НАТРИЕВ ПОЛИАКРИЛАТ (C3H3NAO2) N: СТРУКТУРА, СВОЙСТВА, ПРИЛОЖЕНИЯ, РИСКОВЕ - ХИМИЯ - 2025

На натриев полиакрилат е органично съединение с високо молекулно тегло, образуван от обединението на много единици или парчета от по-малък съединение, натриев акрилат. Молекулната формула на натриев полиакрилат е (С ₃ Н ₃ NaO ₂) _п, и за удължено формула на неговия мономер е -СН ₂ -СН (COONa) -.

Натриевият полиакрилат има много повторения. Това е анионен полиелектролитен защото тя има много аниони карбоксилат -СОО ^-, които са отрицателно заредени. Това е, което му придава основните физикохимични свойства и благоприятства многото му приложения.

Формула на мономера или повтарящото се парче от натриевия полиакрилатен полимер, където n представлява броя на повторенията. Мусо. Източник: Wikimedia Commons.

Има голям афинитет към водата. Абсорбира го много лесно, образувайки гел. Абсорбира всички видове течности или водни разтвори. Това свойство го използва например в памперси за еднократна употреба и санитарни салфетки.

Използва се и в опаковки за прясна хранителна промишленост, за да абсорбира излишната вода, която може да произведе.

Поради голямото си количество отрицателни заряди, -COO ^- се използва в почистващи препарати за подпомагане суспендирането на частици мръсотия. Той също така работи в промишлени процеси, където е необходимо да се улавят положителни метални йони като калций, алуминий и магнезий.

Натриевият полиакрилат не е токсичен, но е много важно да не го поглъщате, тъй като може да абсорбира водата от слюнката, да увеличи обема си и да причини задушаване.

Химическа структура

Натриевият полиакрилат е полимер, така че е съставен от много отделни парчета, еднакви и съединени заедно. Такива парчета, парчета или единици се наричат ​​мономери.

Натриевият полиакрилат се генерира от обединението на много молекули натриев акрилат. Когато се съединят, парчетата натриев акрилат губят двойната връзка.

Поради тази причина натриевият полиакрилат има структура без двойни връзки, с много карбоксилатни аниони –COO ^- и много натриеви Na ⁺ йони.

Тъй като има толкова много анионни групи ^- СОО ^- се казва, че е полиелектролит.

Мономерът или индивидуална част от натриев полиакрилат има верига от два въглеродни атома и група -СОО ^- Na ⁺, прикрепен към него, както е посочено по-долу: -СН ₂ -СН (СОО ^- Na ⁺) -.

Структура на мономера на натриев полиакрилат. Пунктираните линии показват връзките с други мономери, идентични на този. Edgar181. Източник: Wikimedia Commons.

Количеството мономери може да варира от няколко десетки до няколкостотин.

Поради тази причина в полимерната формула се поставя n, тъй като n символизира броя на мономерите и това число може да се промени според това, което иска производителят на полимера.

номенклатура

-Натриев полиакрилат

-Натриева сол на полиакриловата киселина

-Натриева сол на акрилова киселина

-Натриева сол на хомополимер на 2-пропенова киселина (хомополимер означава, че е хомогенен полимер или че е съставен от много единици от един тип молекула)

Имоти

Физическо състояние

Бял твърд прах или гранули.

Молекулно тегло

Зависи от броя на мономерите, които съставят полимера. Натриевият полиакрилат с молекулни тегла например от 1200, 2100, 8000 и 15000 се произвежда търговски.

плътност

1,32 g / ml при 25 ° С.

рН

6-9

разтворимост

Много разтворим във вода.

Химични свойства

Натриевият полиакрилат има висок афинитет към водата. Водните разтвори на натриев полиакрилат са силно вискозни и проявяват висока строгост.

Той е изключително абсорбиращ полимер, особено от вода или водни течности. Скоростта на водопоглъщане е много висока.

Водата лесно се привлича към този полимер, който при поглъщане се превръща в гел. И има много голям капацитет за задържане на абсорбираната вода.

Всичко това се обяснява, защото водородът във водата образува свързващи мостове с карбоксилатния анион -СОО ^- на полимера. Полярността на водата и карбоксилатната група благоприятства тези водородни връзки: -C - O- - -H - O - H.

