Polyakrylsyra är en unik polymer med hög vattenabsorptionsförmåga. Denna förening är biologiskt inert, så den används i stor utsträckning vid tillverkning av hygien- och kosmetiska produkter, såväl som ett hjälpmaterial inom medicin. Polyakrylater (syras alter), som har förbättrade fysikaliska och mekaniska egenskaper, har en ännu bredare räckvidd.
Description
Polyakrylsyra är ett makromolekylärt ämne, vars monomera enhet är föreningen CH2=CH−COOH (akryl- eller propensyra, etenkarboxylsyra). Denna polymer har ingen toxicitet, god vattenlöslighet och hög alkalibeständighet.
Den kemiska formeln för polyakrylsyra är (C2H3COOH) . Föreningens strukturformel visas i figuren nedan.
Polyakrylsyra är en typisk svag polysyra. Dess makromolekyler har funktionella grupper som har förmågan atttill elektrolytisk dissociation. Det ser ut som en klar bärnstensfärgad vätska eller vitt granulärt pulver.
Properties
De huvudsakliga fysikaliska och kemiska egenskaperna hos polyakrylsyra är:
- Temperaturen vid vilken denna polymer blir fast, förbi kristallisationsfasen (glasartat tillstånd) - 106 °C.
- Vid upphettning bildas anhydrider, och om temperaturen överstiger 250 °C, börjar reaktionen av koldioxideliminering från karboxylgruppen - COOH, liksom tvärbindning av makromolekyler, vilket leder till bildningen av polymerer med en rumslig struktur och en ökning av polymerisationsgraden.
- S alter av denna polymer har större termisk stabilitet. Denna egenskap används för att producera starka polyakrylsyraympade fibrer.
- När man interagerar med alkalier (C2H3COOH) bildar s alter, i reaktion med alkoholer - estrar.
- Efter polymerisation i lösningsmedel blir polymeren hård och spröd och behåller dessa egenskaper även vid en temperatur på 240 °C.
- När lågmolekylära alkoholer reagerar med denna syra erhålls estrar av olika rumsliga strukturer.
- En skarp förändring av polymerens egenskaper sker vid en mycket låg grad av omvandling av funktionella grupper (endast 0,1 % etylenglykol krävs för att tvärbinda molekyler med en massa på 50 kDa).
En av egenskaperna hos en vattenlösning av polyakrylsyra är att nären ökning av molekylvikten för en given polymer ökar också lösningens viskositet, vilket är förknippat med tillväxten av makromolekyler och deras effekt på vatten. Samtidigt är lösningens viskositet inte beroende av den applicerade skjuvspänningen och är ett konstant värde över ett brett mätområde, i motsats till andra polyelektrolytpolymerer. När surheten i lösningen ändras, genomgår polyakrylsyrafibrer sammandragning eller förlängning som ett resultat av omvandlingen av kemisk energi till mekanisk energi.
Löslighet
(C2H3COOH) löses väl i följande ämnen:
- vatten;
- dietylendioxid;
- metyl- och etylalkohol;
- Myrsyraamid;
- dimetylformamid.
Vattenlösning av polyakrylsyra har en polyelektrolyteffekt (kan till elektrolytisk dissociation), som ökar linjärt med en ökning av graden av neutralisation.
Ämnet är olösligt i föreningar som:
- akrylsyramonomer;
- aceton;
- etoxietan;
- kolväten.
Med katjoniska lösningar och ytaktiva ämnen kan ämnet bilda olösliga s alter.
Receive
Syntes av polyakrylsyra utförs genom polymerisation av monomeren. Reaktionen sker i ett vattenh altigt medium, där ett tvärbindningsmedel tillsätts, eller i organiska lösningsmedel. Blandning utförs vanligtvis i en skovelreaktor och ytan på utrustningenkyls till 70 °C med flytande köldmedium. Slutprodukten är en gel - en hydrofil polymer som aktivt absorberar fukt.
En mer stabil vattenh altig syralösning kan erhållas genom inverkan av väteperoxid och tillsats av en liten mängd para-dihydroxibensen med natriumtioglykolat, som används för att kontrollera molekylvikten. Slutprodukten av reaktionen används inom tandvården.
Applicering av polyakrylsyra
Denna polymer används mest som en superabsorbent (för att fånga upp och hålla kvar vätska) i blöjfyllmedel för barn och vuxna, dambindor, engångsblöjor och andra liknande produkter.
