Poliakrylan sodu (C3H3NaO2) n struktura, właściwości, zastosowania, zagrożenia

2399
Philip Kelley
Poliakrylan sodu (C3H3NaO2) n struktura, właściwości, zastosowania, zagrożenia

Plik Poliakrylan sodu Jest to związek organiczny o dużej masie cząsteczkowej utworzony przez połączenie wielu jednostek lub części mniejszego związku, akrylanu sodu. Wzór cząsteczkowy poliakrylanu sodu to (C.3H.3NaOdwa)n, a rozszerzony wzór jego monomeru to -CHdwa-CH (COONa)-.

Poliakrylan sodu ma jednak wiele powtarzających się elementów. Jest anionowym polielektrolitem, ponieważ zawiera wiele anionów karboksylanowych -COO-, które mają ładunek ujemny. To właśnie nadaje mu główne właściwości fizykochemiczne i sprzyja jego wielorakim zastosowaniom.

Wzór monomeru lub powtarzalnego kawałka polimeru poliakrylanu sodu, gdzie n oznacza liczbę jego powtórzeń. Muso [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)]. Źródło: Wikimedia Commons.

Ma duże powinowactwo do wody. Bardzo łatwo się wchłania tworząc żel. Pochłania wszelkiego rodzaju płyny i roztwory wodne. Ta właściwość sprawia, że ​​stosuje się go np. W pieluchach jednorazowych i podpaskach higienicznych..

Jest również stosowany w opakowaniach przemysłu świeżej żywności do pochłaniania nadmiaru wody, którą mogą wytworzyć..

Ze względu na dużą liczbę ujemnych ładunków -COO- Jest stosowany w detergentach, aby pomóc zawiesić cząsteczki brudu. Służy również w procesach przemysłowych, w których wymagane jest wychwytywanie dodatnich jonów metali, takich jak wapń, glin i magnez.

Poliakrylan sodu nie jest toksyczny, ale bardzo ważne jest, aby go nie połykać, ponieważ może wchłaniać wodę ze śliny, zwiększać jej objętość i powodować uduszenie..

Indeks artykułów

  • 1 Struktura chemiczna
  • 2 Nazewnictwo
  • 3 Właściwości
    • 3.1 Stan fizyczny
    • 3.2 Masa cząsteczkowa
    • 3.3 Gęstość
    • 3,4 pH
    • 3.5 Rozpuszczalność
    • 3.6 Właściwości chemiczne
  • 4 Otrzymywanie
  • 5 zastosowań
    • 5.1 Jako absorbent w różnych zastosowaniach
    • 5.2 W środkach czyszczących i do prania
    • 5.3 W przemyśle spożywczym
    • 5.4 W doświadczeniach dotyczących poprawy odzyskiwania oleju resztkowego
    • 5.5 W przemyśle tworzyw sztucznych
    • 5.6 W różnych zastosowaniach
  • 6 Ryzyka
  • 7 Referencje

Struktura chemiczna

Poliakrylan sodu jest polimerem, więc składa się z wielu pojedynczych elementów połączonych ze sobą. Takie kawałki, kawałki lub jednostki nazywane są monomerami.

Poliakrylan sodu powstaje w wyniku połączenia wielu cząsteczek akrylanu sodu. Po połączeniu kawałki akrylanu sodu tracą podwójne wiązanie.

Z tego powodu poliakrylan sodu ma strukturę bez podwójnych wiązań, z wieloma anionami karboksylanowymi -COO- i wiele jonów sodowych Na+ dołączone do tych.

Za posiadanie tak wielu grup anionowych -COO- mówi się, że jest polielektrolitem.

Monomer lub pojedynczy kawałek poliakrylanu sodu ma łańcuch dwóch atomów węgla i grupę -COO-Na+ dołączony do niego w następujący sposób: -CHdwa-CH (COO-Na+)-.

Struktura monomeru poliakrylanu sodu. Przerywane linie wskazują wiązania z innymi monomerami identycznymi do tego. Edgar181 [domena publiczna]. Źródło: Wikimedia Commons.

Ilość monomerów może wahać się od kilkudziesięciu do kilkuset.

