Polyakrylsyre er en unik polymer med høj vandabsorptionsevne. Denne forbindelse er biologisk inert, så den bruges i vid udstrækning til fremstilling af hygiejne- og kosmetiske produkter såvel som et hjælpemateriale i medicin. Polyacrylater (syres alte), som har forbedrede fysiske og mekaniske egenskaber, har et endnu bredere anvendelsesområde.
Description
Polyakrylsyre er et makromolekylært stof, hvis monomere enhed er forbindelsen CH2=CH−COOH (acryl- eller propensyre, ethencarboxylsyre). Denne polymer har ingen toksicitet, god vandopløselighed og høj alkaliresistens.
Den kemiske formel for polyacrylsyre er (C2H3COOH) . Forbindelsens strukturformel er vist i figuren nedenfor.
Polyakrylsyre er en typisk svag polysyre. Dens makromolekyler har funktionelle grupper, der har evnen til attil elektrolytisk dissociation. Det fremstår som en klar ravgul væske eller hvidt granulært pulver.
Properties
De vigtigste fysiske og kemiske egenskaber ved polyacrylsyre er:
- Den temperatur, ved hvilken denne polymer bliver fast, uden om krystallisationsfasen (glasagtig tilstand) - 106 °C.
- Ved opvarmning dannes der anhydrider, og hvis temperaturen overstiger 250 °C, så begynder reaktionen af carbondioxideliminering fra carboxylgruppen - COOH, samt tværbinding af makromolekyler, som fører til dannelsen af polymerer med en rumlig struktur og en stigning i graden af polymerisation.
- S alte af denne polymer har større termisk stabilitet. Denne egenskab bruges til at producere stærke polyakrylsyrepodede fibre.
- Når der interagerer med alkalier (C2H3COOH) danner s alte, i reaktion med alkoholer - estere.
- Efter polymerisation i opløsningsmidler bliver polymeren hård og skør og bevarer disse egenskaber selv ved en temperatur på 240 °C.
- Når lavmolekylære alkoholer reagerer med denne syre, opnås estere af forskellige rumlige strukturer.
- En skarp ændring i polymerens egenskaber sker ved en meget lav grad af omdannelse af funktionelle grupper (kun 0,1 % ethylenglycol er nødvendig for at tværbinde molekyler med en masse på 50 kDa).
En af egenskaberne ved en vandig opløsning af polyacrylsyre er, at hvornåren stigning i molekylvægten af en given polymer øger også opløsningens viskositet, hvilket er forbundet med væksten af makromolekyler og deres virkning på vand. Samtidig er opløsningens viskositet ikke afhængig af den påførte forskydningsspænding og er en konstant værdi over et bredt måleområde i modsætning til andre polyelektrolytpolymerer. Når opløsningens surhedsgrad ændres, gennemgår polyakrylsyrefibre sammentrækning eller forlængelse som følge af omdannelsen af kemisk energi til mekanisk energi.
Opløselighed
(C2H3COOH) opløses godt i følgende stoffer:
- vand;
- diethylendioxid;
- methyl- og ethylalkohol;
- Myresyreamid;
- dimethylformamid.
Vandig opløsning af polyacrylsyre har en polyelektrolyteffekt (i stand til elektrolytisk dissociation), som stiger lineært med en stigning i neutraliseringsgraden.
Stoffet er uopløseligt i forbindelser som:
- acrylsyremonomer;
- acetone;
- ethoxyethan;
- kulbrinter.
Med kationiske opløsninger og overfladeaktive stoffer kan stoffet danne uopløselige s alte.
Modtag
Syntese af polyacrylsyre udføres ved polymerisation af monomeren. Reaktionen foregår i et vandigt medium, hvor der er tilsat et tværbindingsmiddel, eller i organiske opløsningsmidler. Blanding udføres norm alt i en skovlreaktor og udstyrets overfladeafkøles til 70 °C med flydende kølemiddel. Slutproduktet er en gel - en hydrofil polymer, der aktivt absorberer fugt.
En mere stabil vandig syreopløsning kan opnås ved påvirkning af hydrogenperoxid og tilsætning af en lille mængde para-dihydroxybenzen med natriumthioglycolat, der bruges til at kontrollere molekylvægten. Slutproduktet af reaktionen bruges i tandplejen.
Påføring af polyakrylsyre
Denne polymer er mest udbredt som en superabsorbent (til at opfange og tilbageholde væske) i blefyldere til babyer og voksne, hygiejnebind, engangsbleer og andre lignende produkter.
