие куски, кусочки или единицы называются мономерами.

Полиакрилат натрия образуется в результате объединения многих молекул акрилата натрия. При соединении кусочки акрилата натрия теряют двойную связь.

По этой причине полиакрилат натрия имеет структуру без двойных связей, с множеством карбоксилат-анионов –COO ^- и многих ионов натрия Na ⁺ , прикрепленных к ним.

Поскольку он содержит так много анионных групп -COO, ^он считается полиэлектролитом.

Мономер или отдельный кусок полиакрилата натрия имеет цепь из двух атомов углерода и присоединенную к нему группу –COO ^- Na ⁺ , как указано ниже: –CH ₂ –CH (COO ^- Na ⁺ ) -.

Структура мономера полиакрилата натрия. Пунктирными линиями обозначены связи с другими мономерами, идентичными этому. Эдгар 181. Источник: Wikimedia Commons.

Количество мономеров может варьироваться от нескольких десятков до нескольких сотен.

По этой причине в формуле полимера помещено n, поскольку n символизирует количество мономеров, и это число может меняться в зависимости от того, что хочет производитель полимера.

Номенклатура

-Полиакрилат натрия

-Натриевая соль полиакриловой кислоты

Натриевая соль полимера акриловой кислоты

-Натриевая соль гомополимера 2-пропеновой кислоты (гомополимер означает, что это гомогенный полимер или что он состоит из множества единиц одного типа молекулы)

Свойства

Физическое состояние

Белый твердый порошок или гранулы.

Молекулярный вес

Это зависит от количества мономеров, входящих в состав полимера. Полиакрилат натрия с молекулярной массой, например, 1200, 2100, 8000 и 15000 выпускается в промышленных масштабах.

плотность

1,32 г / мл при 25 ° C.

pH

6-9

Растворимость

Хорошо растворим в воде.

Химические свойства

Полиакрилат натрия имеет высокое сродство к воде. Водные растворы полиакрилата натрия очень вязкие и обладают высокой вязкостью.

Это чрезвычайно абсорбирующий полимер, особенно для воды или водных жидкостей. Скорость поглощения воды очень высока.

Вода легко притягивается к этому полимеру, который при впитывании превращается в гель. И он имеет очень высокую способность удерживать впитанную воду.

Все это объясняется тем, что водород в воде образует связывающие мостики с карбоксилат-анионом -COO ^- полимера. Полярность воды и карбоксилатной группы благоприятствует этим водородным связям: –C - O- - -H - O - H.

Полиакрилат натрия также стабилизирует эмульсии типа «масло в воде». Части молекулы полиакрилата, относящиеся к маслу –CH ₂ –CH–, связываются с ним, а ионные или связанные с водой участки –COO ^- Na ⁺ остаются в нем. Таким образом, капли масла остаются стабильными в воде.

Другой его особенностью является то, что благодаря большому количеству карбоксилат-анионов –COO ^- полиакрилат натрия может легко притягивать положительные ионы или катионы металлов, такие как кальций Ca ²⁺ , магний Mg ²⁺ или алюминий Al ³⁺ . Он легко присоединяется к ним и не отпускает.

Он не токсичен, не загрязняет окружающую среду и биоразлагаем.

получение

Для получения полиакрилата натрия сначала вводят в реакцию акриловую кислоту CH ₂ = CH-COOH и гидроксид натрия NaOH, чтобы получить акрилат натрия CH ₂ = CH-COO ^- Na ⁺ .

Последний подвергают нагреванию в присутствии персульфата аммония (NH ₄ ) ₂ S ₂ O ₈ для ускорения реакции полимеризации, где каждая молекула акрилата натрия присоединяется к следующей с помощью двойной связи.

Полученный раствор содержит полиакрилат натрия. Затем путем выпаривания при определенных условиях получают сухой полимер.

Приложения

В качестве абсорбента в различных областях применения

Полиакрилат натрия используется в качестве суперабсорбента в нескольких широко используемых продуктах. Один грамм этого полимера может поглотить от 300 до 1000 граммов чистой воды.

Например, он используется в одноразовых подгузниках, гигиенических салфетках, прокладках для кормления грудью и других предметах домашнего обихода. В этих случаях он эффективно поглощает водянистые жидкости организма, такие как моча или кровь.

Он также используется для предотвращения разливов жидкостей путем их затвердевания. Он позволяет справляться с жидкостями организма, удерживая их в сухом полутвердом геле, что упрощает их утилизацию.

В больницах и клиниках он используется для удаления разливов и во флаконах для отсасывания жидкостей. Это позволяет сэкономить на стирке, уменьшить неудобства для пациентов и снизить количество ошибок, суеты и суеты для медицинских работников.

В чистящих средствах и в прачечной

Полиакрилат натрия служит загустителем в растворах гипохлорита, которые используются в отбеливающих смесях.

Он также входит в состав моющих средств, потому что во время стирки он действует как диспергатор частиц грязи, удерживая их во взвешенном состоянии, увеличивая белизну и улучшая общие моющие свойства моющих средств.

Это связано с множеством отрицательных или анионных зарядов, которые помогают удерживать частицы грязи, что делает его наиболее эффективным в гранулированных или порошковых детергентах и ​​стирке при щелочном (т. Е. Основном) pH.

Моющие средства содержат полиакрилат натрия, что позволяет им лучше стирать одежду. Автор: Фрэнк Хабель. Источник: Pixabay.

В пищевой промышленности

Он широко используется в качестве загустителя и подготавливающего агента, используя его физико-химические свойства.

Например, он используется в качестве диспергатора минеральных пигментов или наполнителей, таких как карбонат кальция или каолин, при производстве бумаги или картона, контактирующего со всеми типами пищевых продуктов, за исключением использования в контакте с детскими смесями или грудным молоком.

