A poliakrilsav egy egyedülálló polimer, nagy vízfelvevő képességgel. Ez a vegyület biológiailag inert, ezért széles körben használják higiéniai és kozmetikai termékek gyártásában, valamint segédanyagként az orvostudományban. A javított fizikai és mechanikai tulajdonságokkal rendelkező poliakrilátok (savas sók) még szélesebb körűek.
Leírás
A poliakrilsav egy makromolekuláris anyag, amelynek monomer egysége a CH2=CH-COOH (akril- vagy propénsav, eténkarbonsav) vegyület. Ez a polimer nem toxikus, jó vízoldékonysággal és nagy lúgállósággal rendelkezik.
A poliakrilsav kémiai képlete: (C2H3COOH) . A vegyület szerkezeti képlete az alábbi ábrán látható.
A poliakrilsav tipikus gyenge polisav. Makromolekuláinak olyan funkciós csoportjai vannak, amelyek képesek arraelektrolitikus disszociációhoz. Átlátszó borostyánsárga folyadéknak vagy fehér szemcsés pornak tűnik.
Tulajdonságok
A poliakrilsav fő fizikai és kémiai tulajdonságai:
- Az a hőmérséklet, amelyen ez a polimer megszilárdul, a kristályosodási fázis megkerülésével (üveges állapot) - 106 °C.
- Hevítéskor anhidridek képződnek, és ha a hőmérséklet meghaladja a 250 °C-ot, akkor megindul a szén-dioxid-eltávolítási reakció a karboxilcsoportból - COOH, valamint a makromolekulák térhálósodása, ami a képződéshez vezet. térszerkezetű polimerek és a polimerizációs fok növekedése.
- E polimer sói nagyobb hőstabilitással rendelkeznek. Ezt a tulajdonságot erős poliakrilsavval ojtott szálak előállítására használják.
- Lúgokkal való kölcsönhatáskor (C2H3COOH) sókat képez, reakció alkoholokkal - észterekkel.
- Az oldószeres polimerizációt követően a polimer megkeményedik és törékennyé válik, és megőrzi ezeket a tulajdonságait még 240 °C hőmérsékleten is.
- Ha kis molekulatömegű alkoholok reagálnak ezzel a savval, különböző térszerkezetű észterek keletkeznek.
- A polimer tulajdonságaiban éles változás következik be, ha a funkciós csoportok átalakulása nagyon alacsony (csak 0,1% etilénglikol szükséges az 50 kDa tömegű molekulák térhálósításához).
A poliakrilsav vizes oldatának egyik tulajdonsága az, hogy amikoregy adott polimer molekulatömegének növekedése az oldat viszkozitását is növeli, ami a makromolekulák növekedésével és a vízre gyakorolt hatásával függ össze. Ugyanakkor az oldat viszkozitása nem függ az alkalmazott nyírófeszültségtől, és széles mérési tartományban állandó érték, ellentétben más polielektrolit polimerekkel. Amikor az oldat savassága megváltozik, a poliakrilsav rostok összehúzódnak vagy megnyúlnak a kémiai energia mechanikai energiává való átalakulása következtében.
Oldhatóság
(C2H3COOH) jól oldódik a következő anyagokban:
- víz;
- dietilén-dioxid;
- metil- és etil-alkohol;
- Hangyasavamid;
- dimetilformamid.
A poliakrilsav vizes oldatának polielektrolit hatása van (elektrolitikus disszociációra képes), amely lineárisan növekszik a semlegesítés mértékének növekedésével.
Az anyag oldhatatlan olyan vegyületekben, mint:
- akrilsav monomer;
- aceton;
- etoxietán;
- szénhidrogének.
Kationos oldatokkal és felületaktív anyagokkal az anyag oldhatatlan sókat képezhet.
Fogadás
A poliakrilsav szintézisét a monomer polimerizálásával hajtják végre. A reakció vizes közegben megy végbe, ahol térhálósító szert adnak hozzá, vagy szerves oldószerekben. A keverést általában lapátos reaktorban és a berendezés felületén végzik70 °C-ra hűtjük folyékony hűtőközeggel. A végtermék egy gél – egy hidrofil polimer, amely aktívan felszívja a nedvességet.
Hidrogén-peroxid és kis mennyiségű para-dihidroxi-benzol és a molekulatömeg szabályozására használt nátrium-tioglikolát hozzáadásával stabilabb vizes savoldat nyerhető. A reakció végtermékét a fogászatban használják.
Poliakrilsav alkalmazása
Ezt a polimert a legszélesebb körben használják szuperabszorbensként (a folyadék felfogására és megtartására) baba- és felnőttpelenka-töltőanyagokban, egészségügyi betétekben, eldobható pelenkákban és más hasonló termékekben.
