POLYAKRYLÁT SODNÝ (C3H3NAO2) N: ŠTRUKTÚRA, VLASTNOSTI, POUŽITIA, RIZIKÁ - CHÉMIA - 2025

Polyakrylát sodný je organická zlúčenina s vysokou molekulovej hmotnosti, vytvorené spojením mnohých jednotiek alebo kusov menšie zlúčeniny, akrylátom sodným. Molekulárna vzorec polyakrylátu sodného je (C ₃ H ₃ NaO ₂ ) _n , a rozšírený vzorec jeho monoméru je -CH ₂ -CH (Coon) -.

Polyakrylát sodný má veľa rovnakých opakujúcich sa kusov. To je aniónový polyelektrolyty, pretože to má veľa anióny karboxylátu COO ^- , ktoré sú záporne nabité. To mu dáva hlavné fyzikálno-chemické vlastnosti a uprednostňuje jeho mnohostranné použitie.

Vzorec monoméru alebo opakujúceho sa kusu polyakrylátového polyméru sodného, ​​kde n predstavuje počet opakovaní. Muso. Zdroj: Wikimedia Commons.

Má veľkú afinitu k vode. Absorbuje ho veľmi ľahko a vytvára gél. Absorbuje všetky typy tekutín alebo vodných roztokov. Táto vlastnosť sa používa napríklad v plienkach na jedno použitie a hygienických vložkách.

Používa sa tiež v obaloch pre priemysel čerstvých potravín na absorpciu prebytočnej vody, ktorú môžu produkovať.

Kvôli veľkému množstvu negatívnych nábojov sa ^- COO ^- používa v detergentoch, aby pomohol suspendovať častice nečistôt. Funguje tiež v priemyselných procesoch, kde je potrebné zachytávať pozitívne ióny kovov, ako je vápnik, hliník a horčík.

Polyakrylát sodný nie je toxický, ale je veľmi dôležité ho neprehltnúť, pretože môže absorbovať vodu zo slín, zväčšovať jej objem a spôsobiť udusenie.

Chemická štruktúra

Polyakrylát sodný je polymér, takže sa skladá z mnohých jednotlivých kusov a navzájom sa spájajú. Takéto kúsky, kúsky alebo jednotky sa nazývajú monoméry.

Polyakrylát sodný sa vytvára spojením mnohých molekúl akrylátu sodného. Po spojení stratia kúsky akrylátu sodného dvojitú väzbu.

Z tohto dôvodu má polyakrylát sodný štruktúru bez dvojitých väzieb, ku ktorej je pripojených veľa karboxylátových aniónov ^- COO ^- a veľa iónov Na ⁺ .

Pretože má toľko aniónových skupín ^- COO ^{- hovorí} sa, že je to polyelektrolyt.

Monomér alebo individuálne kus polyakrylátu sodného má reťazec dvoma atómami uhlíka a skupinu -COO ^- Na ⁺ spojený s tým, ako je uvedené nižšie: -CH ₂ -CH (COO ^- Na ⁺ ) -.

Štruktúra monoméru polyakrylátu sodného. Bodkované čiary označujú väzby s inými monomérmi identickými s týmto. Edgar181. Zdroj: Wikimedia Commons.

Množstvo monomérov sa môže meniť od niekoľkých desiatok do niekoľko stoviek.

Z tohto dôvodu je n vložené do polymérneho vzorca, pretože n symbolizuje počet monomérov a toto číslo sa môže meniť podľa toho, čo chce výrobca polymérov.

názvoslovie

- polyakrylát sodný

- sodná soľ kyseliny polyakrylovej

- sodná soľ polyméru kyseliny akrylovej

- sodná soľ homopolyméru kyseliny 2-propénovej (homopolymér znamená, že ide o homogénny polymér alebo že sa skladá z mnohých jednotiek jedného typu molekuly)

vlastnosti

Fyzický stav

Biely tuhý prášok alebo granuly.