Он также служит абсорбентом жидкости в материалах, контактирующих с пищевыми продуктами. Он поглощает лишнюю воду из всех видов свежих продуктов, таких как курица, рыба, мясо, овощи и фрукты.

Упаковки со свежими продуктами могут содержать полиакрилат натрия для поглощения выделяемой ими воды. Автор: Shutterbug75. Источник: Pixabay.

В сахарной промышленности его использование во время испарения воды из сока свеклы или сахарного тростника позволяет улавливать ионы металлов и, таким образом, контролировать образование минеральных отложений в оборудовании.

По опыту улучшения извлечения остаточного масла

В нефтяной промышленности он в настоящее время используется вместе с другими акриловыми полимерами для сгущения воды, закачиваемой в некоторые скважины, и содействия эффективному удалению остаточной нефти для извлечения.

Кроме того, полиакрилат натрия использовался в испытаниях для предотвращения осаждения кальция и магния и, таким образом, предотвращения загрязнения оборудования во время извлечения нефти из скважин с полимерным заводнением.

В индустрии пластмасс

Полиакрилат натрия часто добавляют в поливинилхлорид или ПВХ (поливинилхлорид) пластик в качестве модификатора ударной вязкости и технологической добавки.

ПВХ-трубы, используемые при строительстве домов и построек, могут содержать полиакрилат натрия для повышения их прочности. Автор: Писауикан. Источник: Pixabay.

Среди характеристик, которые он должен иметь для выполнения этих функций, является способность не смешиваться (не смешиваться) с другим полимером для образования небольших независимых областей.

В то же время он должен создавать прочные межфазные связи с основным или матричным полимером, чтобы обеспечить хорошую передачу напряжений через эти связи.

Если модификатор удара слишком совместим или смешивается, он не улучшает ударопрочность, но если он полностью несовместим, базовый состав теряет свою прочность или ударную вязкость.

По этой причине полиакрилат натрия полезен в этом приложении.

В различных приложениях

Полиакрилат натрия используется в целлюлозно-бумажной промышленности в качестве диспергатора.

Это связано с его способностью улавливать или улавливать (и не высвобождать) вредные поливалентные (т.е. многозарядные) катионы, такие как алюминий Al ³⁺ и кальций Ca ²⁺ , образуя с ними комплексы.

Он устойчив к высокому pH, высоким температурам и высоким усилиям сдвига или сдвига. Однако, если поливалентные катионы находятся в высокой концентрации, они могут осаждать полиакрилат, в результате чего он теряет свою эффективность.

Он также используется в косметической промышленности в качестве загустителя и эмульгатора.

Благодаря своей способности быстро впитывать воду, он используется в качестве водоблокатора в волоконно-оптических кабелях. Это кабели, используемые для передачи Интернет- и телефонного сигнала.

Внутри оптоволоконных кабелей находится полиакрилат натрия, который поглощает влагу, которая может проникнуть в них, и предотвращает повреждение. Автор: Планета лисица. Источник: Pixabay.

Полиакрилат натрия - это то, что заполняет пакеты геля от холода, которые используются для снятия боли от ударов или травм, а также для транспортировки лекарств или цветов.

Мешочек с холодным гелем, используемый для снятия боли при спортивных травмах. Ямада Казуюки из Хигаси-бетсуин, Япония. Источник: Wikimedia Commons.

Из полиакрилата натрия делают маленькие куклы, которые расширяются или увеличиваются в объеме, когда их оставляют замачивать в воде.

риски

Хотя полиакрилат натрия не токсичен, при пероральном приеме его гранул они расширяются при контакте со слюной.

Следовательно, его проглатывание представляет собой значительный риск, поскольку может вызвать обструкцию дыхательных путей. Это означает, что он может затруднять дыхание. С другой стороны, если он вдыхается в небольших количествах, недостаточно, чтобы вызвать обструкцию, он раздражает дыхание из-за своих сушильных свойств.

Полиакрилат натрия все чаще используется в медицинских и гериатрических палатах, помещается в емкости для мочи рядом с пациентами, что повышает риск того, что сбитые с толку пожилые пациенты могут проглотить его.

По этой причине такие пациенты должны находиться под постоянным наблюдением.

Не раздражает кожу. Не горюч.

Ссылки

1. Баджпай, П. (2015). Целлюлозно-бумажная химия. Полиакрилатные соли. В целлюлозно-бумажной промышленности. Восстановлено с sciencedirect.com.
2. Выпич, Г. (2017). Запах по отношению к разным полимерам. Полиакрилат. В Справочнике по запахам в пластических материалах (второе издание). Восстановлено с sciencedirect.com.
3. Буркет Сент-Лоран, Дж. (2007). Прачечная Чистка текстиля. Полимеры. В Справочнике по очистке / обеззараживанию поверхностей. Восстановлено с sciencedirect.com.
4. Wickstone, L. et al. (2018). Риск удушья при проглатывании Вернагеля. Ann R Coll Surg Engl 2018; 100: e176-e177. Восстановлено с ncbi.nlm.nih.gov.
5. Выпич, Г. (2015). Принципы термической деструкции. Полиакрилат. В деградации и стабилизации ПВХ. Восстановлено из научной директивы.
6. Медина-Торрес, Л. и др. (2014). Реология полиакрилата натрия как эмульгатора, используемого в косметических эмульсиях. Промышленные и инженерные химические исследования 2014, 53, 47, 18346-18351. Восстановлено с pubs.acs.org.
7. Химическая книга. (2016). Полиакрилат натрия. Получено с сайта chemicalbook.com.
8. SCCO. (2019). Суперабсорбирующий полимер (SAP). Восстановлено с sapgel.com.