POLYAKRYLÁT SODNÝ (C3H3NAO2) N: STRUKTURA, VLASTNOSTI, POUŽITÍ, RIZIKA - CHEMIE - 2025

Polyakrylát sodný je organická sloučenina o vysoké molekulové hmotnosti, vytvořené spojením mnoha jednotek nebo kusů menší sloučeniny, akrylátem sodným. Molekulární vzorec polyakrylátu sodného je (C ₃ H ₃ NaO ₂) _n, a rozšířený vzorec jeho monomeru je -CH ₂ -CH (COONa) -.

Polyakrylát sodný má mnoho stejných opakujících se kusů. To je aniontový polyelektrolyt, protože to má mnoho anionty karboxylátu COO ^-, které jsou záporně nabité. To mu dává hlavní fyzikálně-chemické vlastnosti a zvýhodňuje jeho mnoho použití.

Vzorec monomeru nebo opakujícího se kusu polyakrylátového polymeru sodného, ​​kde n představuje počet opakování. Muso. Zdroj: Wikimedia Commons.

Má velkou afinitu k vodě. Absorbuje ho velmi snadno a vytváří gel. Absorbuje všechny typy tekutin nebo vodných roztoků. Díky této vlastnosti se používá například v jednorázových plenkách a hygienických vložkách.

Používá se také v obalech pro průmysl čerstvých potravin k absorpci přebytečné vody, kterou mohou produkovat.

Vzhledem k velkému množství negativních nábojů se ^- COO ^- používá v pracích prostředcích, které pomáhají suspendovat částice nečistot. Funguje také v průmyslových procesech, kde je třeba zachytit pozitivní kovové ionty, jako je vápník, hliník a hořčík.

Polyakrylát sodný není toxický, ale je velmi důležité jej nepožívat, protože může absorbovat vodu ze slin, zvětšit jeho objem a způsobit udušení.

Chemická struktura

Polyakrylát sodný je polymer, takže se skládá z mnoha jednotlivých kusů a spojených dohromady. Takové kousky, kusy nebo jednotky se nazývají monomery.

Polyakrylát sodný je vytvářen spojením mnoha molekul akrylátu sodného. Když se spojí, kusy akrylátu sodného ztratí dvojnou vazbu.

Z tohoto důvodu má polyakrylát sodný strukturu bez dvojných vazeb, k níž je připojeno mnoho karboxylátových aniontů ^- COO ^- a mnoho iontů Na ⁺ sodíku.

Protože má tolik aniontových skupin ^- COO ^{- říká} se, že je to polyelektrolyt.

Monomer nebo jednotlivý kus polyakrylátu sodného má řetězec dvou atomů uhlíku a k němu je připojena skupina -COO ^- Na ⁺, jak je uvedeno níže: –CH ₂ –CH (COO ^- Na ⁺) -.

Struktura monomeru polyakrylátu sodného. Tečkované čáry označují vazby s jinými monomery shodnými s tímto. Edgar181. Zdroj: Wikimedia Commons.

Množství monomerů se může pohybovat od několika desítek do několika stovek.

Z tohoto důvodu je n vloženo do polymerního vzorce, protože n symbolizuje počet monomerů a toto číslo se může měnit podle toho, co chce výrobce polymeru.

Nomenklatura

-Polyakrylát sodný

-Sodná sůl kyseliny polyakrylové

- sodná sůl polymeru kyseliny akrylové

- sodná sůl homopolymeru kyseliny 2-propenové (homopolymer znamená, že se jedná o homogenní polymer nebo že je tvořen mnoha jednotkami jediného typu molekuly)

Vlastnosti

Fyzický stav

Bílý pevný prášek nebo granule.

Molekulární váha

Závisí to na počtu monomerů, které tvoří polymer. Komerčně se vyrábí polyakrylát sodný s molekulovou hmotností například 1200, 2100, 8000 a 15000.

Hustota

1,32 g / ml při 25 ° C

pH

6-9

Rozpustnost

Velmi rozpustný ve vodě.

Chemické vlastnosti

Polyakrylát sodný má vysokou afinitu k vodě. Vodné roztoky polyakrylátu sodného jsou vysoce viskózní a vykazují vysokou přísnost.

Je to extrémně savý polymer, zejména vody nebo vodných tekutin. Rychlost absorpce vody je velmi vysoká.

Voda je snadno přitahována k tomuto polymeru, který se po absorpci mění na gel. A má velmi vysokou schopnost zadržovat absorbovanou vodu.

To vše je vysvětleno, protože vodík ve vodě tvoří vazebné můstky s karboxylátovým aniontem ^- COO ^- polymeru. Polarita vody a karboxylátové skupiny zvýhodňuje tyto vodíkové vazby: –C - O- - -H - O - H.

