ПОЛІАКРИЛАТ НАТРІЮ (C3H3NAO2) N: СТРУКТУРА, ВЛАСТИВОСТІ, ВИКОРИСТАННЯ, РИЗИКИ - ХІМІЯ - 2025

Поліакрилат натрію являє собою органічне з'єднання з високою молекулярною масою , утвореної шляхом об'єднання багатьох одиниць або шматків меншого з'єднання, акрілата натрію. Молекулярна формула поліакрилату натрію дорівнює (C ₃ H ₃ NaO ₂ ) _n , а розширена формула його мономеру –CH ₂ –CH (COONa) -.

Поліакрилат натрію має багато повторень. Він являє собою аніонний поліелектроліт , так як він має багато аніони карбоксилат ЙОГО ^- , які негативно зарядженої. Саме це надає йому основних фізико-хімічних властивостей і сприяє його безлічі застосувань.

Формула мономеру або повторюваного шматка поліакрилатного полімеру натрію, де n являє кількість повторень. Мусо. Джерело: Wikimedia Commons.

Він має велику спорідненість до води. Він поглинає його дуже легко, утворюючи гель. Поглинає всі типи рідин або водних розчинів. Ця властивість дозволяє використовувати його, наприклад, в одноразових памперсах та гігієнічних серветках.

Він також використовується в упаковці для свіжої харчової промисловості для поглинання зайвої води, яку вони можуть виробляти.

Завдяки великій кількості негативних зарядів, -COO ^- використовується в миючих засобах, щоб допомогти суспендувати частинки бруду. Він також працює в промислових процесах, де потрібно вловлювати позитивні іони металу, такі як кальцій, алюміній та магній.

Поліакрилат натрію не токсичний, але дуже важливо не вживати його в їжу, оскільки він може вбирати воду зі слиною, збільшувати її об'єм і викликати задуху.

Хімічна структура

Поліакрилат натрію є полімером, тому він складається з безлічі окремих частин однаково і з'єднаних між собою. Такі шматки, шматки або одиниці називають мономерами.

Поліакрилат натрію утворюється об'єднанням багатьох молекул акрилату натрію. При з'єднанні шматочки акрилату натрію втрачають подвійну зв’язок.

З цієї причини поліакрилат натрію має структуру без подвійних зв’язків, з багатьма приєднаними до них карбоксилатними аніонами –COO ^- та багатьма іонами Na ⁺ .

Оскільки в ній є стільки аніонних груп -COO ^{- це,} як кажуть, поліелектроліт.

Мономер або окремий шматок поліакрилату натрію має ланцюг з двох атомів вуглецю та приєднану до нього групу -COO ^- Na ⁺ , як зазначено нижче: –CH ₂ –CH (COO ^- Na ⁺ ) -.

Структура мономеру поліакрилату натрію. Пунктирні лінії позначають зв’язки з іншими мономерами, ідентичними цьому. Едгар181. Джерело: Wikimedia Commons.

Кількість мономерів може варіюватися від кількох десятків до декількох сотень.

З цієї причини в формулу полімеру вводиться n, оскільки n символізує кількість мономерів, і це число може змінюватися відповідно до того, що хоче виробник полімеру.

Номенклатура

-Поліакрилат натрію

-Натрієва сіль поліакрилової кислоти

-Полімер натрієвої акрилової кислоти

-Натрієва сіль гомополімеру 2-пропенової кислоти (гомополімер означає, що це однорідний полімер або що він складається з багатьох одиниць одного типу молекули)

Властивості

Фізичний стан

Білий твердий порошок або гранули.

Молекулярна маса

Це залежить від кількості мономерів, що складають полімер. Поліакрилат натрію з молекулярною масою, наприклад, 1200, 2100, 8000 і 15000, виробляється на комерційній основі.

Щільність

1,32 г / мл при 25 ° С.

рН

6-9

Розчинність

Дуже розчинний у воді.

Хімічні властивості

Поліакрилат натрію має високу спорідненість до води. Водні розчини поліакрилату натрію відрізняються високою в'язкістю і проявляють високу жорсткість.

Це надзвичайно всмоктуючий полімер, особливо вода або водні рідини. Його швидкість поглинання води дуже велика.

Вода легко притягується до цього полімеру, який при поглинанні перетворюється на гель. І він має дуже високу здатність утримувати поглинуту воду.

Все це пояснюється тим, що водень у воді утворює з’єднувальні мости з аніоном карбоксилату –СОО ^- полімеру. Полярність води та карбоксилатної групи сприяє цим водневим зв’язкам: -C - O- - -H - O - H.