Andre områder, hvor polyakrylsyre bruges, er:
- landbrug er et materiale til jordforbedring;
- industri - stabilisatorer og flokkuleringsmidler af kolloide opløsninger;
- garvning og tekstilproduktion - stoffer til at reducere elektrificering i læderdressing og fiberproduktion;
- elektronik - tilslutningskomponent i lithium-ion-batterier;
- industrielt - i køle- og klimaanlæg som en aflejringsinhibitor og homogenitetskomponent (kraftværker, stål- og olieraffinaderier, gødning).
Dette stof bruges også som tilsætningsstof i produktionen af film, der forbedrer deres evne til at blive farvet og klæbemed andre materialer.
Medicin
Syre og dens s alte bruges i medicin til følgende formål:
- bærer af aktive stoffer;
- en komponent af hæmostatiske salver, vævede og ikke-vævede materialer, der bruges til forbrændinger og betændelse for at fremskynde sårheling;
- bindemiddel i fyldmaterialer i tandplejen.
Fordelen ved dette materiale er, at det er biologisk inert og kan bruges sammen med bioaktive forbindelser (enzymer, antibiotika, vækstfaktorer osv.).
polyacrylater
S alte af polyacrylsyre er polymerer af estere af denne forbindelse. I udseende ligner de paraffiner. De er karakteriseret ved følgende egenskaber:
- modstand mod fortyndede alkalier og syrer, lys og oxygen;
- dekomponering med alkaliske opløsninger observeres ved en temperatur på 80-100 °C, med dannelse af polyacrylsyre;
- når de opvarmes til over 150 °C, gennemgår de termisk ødelæggelse, polyacrylatmolekyler tværbinder, monomer (ca. 1%) og flygtige produkter frigives;
- polyacrylater er meget opløselige i monomerer, ethere, kulbrinter og acetone.
S alte af polyacrylsyre fremstilles ved emulsions- eller suspensionspolymerisation, i lille skalaproduktion ved blokpolymerisation.
Brug af polyacrylater
Disse forbindelser bruges til fremstilling af følgende materialer:
- organisk glas;
- diverse film;
- syntetiske fibre;
- malerier (emaljer, lak, harpiks);
- klæbende og imprægneringssammensætninger (emulsioner) til stoffer, papir, læder, træ.
Lakker baseret på polyacrylater har høj ydeevne:
- høj vedhæftning til metal og porøse overflader;
- gode dekorative egenskaber;
- vand, UV, vejr, alkalibestandigt;
- langtidsbevarelse af dekorative egenskaber (glans og elasticitet) - op til 10 år.
De bruges til at farve produkter som:
- biler, fly og andet udstyr;
- sorteret metal;
- plastik;
- udskrivningsprodukter;
- elektroniske industriprodukter;
- fødevareindustrien (produktion af dåser).
natriumpolyacrylat
Natriumpolyacrylat er meget opløseligt i vand og ændrer ikke sin struktur selv ved 240 °C. Denne forbindelse bruges til fremstilling af friske eller s altopløsninger for at reducere deres viskositet. Natriumpolyacrylat er i stand til at emulgere mikrokrystaller, mikrosand fra karbonater, sulfater og fosfater.
Stoffet bruges i følgende industrier:
- olieindustrien - forberedelse af borevæske;
- kemisk industri - fremstillingrengøringsmidler, kunstig sne og også som fortykningsmiddel til maling og lak;
- landbrug - gødningsproduktion;
- papir- og papirmasseindustrien - fremstilling af servietter, toiletpapir;
- fremstilling af sanitetsartikler.
Borevæsker formuleret med denne forbindelse har følgende fordele:
- lav tæthed;
- finhed;
- god syreopløselighed påkrævet ved indboring;
- modstandsdygtig over for høje temperaturer (op til 240°C);
- miljøsikkerhed.
Kosmetologi
I den kosmetiske industri bruges natriumpolyacrylat som fortykningsmiddel til fremstilling af produkter som:
- hårspray;
- brusecreme;
- cremer;
- shampoo;
- ansigtsmasker;
- badeskum.
Det unikke ved dette kosttilskuds egenskaber ligger i, at hver mindste partikel af natriumpolyacrylat svulmer i vand og skaber en følelse af fløjlsagtig og glathed på huden. Da stoffet har en silikonelignende elastomer struktur, er det et godt tekstureringsmiddel. Fordelene ved kosmetik med dens tilføjelse er, at de ikke bliver klistrede, de kan give et mat eller satin resultat. Nogle producenter tilføjer natriumpolyacrylat til farve kosmetik.