Натриевият полиакрилат също стабилизира емулсиите масло-вода. Частите на молекулата на полиакрилат, които са свързани с масло -СН ₂ -СН- свързват към нея и йонни или водни свързани части -СОО ^- Na ⁺ остава в него. Така маслените капчици остават стабилни във водата.

Друга негова характеристика е, че поради голямото си количество карбоксилатни аниони –СОО ^- натриевият полиакрилат може лесно да привлече положителни йони или метални катиони като калций Ca ²⁺, магнезий Mg ²⁺ или алуминий Al ³⁺. Присъединява се към тях лесно и не ги пуска.

Не е токсичен или замърсяващ и е биоразградим.

Получаване

За да се получи натриев полиакрилат, акрилова киселина CH ₂ = СН-СООН и натриев хидроксид NaOH взаимодейства първо, за да се получи натриев акрилат CH ₂ = CH-COO ^- Na ⁺.

Последният се подлага на нагряване в присъствието на амониев персулфат (NH ₄) ₂ S ₂ O ₈ за ускоряване на реакцията на полимеризация, където всяка молекула натриев акрилат е прикрепена към следващото използване на двойната връзка.

Полученият разтвор съдържа натриев полиакрилат. След това чрез изпаряване при определени условия се получава сухият полимер.

Приложения

Като абсорбиращо вещество в различни приложения

Натриевият полиакрилат се използва като суперабсорбент в няколко широко използвани продукти. Един грам от този полимер може да абсорбира от 300 до 1000 грама чиста вода.

Например, той се използва в памперси за еднократна употреба, санитарни салфетки, подложки за кърмене и други предмети от бита. В тези случаи той ефективно абсорбира водни телесни течности, като урина или кръв.

Използва се и за предотвратяване на разливане на течности чрез втвърдяването им. Тя ви позволява да се справяте с телесните течности, като ги улавяте в сух, полутвърд гел, което улеснява изхвърлянето им.

В болници и клиники се използва за управление на разливи и в бутилки за изсмукване на течности. Това дава възможност за спестяване на пране, по-малко смущения за пациентите и намалени фишове и суматоха за техните медицински специалисти.

В почистващи продукти и в пране

Натриевият полиакрилат служи като сгъстител в разтвори на хипохлорит, които се използват в избелващи смеси.

Той също е част от съставите на детергентите, тъй като по време на пране той действа като дисперсант за частици мръсотия, като ги държи в суспензия, повишава белотата и подобрява общата ефективност на почистващите препарати.

Това се дължи на множеството отрицателни или анионни заряди, които подпомагат суспендирането на частици мръсотия, което го прави по-ефективен при гранулирани или прахови детергенти и измиване при алкално (т.е. основно) pH.

Детергентите съдържат натриев полиакрилат, което им позволява по-добре да перат дрехи. Автор: Франк Хабел. Източник: Pixabay

В хранително-вкусовата промишленост

Той се използва широко като сгъстител и препарат, използващ физикохимичните му свойства.

Например, той се използва като диспергатор за минерални пигменти или пълнители като калциев карбонат или каолин по време на производството на хартия или картон, които влизат в контакт с всички видове храни, с изключение на употреба при контакт с бебешки храни или кърма.

Освен това служи като абсорбиращ течност в материали, които влизат в контакт с храната. Той абсорбира излишната вода от всички видове пресни храни, като пиле, риба, месо, зеленчуци и плодове.

Пакетите с прясна храна могат да съдържат натриев полиакрилат, за да абсорбират водата, която могат да отделят. Автор: Shutterbug75. Източник: Pixabay

В производството на захар, използването му по време на изпаряването на водата от сокове от цвекло или захарна тръстика позволява улавяне на метални йони и по този начин контролира образуването на минерални обвивки в оборудването.

В опит за подобряване на възстановяването на остатъчното масло

В петролната промишленост в момента се използва заедно с други акрилни полимери за сгъстяване на водата, инжектирана в някои кладенци и благоприятства ефективното отстраняване на остатъчното масло за възстановяване.

В допълнение, натриевият полиакрилат е използван в тестове за предотвратяване на утаяването на калций и магнезий и по този начин предотвратява загряването на оборудването по време на извличане на нефт от наводнения с полимерни кладенци.

В пластмасовата индустрия

Натриевият полиакрилат често се добавя към поливинилхлорид или PVC (PolyVinyl Chloride) пластмаса като модификатор на ударната сила и помощно средство за обработка.