Поліакрилат натрію також стабілізує емульсії олія у воді. Частинки поліакрилатної молекули, що відносяться до нафти –CH ₂ –CH–, зв'язуються з нею, а іонні або пов'язані з водою частини –COO ^- Na ⁺ залишаються в ній. Таким чином, краплі масла залишаються стійкими у воді.

Ще одна його характеристика полягає в тому, що завдяки великій кількості аніонів карбоксилатів –СОО ^- поліакрилат натрію може легко залучати позитивні іони або катіони металів, такі як кальцій Са ²⁺ , магній Mg ²⁺ або алюміній Al ³⁺ . Це приєднується до них легко і не відпускає.

Він не токсичний і не забруднює і є біологічно розкладається

Отримання

Для отримання поліакрилату натрію спочатку реагують акрилова кислота CH ₂ = CH-COOH та гідроксид натрію NaOH з метою отримання акрилату натрію CH ₂ = CH-COO ^- Na ⁺ .

Останній піддають нагріванню в присутності персульфату амонію (NH ₄ ) ₂ S ₂ O ₈ для прискорення реакції полімеризації, де кожна молекула акрилату натрію приєднується до наступної за допомогою подвійного зв'язку.

Отриманий розчин містить поліакрилат натрію. Потім випарюванням при певних умовах отримують сухий полімер.

Програми

Як абсорбент в різних сферах застосування

Поліакрилат натрію використовується в якості надпоглинаючого речовини в кількох широко використовуваних продуктах. Один грам цього полімеру може поглинати від 300 до 1000 грамів чистої води.

Наприклад, його використовують у одноразових підгузниках, гігієнічних серветках, грудних вкладках для годування грудьми та інших предметах домашнього вжитку. У цих випадках він ефективно поглинає водні рідини організму, такі як сеча або кров.

Він також використовується для запобігання розливу рідини шляхом їх затвердіння. Це дозволяє боротися з рідинами тіла, потрапляючи в сухий напівтвердий гель, полегшуючи їх утилізацію.

У лікарнях та клініках використовується для управління розливом і у пляшках для відсмоктування рідини. Це дає змогу зекономити пральню, менше бентежити пацієнтів та зменшити шум та суєту для їхніх медичних працівників.

У чистячих засобах та в пральні

Поліакрилат натрію служить згущувачем у розчинах гіпохлориту, які застосовуються у відбілюючих сумішах.

Він також входить до складу миючих засобів, оскільки під час прання він виступає як диспергатор для частинок бруду, зберігаючи їх у суспензії, збільшуючи білість та покращуючи загальну ефективність очищення миючих засобів.

Це пов'язано з численними негативними або аніонними зарядами, які допомагають призупиняти частинки бруду, роблячи його більш ефективним у гранульованих або порошкових миючих засобах та пранні при лужному (тобто базовому) pH.

Миючі засоби містять поліакрилат натрію, що дозволяє їм краще прати одяг. Автор: Френк Хабель. Джерело: Pixabay.

У харчовій промисловості

Він широко використовується як загусник і препарат, використовуючи його фізико-хімічні властивості.

Він використовується, наприклад, як диспергатор для мінеральних пігментів або наповнювачів, таких як карбонат кальцію або каолін під час виготовлення паперу або картону, що контактує з усіма видами їжі, крім використання при контакті з дитячими сумішами або грудним молоком.

Він також виконує роль абсорбенту рідини в матеріалах, що контактують з їжею. Він поглинає зайву воду з усіх видів свіжих продуктів, таких як курятина, риба, м'ясо, овочі та фрукти.

Пакети свіжої їжі можуть містити поліакрилат натрію для поглинання води, яку вони можуть виділити. Автор: Shutterbug75. Джерело: Pixabay.

У виробництві цукру його використання під час випаровування води з соків буряка або цукрової тростини дозволяє захоплювати іони металів і, таким чином, контролювати утворення мінеральних втручань в обладнання.

У досвіді покращення відновлення залишкової олії

У нафтовій промисловості в даний час використовується спільно з іншими акриловими полімерами для загущення води, що вводиться в деякі свердловини та сприяє ефективному видаленню залишків нафти для відновлення.

Крім того, поліакрилат натрію був використаний у випробуваннях для запобігання осадження кальцію та магнію і, таким чином, запобігання забрудненню обладнання під час видобутку нафти із свердловин, що затоплюють полімери.

У пластмасовій промисловості

Поліакрилат натрію часто додають до полівінілхлориду або пластику ПВХ (полівінілхлориду) як модифікатора ударної міцності та допоміжного засобу.

