Polyakrylsyre er en unik polymer med høy vannabsorpsjonsevne. Denne forbindelsen er biologisk inert, så den er mye brukt i produksjon av hygiene og kosmetiske produkter, samt et hjelpemateriale i medisin. Polyakrylater (syres alter), som har forbedrede fysiske og mekaniske egenskaper, har et enda bredere omfang.
Description
Polyakrylsyre er et makromolekylært stoff, hvis monomere enhet er forbindelsen CH2=CH−COOH (akryl eller propensyre, etenkarboksylsyre). Denne polymeren har ingen toksisitet, god vannløselighet og høy alkaliresistens.
Den kjemiske formelen til polyakrylsyre er (C2H3COOH) . Strukturformelen til forbindelsen er vist i figuren nedenfor.
Polyakrylsyre er en typisk svak polysyre. Dens makromolekyler har funksjonelle grupper som har evnen til åtil elektrolytisk dissosiasjon. Det fremstår som en klar ravgul væske eller hvitt granulært pulver.
Properties
De viktigste fysiske og kjemiske egenskapene til polyakrylsyre er:
- Temperaturen som denne polymeren blir fast ved, utenom krystalliseringsfasen (glassaktig tilstand) - 106 °C.
- Ved oppvarming dannes det anhydrider, og hvis temperaturen overstiger 250 °C, begynner reaksjonen av karbondioksideliminering fra karboksylgruppen - COOH, samt tverrbinding av makromolekyler, som fører til dannelsen av polymerer med romlig struktur og en økning i polymerisasjonsgraden.
- S alter av denne polymeren har større termisk stabilitet. Denne egenskapen brukes til å produsere sterke polyakrylsyrepodede fibre.
- Ved interaksjon med alkalier (C2H3COOH) danner s alter, i reaksjon med alkoholer - estere.
- Etter polymerisering i løsemidler blir polymeren hard og sprø og beholder disse egenskapene selv ved en temperatur på 240 °C.
- Når lavmolekylære alkoholer reagerer med denne syren, oppnås estere av forskjellige romlige strukturer.
- En skarp endring i egenskapene til polymeren skjer ved en svært lav grad av omdannelse av funksjonelle grupper (kun 0,1 % etylenglykol kreves for å tverrbinde molekyler med en masse på 50 kDa).
En av egenskapene til en vandig løsning av polyakrylsyre er at nåren økning i molekylvekten til en gitt polymer øker også viskositeten til løsningen, som er assosiert med veksten av makromolekyler og deres effekt på vann. Samtidig avhenger ikke løsningens viskositet av påført skjærspenning og er en konstant verdi over et bredt måleområde, i motsetning til andre polyelektrolyttpolymerer. Når surheten til løsningen endres, gjennomgår polyakrylsyrefibre sammentrekning eller forlengelse som følge av omdannelsen av kjemisk energi til mekanisk energi.
Løselighet
(C2H3COOH) løses godt opp i følgende stoffer:
- vann;
- dietylendioksid;
- metyl- og etylalkohol;
- maursyreamid;
- dimetylformamid.
Vandig løsning av polyakrylsyre har en polyelektrolytteffekt (i stand til elektrolytisk dissosiasjon), som øker lineært med en økning i graden av nøytralisering.
Stoffet er uløselig i forbindelser som:
- akrylsyremonomer;
- acetone;
- ethoxyethane;
- hydrokarboner.
Med kationiske løsninger og overflateaktive stoffer kan stoffet danne uløselige s alter.
Motta
Syntese av polyakrylsyre utføres ved polymerisering av monomeren. Reaksjonen foregår i et vandig medium, hvor et tverrbindingsmiddel er tilsatt, eller i organiske løsningsmidler. Blanding utføres vanligvis i en skovlreaktor og overflaten av utstyretavkjølt til 70 °C med flytende kjølemiddel. Sluttproduktet er en gel - en hydrofil polymer som aktivt absorberer fuktighet.
En mer stabil vandig syreløsning kan oppnås ved påvirkning av hydrogenperoksid og tilsetning av en liten mengde para-dihydroksybenzen med natriumtioglykolat, brukt til å kontrollere molekylvekten. Sluttproduktet av reaksjonen brukes i odontologi.
Påføring av polyakrylsyre
Denne polymeren er mest brukt som superabsorberende (for å fange opp og holde på væske) i bleiefyll for babyer og voksne, sanitetsbind, engangsbleier og andre lignende produkter.