Molekulová hmotnosť

Závisí to od počtu monomérov, ktoré tvoria polymér. Komerčne sa vyrába polyakrylát sodný s molekulovou hmotnosťou napríklad 1200, 2100, 8000 a 15000.

Hustota

1,32 g / ml pri 25 ° C

pH

6-9

rozpustnosť

Veľmi rozpustný vo vode.

Chemické vlastnosti

Polyakrylát sodný má vysokú afinitu k vode. Vodné roztoky polyakrylátu sodného sú vysoko viskózne a vykazujú vysokú strnulosť.

Je to mimoriadne absorpčný polymér, najmä vody alebo vodných tekutín. Jeho rýchlosť absorpcie vody je veľmi vysoká.

K tomuto polyméru sa ľahko priláka voda, ktorá sa po absorpcii zmení na gél. A má veľmi vysokú schopnosť zadržať absorbovanú vodu.

Toto všetko je vysvetlené, pretože vodík vo vode vytvára väzobné mostíky s karboxylátovým aniónom ^- COO ^- polyméru. Polarita vody a karboxylátovej skupiny uprednostňuje tieto vodíkové väzby: –C - O- - H - O - H.

Polyakrylát sodný tiež stabilizuje emulzie typu olej vo vode. Časti polyakrylátové molekuly, ktoré sa vzťahujú k oleju-CH ₂ -CH- váži na nej a iónového alebo súvisiacich s vodou časťou -COO ^- Na ⁺ zostanú v nej. Olejové kvapky teda zostávajú vo vode stabilné.

Ďalšou z jeho charakteristík je to, že vďaka veľkému množstvu karboxylátových aniónov ^- COO ^- polyakrylát sodný môže ľahko prilákať pozitívne ióny alebo kovové katióny, ako je Ca2 ⁺ , Mg2 ⁺ alebo Al3 ⁺ . Ľahko sa k nim pripája a nepustí sa.

Nie je toxický ani znečisťujúci a je biologicky odbúrateľný.

získanie

Pre získanie polyakrylát sodný, kyselina akrylová CH ₂ = CH-COOH, a hydroxidu sodného NaOH sa nechá reagovať najprv , aby sa získala sodná akrylát CH ₂ = CH-COO ^- Na ⁺ .

Ten sa podrobí zahrievaniu v prítomnosti amónium persulfát (NH ₄ ) ₂ S ₂ O ₈ pre urýchlenie polymerizácie, kde každá molekula akrylátom sodným je pripojená k druhému pomocou dvojitú väzbu.

Získaný roztok obsahuje polyakrylát sodný. Potom sa za určitých podmienok odparí suchý polymér.

aplikácia

Ako absorbent v rôznych aplikáciách

Polyakrylát sodný sa používa ako superabsorbent v niekoľkých široko používaných výrobkoch. Jeden gram tohto polyméru môže absorbovať 300 až 1000 gramov čistej vody.

Používa sa napríklad v jednorazových plienkach, hygienických vložkách, dojčiacich vložkách a iných domácich spotrebičoch. V týchto prípadoch efektívne absorbuje vodné telesné tekutiny, ako je moč alebo krv.

Používa sa tiež na zabránenie úniku tekutín ich tuhnutím. Umožňuje vám zaobchádzať s telesnými tekutinami tak, že ich chytíte do suchého polotuhého gélu, čím sa uľahčí ich likvidácia.

V nemocniciach a na klinikách sa používa na riadenie únikov a vo fľašiach na nasávanie tekutín. To umožňuje úsporu na bielizni, menšie rozpaky pre pacientov a zníženie sklzu a zhonu pre zdravotníckych pracovníkov.

Na čistenie výrobkov a bielizne

Polyakrylát sodný slúži ako zahusťovadlo v roztokoch chlórnanu, ktoré sa používajú v bieliacich zmesiach.