Труби з ПВХ, що застосовуються при будівництві будинків і будівель, можуть містити поліакрилат натрію для підвищення їх стійкості. Автор: Пісауікан. Джерело: Pixabay.

Серед характеристик, які він повинен мати для виконання цих функцій, є наявність не змішуваності (не змішування) з іншим полімером, для утворення невеликих незалежних областей.

У той же час він повинен генерувати деякі міцні міжфазні зв’язки з базовим або матричним полімером, щоб забезпечити хороший перенос напруги через ці зв’язки.

Якщо модифікатор удару занадто сумісний або змішується, він не підвищує стійкість до ударів, але якщо він повністю несумісний, то основна сполука втрачає міцність або в'язкість.

З цієї причини поліакрилат натрію корисний у цій заявці.

У різних додатках

Поліакрилат натрію використовується в целюлозно-паперовій промисловості як диспергатор.

Це пов'язано з його здатністю секвеструвати або відловлювати (а не вивільняти) шкідливі багатовалентні (тобто багатозарядні) катіони, такі як алюміній Al ³⁺ та кальцій Ca ²⁺ , комплексуючи з ними.

Він стійкий до високого рН, високих температур, високих зусиль зсуву чи зсуву. Однак якщо багатовалентні катіони знаходяться у високій концентрації, вони можуть осадити поліакрилат, внаслідок чого він втрачає свою ефективність.

Також використовується в косметичній промисловості як загусник і емульгатор.

Завдяки своїй здатності швидко поглинати воду, її використовують як блокатор води в волоконно-оптичних кабелях. Це кабелі, які використовуються для передачі Інтернету та телефонного сигналу.

Усередині волоконно-оптичних кабелів є поліакрилат натрію, щоб поглинати всю вологу, яка може проникнути в них і запобігти пошкодженню. Автор: Планета лисиця. Джерело: Pixabay.

Поліакрилат натрію - це те, що заповнює пакети холодних гелів, які використовуються для лікування болю, викликаного ударами або травмами, або для транспортування ліків або квітів.

Холодний гелевий мішок, який використовується для зняття болю від спортивних травм. yamada kazuyuki з Хігасі-бетсуїна, Японія. Джерело: Wikimedia Commons.

З поліакрилату натрію виготовляють маленькі ляльки, які розширюються або збільшуються в об’ємі, якщо залишити замочування у воді.

Ризики

Хоча поліакрилат натрію не токсичний, прийом всередину його гранул перорально змушує їх розширюватися при контакті зі слиною.

Отже, прийом її всередину є значним ризиком, оскільки може спричинити обструкцію дихальних шляхів. Це означає, що воно може перешкоджати диханню. З іншого боку, якщо його вдихати в невеликій кількості, недостатній для того, щоб викликати перешкоду, це дратує дихання через його сушильних властивостей.

Поліакрилат натрію все частіше застосовується в медичних та геріатричних відділеннях, розміщується у пляшках із сечею поруч із пацієнтами, що створює ризик того, що розгублені літні пацієнти можуть поглинути його.

З цієї причини цих типів пацієнтів необхідно постійно контролювати.

Це не подразнює шкіру. Він не горючий.

Список літератури

1. Байпай, П. (2015). Целюлозно-паперова хімія. Поліакрилатні солі. У целюлозно-паперовій промисловості. Відновлено з sciencedirect.com.
2. Випич, Г. (2017). Запах по відношенню до різних полімерів. Поліакрилат. У Довіднику запахів у пластикових матеріалах (друге видання). Відновлено з sciencedirect.com.
3. Burckett St Laurent, J. (2007). Чистка білизни текстилю. Полімери. У посібнику з очищення / знезараження поверхонь. Відновлено з sciencedirect.com.
4. Вікстоун, Л. та ін. (2018). Небезпека асфіксії від прийому Вернагеля. Ann R Coll Surg Engl 2018; 100: e176-e177. Відновлено з ncbi.nlm.nih.gov.
5. Випич, Г. (2015). Принципи термічної деградації. Поліакрилат. У деградації та стабілізації ПВХ. Відновлюється з наукового напряму.
6. Медіна-Торрес, Л. та ін. (2014). Реологія поліакрилату натрію як емульгатора, що використовується в косметичних емульсіях. Промислові та інженерно-хімічні дослідження 2014, 53, 47, 18346-18351. Відновлено з pubs.acs.org.
7. Хімічна книга. (2016). Поліакрилат натрію. Відновлено з chemicalbook.com.
8. SCCO. (2019). Суперабсорбентний полімер (SAP). Відновлено з sapgel.com.