Z tego powodu a n we wzorze polimeru, ponieważ n symbolizuje liczbę monomerów i liczba ta może się zmieniać w zależności od tego, czego chce producent polimeru.

Nomenklatura

-Poliakrylan sodu

-Sól sodowa kwasu poliakrylowego

-Sól sodowa polimeru kwasu akrylowego

-Sól sodowa homopolimeru kwasu 2-propenowego (homopolimer oznacza, że ​​jest to homogeniczny polimer lub że składa się z wielu jednostek jednego typu cząsteczki)

Nieruchomości

Stan fizyczny

Biały stały proszek lub granulki.

Waga molekularna

Zależy to od liczby monomerów tworzących polimer. Wytwarzany na skalę przemysłową poliakrylan sodu o masie cząsteczkowej, na przykład 1200, 2100, 8000 i 15000.

Gęstość

1,32 g / ml w 25 ° C.

pH

6-9

Rozpuszczalność

Bardzo dobrze rozpuszczalny w wodzie.

Właściwości chemiczne

Poliakrylan sodu ma duże powinowactwo do wody. Wodne roztwory poliakrylanu sodu są bardzo lepkie i wykazują dużą włóknistość.

Jest to niezwykle chłonny polimer, zwłaszcza wody lub płynów wodnych. Szybkość wchłaniania wody jest bardzo wysoka.

Ten polimer łatwo przyciąga wodę, która po wchłonięciu zamienia się w żel. Posiada również bardzo dużą zdolność zatrzymywania wchłoniętej wody.

Wszystko to jest wyjaśnione, ponieważ wodór w wodzie tworzy mostki wiążące z anionem karboksylanowym -COO- polimeru. Polarność wody i grupy karboksylanowej sprzyja tym wiązaniom wodorowym: -C-O- - -H-O-H.

Poliakrylan sodu stabilizuje również emulsje typu olej w wodzie. Części cząsteczki poliakrylanu, które są związane z olejem -CHdwa-CH- wiąże się z tym i częściami jonowymi lub związanymi z wodą -COO-Na+ oni w tym zostają. W ten sposób kropelki oleju pozostają stabilne w wodzie.

Inną jego cechą jest to, że ze względu na dużą ilość anionów karboksylanowych -COO- poliakrylan sodu może łatwo przyciągać jony dodatnie lub kationy metali, takie jak wapń Cadwa+, magnez Mgdwa+ lub aluminium Al3+. Łączy je łatwo i nie odpuszcza.

Nie jest toksyczny ani zanieczyszczający i ulega biodegradacji.

Otrzymywanie

Aby otrzymać poliakrylan sodu, najpierw poddaje się reakcji kwas akrylowy CH.dwa= CH-COOH i wodorotlenek sodu NaOH, aby otrzymać akrylan sodu CHdwa= CH-COO-Na+.

Ten ostatni poddaje się ogrzewaniu w obecności nadsiarczanu amonu (NH4)dwaSdwaLUB8 aby przyspieszyć reakcję polimeryzacji, w której każda cząsteczka akrylanu sodu jest przyłączona do następnej za pomocą wiązania podwójnego.

Otrzymany roztwór zawiera poliakrylan sodu. Następnie przez odparowanie w określonych warunkach otrzymuje się suchy polimer.

Aplikacje

Jako absorbent w różnych zastosowaniach

Poliakrylan sodu jest stosowany jako superabsorbent w kilku szeroko stosowanych produktach. Jeden gram tego polimeru może wchłonąć od 300 do 1000 gramów czystej wody.

Na przykład jest stosowany w jednorazowych pieluchach, podpaskach higienicznych, podpaskach do karmienia i innych artykułach gospodarstwa domowego. W takich przypadkach skutecznie wchłania wodne płyny ustrojowe, takie jak mocz czy krew..

Służy również do zapobiegania wyciekom płynów poprzez ich zestalanie. Pozwala radzić sobie z płynami ustrojowymi, zatrzymując je w suchym, półstałym żelu, ułatwiając usuwanie.