Je tiež súčasťou pracích prostriedkov, pretože počas prania pôsobí ako dispergačné činidlo pre častice nečistôt, udržuje ich v suspenzii, zvyšuje belosť a zlepšuje všeobecnú čistiacu schopnosť čistiacich prostriedkov.

Je to v dôsledku mnohonásobných negatívnych alebo aniónových nábojov, ktoré pomáhajú suspendovať častice nečistôt, čo ich robí najúčinnejšími v granulovaných alebo práškových detergentoch a pri praní pri alkalickom (t.j. zásaditom) pH.

Čistiace prostriedky obsahujú polyakrylát sodný, ktorý im umožňuje lepšie prať oblečenie. Autor: Frank Habel. Zdroj: Pixabay.

V potravinárskom priemysle

Všeobecne sa používa ako zahusťovadlo a prípravok s využitím jeho fyzikálno-chemických vlastností.

Napríklad sa používa ako dispergačné činidlo pre minerálne pigmenty alebo plnivá, ako je uhličitan vápenatý alebo kaolín, pri výrobe papiera alebo lepenky, ktoré prichádzajú do styku so všetkými druhmi potravín, s výnimkou použitia pri kontakte s detskou výživou alebo materským mliekom.

Slúži tiež ako absorbent tekutín v materiáloch, ktoré prichádzajú do styku s potravinami. Pohlcuje prebytočnú vodu zo všetkých druhov čerstvých potravín, ako je kuracie mäso, ryby, mäso, zelenina a ovocie.

Obaly z čerstvých potravín môžu obsahovať polyakrylát sodný, aby absorbovali vodu, ktorú môžu uvoľňovať. Autor: Shutterbug75. Zdroj: Pixabay.

V priemysle vyrábajúcom cukor umožňuje jeho použitie počas odparovania vody z cukrovej repy alebo štiav z cukrovej trstiny zachytávanie kovových iónov, a tak reguluje tvorbu minerálnych inkrustácií v zariadeniach.

V skúsenostiach zlepšiť regeneráciu zvyškového oleja

V ropnom priemysle sa v súčasnosti používa v spojení s inými akrylovými polymérmi na zahusťovanie vody vstreknutej do niektorých vrtov a na podporu účinného odstraňovania zvyškového oleja na regeneráciu.

Okrem toho sa pri skúškach použil polyakrylát sodný, aby sa zabránilo zrážaniu vápnika a horčíka, a tým sa zabránilo znečisteniu zariadenia počas získavania oleja z jamiek zaplavujúcich polymér.

V plastikárskom priemysle

Polyakrylát sodný sa často pridáva do polyvinylchloridu alebo plastu z PVC (polyVinylchloridu) ako modifikátor pevnosti v nárazu a pomocná látka pri spracovaní.

Rúry z PVC používané pri stavbe domov a budov môžu obsahovať polyakrylát sodný, aby sa zvýšila ich odolnosť. Autor: Pisauikan. Zdroj: Pixabay.

Medzi charakteristiky, ktoré musí spĺňať tieto funkcie, je to, že majú určitú nemiešateľnosť (nemiešanie) s iným polymérom, aby vytvorili malé nezávislé zóny.

Zároveň musí vytvoriť určité silné medzifázové väzby s bázou alebo matricovým polymérom, aby umožnil dobrý prenos napätia cez tieto väzby.

Ak je modifikátor nárazu príliš kompatibilný alebo miešateľný, nezlepšuje odolnosť proti nárazu, ale ak je úplne nekompatibilný, základná zlúčenina stráca svoju pevnosť alebo húževnatosť.

Z tohto dôvodu je v tejto prihláške užitočný polyakrylát sodný.

V rôznych aplikáciách

Polyakrylát sodný sa používa v celulózovom a papierenskom priemysle ako dispergačné činidlo.