További területek, ahol poliakrilsavat használnak:
- a mezőgazdaság a talajjavító anyag;
- ipar - kolloid oldatok stabilizátorai és flokkulálószerei;
- barnítás és textilgyártás – anyagok, amelyek csökkentik az elektromosságot a bőröndözésben és a rostgyártásban;
- elektronika - lítium-ion akkumulátorok csatlakozó elemei;
- ipari - hűtő- és klímaberendezésekben, mint lerakódásgátló és homogenitást biztosító komponens (erőművek, acél- és olajfinomítók, műtrágyák).
Ezt az anyagot adalékanyagként is használják filmek előállításához, amelyek javítják a színező- és tapadási képességüketmás anyagokkal.
Orvostudomány
A savat és sóit a gyógyászatban a következő célokra használják:
- hatóanyagok hordozója;
- vérzéscsillapító kenőcsök, szőtt és nem szőtt anyagok összetevője, amelyeket égési sérülések és gyulladások kezelésére használnak a sebgyógyulás felgyorsítására;
- kötőanyag tömőanyagban a fogászatban.
Ennek az anyagnak az az előnye, hogy biológiailag inert, és bioaktív vegyületekkel (enzimekkel, antibiotikumokkal, növekedési faktorokkal stb.) együtt használható.
Poliakrilátok
A poliakrilsav sói e vegyület észtereinek polimerjei. Megjelenésükben a paraffinokhoz hasonlítanak. A következő tulajdonságok jellemzik őket:
- ellenállás híg lúgokkal és savakkal, fénnyel és oxigénnel szemben;
- lúgos oldatokkal történő bomlás figyelhető meg 80-100 °C hőmérsékleten, poliakrilsav képződésével;
- 150 °C fölé hevítve hőbomláson mennek keresztül, a poliakrilát molekulák térhálósodnak, monomer (kb. 1%) és illékony termékek szabadulnak fel;
- A poliakrilátok jól oldódnak monomerekben, éterekben, szénhidrogénekben és acetonban.
A poliakrilsav sóit emulziós vagy szuszpenziós polimerizációval állítják elő, kis léptékben blokkpolimerizációval.
Poliakrilátok használata
Ezeket a vegyületeket a következő anyagok előállításához használják:
- organikus üveg;
- különféle filmek;
- szintetikus szálak;
- festőanyagok (zománcok, lakkok, gyanták);
- ragasztó- és impregnáló kompozíciók (emulziók) szövetekhez, papírhoz, bőrhöz, fához.
A poliakrilát alapú lakkok nagy teljesítményűek:
- magas tapadás fém- és porózus felületekhez;
- jó dekorációs tulajdonságok;
- víz-, UV-, időjárás-, lúgálló;
- a dekoratív tulajdonságok (fényesség és rugalmasság) hosszú távú megőrzése - akár 10 év.
Az alábbi termékek festésére szolgálnak:
- autók, repülőgépek és egyéb felszerelések;
- válogatott fém;
- műanyag;
- nyomdai termékek;
- elektronikai ipari termékek;
- élelmiszeripar (konzervdobozgyártás).
Nátrium-poliakrilát
A nátrium-poliakrilát nagyon jól oldódik vízben, és még 240 °C-on sem változtatja meg szerkezetét. Ezt a vegyületet friss vagy sóoldatok készítésére használják, hogy csökkentsék azok viszkozitását. A nátrium-poliakrilát képes mikrokristályokat, mikrohomokot emulgeálni karbonátokból, szulfátokból és foszfátokból.
Az anyagot a következő iparágakban használják:
- olajipar - fúrófolyadék előkészítése;
- vegyipar - feldolgozóipartisztítószerek, műhó, valamint festékek és lakkok sűrítőjeként is;
- mezőgazdaság - műtrágyagyártás;
- papír- és cellulózipar - szalvéta, toalettpapír gyártása;
- szaniteráru gyártása.
Az ezzel a vegyülettel összeállított fúrófolyadékok a következő előnyökkel rendelkeznek:
- alacsony sűrűségű;
- finomság;
- jó savoldhatóság szükséges a befúráshoz;
- magas hőmérsékletnek ellenáll (240°C-ig);
- környezetbiztonság.
Kozmetológia
A kozmetikai iparban a nátrium-poliakrilátot sűrítőanyagként használják az alábbi termékek előállításához:
- hajlakk;
- tusfürdők;
- krémek;
- sampon;
- arcmaszkok;
- fürdőhab.
A kiegészítő tulajdonságainak egyedisége abban rejlik, hogy a nátrium-poliakrilát minden legkisebb részecskéje megduzzad a vízben, és bársonyos és sima érzetet kelt a bőrön. Mivel az anyag szilikonszerű elasztomer szerkezetű, jó textúrázó szer. A kozmetikumok előnye a hozzáadásával, hogy nem válnak ragadóssá, matt vagy szatén eredményt adhatnak. Egyes gyártók nátrium-poliakrilátot adnak a színes kozmetikumokhoz.