Andra områden där polyakrylsyra används är:
- jordbruk är ett material för markförbättring;
- industri - stabilisatorer och flockningsmedel för kolloidala lösningar;
- garvning och textilproduktion - ämnen för att minska elektrifiering i läderförband och fiberproduktion;
- elektronik - anslutande komponent i litiumjonbatterier;
- industriell - i kyl- och luftkonditioneringssystem som avlagringshämmare och homogenitetskomponent (kraftverk, stål- och oljeraffinaderier, gödningsmedel).
Detta ämne används också som tillsats vid tillverkning av filmer som förbättrar deras förmåga att färgas och fästamed annat material.
Medicin
Syran och dess s alter används inom medicin för följande ändamål:
- bärare av aktiva substanser;
- en komponent av hemostatiska salvor, vävda och ovävda material som används för brännskador och inflammation för att påskynda sårläkning;
- bindemedel i fyllnadsmaterial inom tandvården.
Fördelen med detta material är att det är biologiskt inert och kan användas tillsammans med bioaktiva föreningar (enzymer, antibiotika, tillväxtfaktorer, etc.).
polyakrylater
S alter av polyakrylsyra är polymerer av estrar av denna förening. Till utseendet liknar de paraffiner. De kännetecknas av följande egenskaper:
- motstånd mot utspädda alkalier och syror, ljus och syre;
- nedbrytning med alkalilösningar observeras vid en temperatur på 80–100 °C, med bildning av polyakrylsyra;
- vid upphettning över 150 °C genomgår de termisk förstörelse, polyakrylatmolekyler tvärbinds, monomer (cirka 1%) och flyktiga produkter frigörs;
- polyakrylater är mycket lösliga i monomerer, etrar, kolväten och aceton.
S alter av polyakrylsyra framställs genom emulsions- eller suspensionspolymerisation, i småskalig produktion genom blockpolymerisation.
Användning av polyakrylater
Dessa föreningar används vid tillverkning av följande material:
- organiskt glas;
- olika filmer;
- syntetiska fibrer;
- målningsmaterial (emaljer, fernissor, hartser);
- lim- och impregneringskompositioner (emulsioner) för tyger, papper, läder, trä.
Lack baserade på polyakrylater har hög prestanda:
- hög vidhäftning till metall och porösa ytor;
- bra dekorativa egenskaper;
- vatten, UV, väder, alkalibeständig;
- långtidsbevarande av dekorativa egenskaper (glans och elasticitet) - upp till 10 år.
De används för att färga produkter som:
- bilar, flygplan och annan utrustning;
- sorterad metall;
- plaster;
- tryckprodukter;
- elektroniska industriprodukter;
- livsmedelsindustrin (tillverkning av burkar).
natriumpolyakrylat
Natriumpolyakrylat är mycket lösligt i vatten och ändrar inte sin struktur ens vid 240 °C. Denna förening används vid framställning av färska eller s altlösningar för att minska deras viskositet. Natriumpolyakrylat kan emulgera mikrokristaller, mikrosand från karbonater, sulfater och fosfater.
Ämnet används i följande industrier:
- oljeindustrin - förberedelse av borrvätska;
- kemisk industri - tillverkningtvättmedel, konstsnö och även som förtjockningsmedel för färger och lacker;
- jordbruk - konstgödselproduktion;
- pappers- och massaindustrin - tillverkning av servetter, toalettpapper;
- tillverkning av sanitetsgods.
Borrvätskor formulerade med denna förening har följande fördelar:
- låg densitet;
- finhet;
- god syralöslighet krävs vid borrning;
- hög temperaturbeständig (upp till 240°C);
- miljösäkerhet.
Kosmetologi
Inom den kosmetiska industrin används natriumpolyakrylat som förtjockningsmedel vid tillverkning av produkter som:
- hårspray;
- duschgeléer;
- krämer;
- schampo;
- ansiktsmasker;
- badskum.
Det unika med egenskaperna hos detta tillskott ligger i det faktum att varje minsta partikel av natriumpolyakrylat sväller i vatten och skapar en känsla av sammetslen och slät på huden. Eftersom ämnet har en silikonliknande elastomer struktur är det ett bra textureringsmedel. Fördelarna med kosmetika med dess tillägg är att de inte blir klibbiga, de kan ge ett matt eller satin resultat. Vissa tillverkare lägger till natriumpolyakrylat till färgkosmetika.