Je to kvôli jeho schopnosti oddeľovať alebo zachytávať (a neuvoľňovať) škodlivé viacmocné (t.j. viac nabité) katióny, ako je Al3 ⁺ hliník a Ca2 ⁺ , komplexujúce s nimi.

Je odolný voči vysokému pH, vysokým teplotám a vysokým šmykovým alebo šmykovým silám. Ak sú viacmocné katióny vo vysokej koncentrácii, môžu však polyakrylát vyzrážať a spôsobiť jeho stratu účinnosti.

Používa sa tiež v kozmetickom priemysle ako zahusťovadlo a emulgátor.

Vďaka svojej schopnosti rýchlo absorbovať vodu sa používa ako blokátor vody v kábloch z optických vlákien. Sú to káble používané na prenos internetového a telefónneho signálu.

Vo vnútri káblov z optických vlákien je polyakrylát sodný, ktorý absorbuje vlhkosť, ktorá ich môže preniknúť a zabrániť poškodeniu. Autor: Planet fox. Zdroj: Pixabay.

Polyakrylát sodný je náplňou chladných gélových balení, ktoré sa používajú na liečbu bolesti spôsobenej údermi alebo zraneniami alebo na prepravu liekov alebo kvetov.

Chladný gélový vak používaný na zmiernenie bolesti pri športových zraneniach. yamada kazuyuki z Higashi-betsuinu, Japonsko. Zdroj: Wikimedia Commons.

S polyakrylátom sodným sa vyrábajú malé bábiky, ktoré sa pri ponorení do vody zväčšujú alebo zväčšujú.

riziká

Hoci polyakrylát sodný nie je toxický, po požití jeho granúl ústne spôsobí, že sa pri kontakte so slinami expandujú.

Preto požitie predstavuje významné riziko, pretože môže spôsobiť upchatie dýchacích ciest. To znamená, že môže brániť dýchaniu. Na druhej strane, ak je vdýchnutý v malom množstve, nie je to dosť na to, aby zapríčinilo prekážku, je dráždivý dýchaním v dôsledku jeho sušiacich vlastností.

Polyakrylát sodný sa čoraz častejšie používa v lekárskych a opatrovateľských domovoch a ukladá sa do fliaš s močom vedľa pacientov, čo spôsobuje riziko, že ho môžu zmätení starší pacienti.

Z tohto dôvodu sa tieto typy pacientov musia neustále monitorovať.

Nedráždi pokožku. Nie je horľavý.

Referencie

1. Bajpai, P. (2015). Chemikálie na výrobu buničiny a papiera. Polyakrylátové soli. V celulózovom a papierenskom priemysle. Obnovené zo stránky sciusalirect.com.
2. Wypych, G. (2017). Zápach vo vzťahu k rôznym polymérom. Polyakrylát. V Príručke pachov z plastov (druhé vydanie). Obnovené zo stránky sciusalirect.com.
3. Burckett St Laurent, J. (2007). Čistenie textílií. Polyméry. V príručke na čistenie / dekontamináciu povrchov. Obnovené zo stránky sciusalirect.com.
4. Wickstone, L. a kol. (2018). Riziko zadusenia pri požití Vernagelu. Ann R Coll Surg Engl 2018; 100: e176-e177. Získané z ncbi.nlm.nih.gov.
5. Wypych, G. (2015). Zásady tepelnej degradácie. Polyakrylát. Pri degradácii a stabilizácii PVC. Obnovené z vedy.
6. Medina-Torres, L. a kol. (2014). Reológia polyakrylátu sodného ako emulgátora používaného v kozmetických emulziách. Industrial and Engineering Chemistry Research 2014, 53, 47, 18346-18351. Obnovené z adresy pubs.acs.org.
7. Chemická kniha. (2016). Polyakrylát sodný. Obnovené zo stránky chemicalbook.com.
8. SCCO. (2019). Superabsorpčný polymér (SAP). Obnovené zo stránky sapgel.com.