W szpitalach i klinikach jest używany do zarządzania wyciekami oraz w butelkach do odsysania płynów. Pozwala to zaoszczędzić na praniu, zmniejszyć zakłopotanie pacjentów oraz zmniejszyć poślizgnięcia i poślizg dla pracowników służby zdrowia..

W środkach czystości i do prania

Poliakrylan sodu służy jako zagęszczacz w roztworach podchlorynu stosowanych w mieszaninach wybielających.

Jest również częścią kompozycji detergentowych, ponieważ podczas prania działa jako dyspergator dla cząstek brudu, utrzymując je w zawiesinie, zwiększając białość i poprawiając ogólne działanie detergentów..

Wynika to z wielu ładunków ujemnych lub anionowych, które pomagają zawieszać cząsteczki brudu, dzięki czemu są bardziej skuteczne w detergentach ziarnistych lub proszkowych oraz przy praniu przy zasadowym (tj. Zasadowym) pH..

Detergenty zawierają poliakrylan sodu, który pozwala im lepiej prać ubrania. Autor: Frank Habel. Źródło: Pixabay.

W przemyśle spożywczym

Jest szeroko stosowany jako zagęszczacz i preparat wykorzystujący jego właściwości fizykochemiczne.

Stosowany jest na przykład jako dyspergator do pigmentów mineralnych lub wypełniaczy, takich jak węglan wapnia lub kaolin podczas produkcji papieru lub tektury, który ma kontakt ze wszystkimi rodzajami żywności, z wyjątkiem kontaktu z preparatami dla niemowląt lub mlekiem matki..

Służy również jako absorbent płynów w materiałach mających kontakt z żywnością. Absorbuje nadmiar wody z wszelkiego rodzaju świeżej żywności, takiej jak kurczak, ryby, mięso, warzywa i owoce.

Opakowania ze świeżą żywnością mogą zawierać poliakrylan sodu, aby wchłonąć wodę, którą mogą uwolnić. Autor: Shutterbug75. Źródło: Pixabay.

W przemyśle cukrowniczym jego zastosowanie podczas odparowywania wody z soków z buraków lub trzciny cukrowej pozwala na wychwytywanie jonów metali, a tym samym kontrolowanie tworzenia się osadów mineralnych w urządzeniach..

W doświadczeniach, aby poprawić odzyskiwanie pozostałości oleju

W przemyśle naftowym jest obecnie używany w połączeniu z innymi polimerami akrylowymi do zagęszczania wody wtłaczanej do niektórych odwiertów i sprzyja efektywnemu usuwaniu pozostałości ropy naftowej w celu jej odzyskania..

Ponadto w testach zastosowano poliakrylan sodu, aby zapobiec wytrącaniu się wapnia i magnezu, a tym samym uniknąć zanieczyszczenia sprzętu podczas odzyskiwania ropy w studniach przez zalanie polimerami..

W przemyśle tworzyw sztucznych

Poliakrylan sodu jest często dodawany do polichlorku winylu lub PVC, tworzywa sztucznego. Chlorek winylu) jako modyfikator odporności na uderzenia i środek ułatwiający przetwarzanie.

Rury PVC stosowane przy budowie domów i budynków mogą zawierać poliakrylan sodu w celu zwiększenia ich wytrzymałości. Autor: Pisauikan. Źródło: Pixabay.

Wśród cech, które musi posiadać, aby spełnić te funkcje, jest pewna niemieszalność (brak mieszania) z innym polimerem, w celu utworzenia małych niezależnych stref..

Jednocześnie musi generować silne wiązania międzyfazowe z polimerem podstawowym lub matrycowym, aby umożliwić dobre przenoszenie naprężeń przez te wiązania..

Jeśli modyfikator udarności jest zbyt kompatybilny lub mieszalny, nie poprawia odporności na uderzenia, ale jeśli jest całkowicie niekompatybilny, mieszanka podstawowa traci swoją wytrzymałość lub wytrzymałość.

Z tego powodu poliakrylan sodu jest przydatny w tym zastosowaniu..

W różnych zastosowaniach

Poliakrylan sodu jest stosowany w przemyśle celulozowo-papierniczym jako dyspergator.