PVC тръбите, използвани при строителството на къщи и сгради, могат да съдържат натриев полиакрилат за повишаване на тяхната устойчивост. Автор: Писауикан. Източник: Pixabay

Сред характеристиките, които тя трябва да има, за да изпълнява тези функции, е да има някаква несмесваема (не смесване) с другия полимер, за да образува малки независими области.

В същото време той трябва да генерира някои силни междуфазни връзки с основата или матричния полимер, за да позволи добро пренасяне на напрежението чрез тези връзки.

Ако модификаторът на удар е твърде съвместим или смесен, той не подобрява устойчивостта на удар, но ако е напълно несъвместим, основното съединение губи своята сила или здравина.

Поради тази причина натриевият полиакрилат е полезен в това приложение.

В различни приложения

Натриевият полиакрилат се използва в целулозно-хартиената промишленост като диспергатор.

Това се дължи на способността му да секвестира или улавя (и да не освобождава) вредни многовалентни (т.е. много заредени) катиони, като алуминиев Al ³⁺ и калциев Ca ²⁺, комплексиращ ги.

Устойчив е на високо pH, високи температури и висока сила на срязване или срязване. Ако обаче многовалентните катиони са във висока концентрация, те могат да утаят полиакрилата, което го кара да загуби своята ефективност.

Използва се и в козметичната индустрия като сгъстител и емулгатор.

Поради способността си да абсорбира бързо водата, тя се използва като воден блокер в оптични кабели. Това са кабелите, използвани за предаване на интернет и телефонен сигнал.

Вътре в оптичните кабели има натриев полиакрилат, за да абсорбира всяка влага, която може да проникне в тях и да предотврати повреда. Автор: Планетна лисица. Източник: Pixabay

Натриевият полиакрилат е този, който запълва студените пакети с гел, които се използват за лечение на болка, причинена от удари или наранявания, или за транспортиране на лекарства или цветя.

Чанта със студен гел, използвана за облекчаване на болката от спортни наранявания. yamada kazuyuki от Higashi-betsuin, Япония. Източник: Wikimedia Commons.

С натриев полиакрилат се правят малки кукли, които се разширяват или увеличават обема при оставяне на киснене във вода.

Рискове

Въпреки че натриевият полиакрилат не е токсичен, поглъщането на гранулите му перорално ги кара да се разширят при контакт със слюнката.

Следователно, поглъщането е значителен риск, тъй като може да причини запушване на дихателните пътища. Това означава, че може да затрудни дишането. От друга страна, ако се вдишва в малки количества, недостатъчни, за да предизвика запушване, това е дразнещо за дишането поради изсушаващите му свойства.

Натриевият полиакрилат все повече се използва в медицински и старчески домове, поставя се в бутилки с урина до пациентите, което прави риск обърканите пациенти в напреднала възраст да го погълнат.

Поради тази причина тези видове пациенти трябва да бъдат непрекъснато наблюдавани.

Не е дразнещ за кожата. Не е запалим.

Препратки

1. Bajpai, P. (2015). Целулозно-хартиени химикали. Полиакрилатни соли. В целулозно-хартиената промишленост. Възстановени от sciencedirect.com.
2. Wypych, G. (2017). Мирис във връзка с различни полимери. Полиакрилатен. В Наръчник за миризми на пластмасови материали (второ издание). Възстановени от sciencedirect.com.
3. Burckett St Laurent, J. (2007). Почистване на пране на текстил. Полимери. В Наръчник за почистване / обеззаразяване на повърхности. Възстановени от sciencedirect.com.
4. Wickstone, L. et al. (2018). Риск от задушаване от поглъщането на Вернагел. Ann R Coll Surg Engl 2018; 100: e176-e177. Възстановени от ncbi.nlm.nih.gov.
5. Wypych, G. (2015). Принципи на термично разграждане. Полиакрилатен. При разграждане и стабилизиране на PVC. Възстановен от sciencedirect.
6. Medina-Torres, L. et al. (2014). Реология на натриевия полиакрилат като емулгатор, използван в козметичните емулсии. Промишлени и инженерни химически изследвания 2014, 53, 47, 18346-18351. Възстановено от pubs.acs.org.
7. Химическа книга. (2016 г.). Натриев полиакрилат. Възстановени от chemicalbook.com.
8. SCCO. (2019). Суперабсорбентен полимер (SAP). Възстановено от sapgel.com.