Andre områder hvor polyakrylsyre brukes er:
- landbruk er et materiale for jordforbedring;
- industri - stabilisatorer og flokkuleringsmidler av kolloidale løsninger;
- garving og tekstilproduksjon - stoffer for å redusere elektrifisering i lærdressing og fiberproduksjon;
- elektronikk - koblingskomponent i litiumion-batterier;
- industriell - i kjøle- og luftkondisjoneringssystemer som avleiringshemmer og homogenitetskomponent (kraftverk, stål- og oljeraffinerier, gjødsel).
Dette stoffet brukes også som et tilsetningsstoff i produksjon av filmer som forbedrer deres evne til å farge og klebemed annet materiale.
Medisin
Syre og dens s alter brukes i medisin til følgende formål:
- bærer av aktive stoffer;
- en komponent av hemostatiske salver, vevde og ikke-vevde materialer som brukes til brannskader og betennelser for å akselerere sårheling;
- bindemiddel i fyllmaterialer i odontologi.
Fordelen med dette materialet er at det er biologisk inert og kan brukes sammen med bioaktive forbindelser (enzymer, antibiotika, vekstfaktorer osv.).
polyakrylater
S alter av polyakrylsyre er polymerer av estere av denne forbindelsen. Utseendemessig ligner de parafiner. De er preget av følgende egenskaper:
- motstand mot fortynnede alkalier og syrer, lys og oksygen;
- dekomponering med alkaliløsninger observeres ved en temperatur på 80–100 °C, med dannelse av polyakrylsyre;
- når de varmes opp over 150 °C, gjennomgår de termisk ødeleggelse, polyakrylatmolekyler kryssbinder, monomer (ca. 1%) og flyktige produkter frigjøres;
- polyakrylater er svært løselige i monomerer, etere, hydrokarboner og aceton.
S alter av polyakrylsyre produseres ved emulsjons- eller suspensjonspolymerisasjon, i liten skala produksjon ved blokkpolymerisasjon.
Bruk av polyakrylater
Disse forbindelsene brukes i produksjonen av følgende materialer:
- organisk glass;
- diverse filmer;
- syntetiske fibre;
- malingsmaterialer (emaljer, lakk, harpiks);
- klebende og impregnerende sammensetninger (emulsjoner) for tekstiler, papir, lær, tre.
Lakker basert på polyakrylater har høy ytelse:
- høy vedheft til metall og porøse overflater;
- gode dekorative egenskaper;
- vann, UV, vær, alkalibestandig;
- langtidsbevaring av dekorative egenskaper (glans og elastisitet) - opptil 10 år.
De brukes til å farge produkter som:
- biler, fly og annet utstyr;
- sortert metall;
- plastikk;
- trykkprodukter;
- elektroniske industriprodukter;
- matindustri (produksjon av bokser).
natriumpolyakrylat
Natriumpolyakrylat er svært løselig i vann og endrer ikke strukturen selv ved 240 °C. Denne forbindelsen brukes til fremstilling av ferske eller s altløsninger for å redusere deres viskositet. Natriumpolyakrylat er i stand til å emulgere mikrokrystaller, mikrosand fra karbonater, sulfater og fosfater.
Stoffet brukes i følgende bransjer:
- oljeindustri - forberedelse av borevæske;
- kjemisk industri - produksjonvaskemidler, kunstsnø, og også som fortykningsmiddel for maling og lakk;
- landbruk - gjødselproduksjon;
- papir- og tremasseindustri - produksjon av servietter, toalettpapir;
- produksjon av sanitærutstyr.
Borevæsker formulert med denne forbindelsen har følgende fordeler:
- lav tetthet;
- finhet;
- god syreløselighet kreves ved innboring;
- motstandsdyktig mot høye temperaturer (opptil 240°C);
- miljøsikkerhet.
Kosmetologi
I kosmetikkindustrien brukes natriumpolyakrylat som fortykningsmiddel ved fremstilling av produkter som:
- hårspray;
- dusjgelé;
- kremer;
- shampoo;
- ansiktsmasker;
- badeskum.
Det unike med egenskapene til dette kosttilskuddet ligger i det faktum at hver minste partikkel av natriumpolyakrylat sveller i vann og skaper en følelse av fløyelsmyk og glatthet på huden. Siden stoffet har en silikonlignende elastomer struktur, er det et godt tekstureringsmiddel. Fordelene med kosmetikk med tillegg er at de ikke blir klissete, de kan gi et matt eller sateng resultat. Noen produsenter legger til natriumpolyakrylat til fargekosmetikk.