Wynika to z jego zdolności do sekwestrowania lub wychwytywania (a nie uwalniania) szkodliwych wielowartościowych (tj. Wielokrotnie naładowanych) kationów, takich jak glin Al.3+ i wapń Cadwa+, coraz bardziej skomplikowane.

Jest odporny na wysokie pH, wysokie temperatury i duże siły ścinające lub ścinające. Jeśli jednak wielowartościowe kationy są w wysokim stężeniu, mogą wytrącać poliakrylan, powodując utratę jego skuteczności..

Znajduje również zastosowanie w przemyśle kosmetycznym jako zagęszczacz i emulgator.

Ze względu na zdolność szybkiego wchłaniania wody jest stosowany jako bloker wody w kablach światłowodowych. Są to kable służące do transmisji sygnału internetowego i telefonicznego.

Wewnątrz światłowodów znajduje się poliakrylan sodu, który pochłania wilgoć, która może w nie wniknąć i zapobiega uszkodzeniom. Autor: Planet fox. Źródło: Pixabay.

Poliakrylan sodu to ten, który wypełnia opakowania z zimnym żelem, które są używane do leczenia bólu spowodowanego uderzeniami lub urazami lub do transportu leków lub kwiatów.

Woreczek z zimnym żelem stosowany do łagodzenia bólu po kontuzjach sportowych. yamada kazuyuki z Higashi-betsuin, Japonia [CC BY 2.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/2.0)]. Źródło: Wikimedia Commons.

Małe lalki są wykonane z poliakrylanu sodu, który rozszerza się lub zwiększa swoją objętość po zanurzeniu w wodzie.

Ryzyka

Chociaż poliakrylan sodu nie jest toksyczny, spożycie jego granulek doustnie powoduje ich rozszerzenie w kontakcie ze śliną..

W związku z tym połknięcie jest znacznym ryzykiem, ponieważ może powodować niedrożność dróg oddechowych. Oznacza to, że może utrudniać oddychanie. Z drugiej strony, jeśli jest wdychany w niewielkich ilościach, niewystarczających do spowodowania niedrożności, działa drażniąco na oddychanie ze względu na swoje właściwości wysuszające..

Poliakrylan sodu jest coraz częściej stosowany na oddziałach medycznych i geriatrycznych, umieszczany w butelkach na mocz obok pacjentów, co stwarza ryzyko, że zdezorientowani pacjenci w podeszłym wieku mogą go połknąć.

Z tego powodu tego typu pacjenci muszą być stale nadzorowani..

Nie podrażnia skóry. Nie jest łatwopalny.

Bibliografia

  1. Bajpai, P. (2015). Chemia celulozowa i papiernicza. Sole poliakrylanowe. W przemyśle celulozowo-papierniczym. Odzyskany z sciencedirect.com.
  2. Wypych, G. (2017). Zapach w odniesieniu do różnych polimerów. Poliakrylan. W Handbook of Odors in Plastic Materials (drugie wydanie). Odzyskany z sciencedirect.com.
  3. Burckett St Laurent, J. (2007). Pranie i czyszczenie tekstyliów. Polimery. W Podręczniku czyszczenia / odkażania powierzchni. Odzyskany z sciencedirect.com.
  4. Wickstone, L. i in. (2018). Ryzyko uduszenia w wyniku połknięcia Vernagel. Ann R Coll Surg Engl 2018; 100: e176-e177. Odzyskany z ncbi.nlm.nih.gov.
  5. Wypych, G. (2015). Zasady degradacji termicznej. Poliakrylan. W degradacji i stabilizacji PVC. Odzyskany z sciencedirect.
  6. Medina-Torres, L. i in. (2014). Reologia poliakrylanu sodu jako emulgatora stosowanego w emulsjach kosmetycznych. Badania chemii przemysłowej i inżynierskiej 2014, 53, 47, 18346-18351. Odzyskany z pubs.acs.org.
  7. Książka chemiczna. (2016). Poliakrylan sodu. Odzyskany z chemicalbook.com.
  8. SCCO. (2019). Polimer superchłonny (SAP). Odzyskany z sapgel.com.

Jeszcze bez komentarzy