Polyakrylát sodný také stabilizuje emulze typu olej ve vodě. Části polyakrylátové molekuly, které se vztahují k oleji-CH ₂ -CH- váží na ní a iontového nebo souvisejících s vodou částí -COO ^- Na ⁺ zůstanou v ní. Kapičky oleje tak zůstávají ve vodě stabilní.

Další z jeho charakteristik je to, že díky velkému množství karboxylátových aniontů ^- COO ^- polyakrylát sodný může snadno přitahovat pozitivní ionty nebo kovové kationty, jako je Ca2 ⁺, hořčík Mg2 ⁺ nebo Al3 ⁺. Snadno se k nim připojí a nepustí.

Není toxický ani znečišťující a je biologicky rozložitelný.

Získání

Pro získání polyakrylát sodný, kyselina akrylová CH ₂ = CH-COOH, a hydroxidu sodného NaOH se nechá reagovat nejprve, aby se získala sodná akrylát CH ₂ = CH-COO ^- Na ⁺.

Ten se podrobí zahřívání v přítomnosti amonium persulfát (NH ₄) ₂ S ₂ O ₈ pro urychlení polymerace, kde každá molekula akrylátem sodným je připojena k druhému pomocí dvojnou vazbu.

Získaný roztok obsahuje polyakrylát sodný. Potom se za určitých podmínek odpařením získá suchý polymer.

Aplikace

Jako absorbent v různých aplikacích

Polyakrylát sodný se používá jako superabsorbent v několika široce používaných produktech. Jeden gram tohoto polymeru může absorbovat 300 až 1000 gramů čisté vody.

Používá se například v jednorázových plenkách, hygienických vložkách, kojících polštářcích a jiných domácích potřebách. V těchto případech účinně absorbuje vodné tělesné tekutiny, jako je moč nebo krev.

Používá se také k zabránění úniku tekutin jejich tuhnutím. Umožňuje vám vypořádat se s tělními tekutinami tak, že je zachytíte v suchém polotuhém gelu, což usnadní jejich likvidaci.

V nemocnicích a na klinikách se používá pro řízení rozlitých látek a v lahvích pro odsávání tekutin. To umožňuje úsporu na prádle, méně rozpaků pro pacienty a snížení prokluzu a shonu pro jejich zdravotnické pracovníky.

V čisticích prostředcích a v prádle

Polyakrylát sodný slouží jako zahušťovadlo v roztokech chlornanu, které se používají v bělicích směsích.

Je také součástí detergentních směsí, protože během praní působí jako dispergační prostředek pro částice nečistot, udržuje je v suspenzi, zvyšuje bělost a zlepšuje celkovou čisticí účinnost detergentů.

Je to způsobeno množstvím negativních nebo aniontových nábojů, které pomáhají suspendovat částice nečistot, díky čemuž je nejúčinnější v granulárních nebo práškových pracích prostředcích a mytí při alkalickém (tj. Zásaditém) pH.

Prací prostředky obsahují polyakrylát sodný, což jim umožňuje lépe prát oblečení. Autor: Frank Habel. Zdroj: Pixabay.

V potravinářském průmyslu

Je široce používán jako zahušťovadlo a přípravek, který využívá jeho fyzikálně-chemické vlastnosti.

Například se používá jako dispergační činidlo pro minerální pigmenty nebo plniva, jako je uhličitan vápenatý nebo kaolin, při výrobě papíru nebo lepenky, které přicházejí do styku se všemi druhy potravin, s výjimkou použití ve styku s kojeneckou výživou nebo mateřským mlékem.

Slouží také jako absorbent tekutin v materiálech, které přicházejí do styku s potravinami. Pohlcuje přebytečnou vodu ze všech druhů čerstvých potravin, jako je kuře, ryby, maso, zelenina a ovoce.

Balení čerstvých potravin může obsahovat polyakrylát sodný, který absorbuje vodu, kterou mohou uvolňovat. Autor: Shutterbug75. Zdroj: Pixabay.

V průmyslových odvětvích vyrábějících cukr umožňuje jeho použití během odpařování vody z řepy nebo šťávy z cukrové třtiny zachycení kovových iontů a tím i řízení tvorby minerálních inkrustací v zařízení.

Ve zkušenostech zlepšit regeneraci zbytkového oleje

V ropném průmyslu se v současné době používá ve spojení s jinými akrylovými polymery pro zahuštění vody vstřikované do některých studní a pro podporu účinného odstraňování zbytkového oleje pro regeneraci.

Kromě toho byl polyakrylát sodný použit v testech, aby se zabránilo srážení vápníku a hořčíku, a tím se zabránilo znečištění zařízení během získávání oleje z jamek pro zaplavení polymerem.

V plastikářském průmyslu

Polyakrylát sodný se často přidává do polyvinylchloridu nebo plastu z PVC (polyVinylchloridu) jako modifikátor houževnatosti a pomoc při zpracování.

Trubky z PVC používané při stavbě domů a budov mohou obsahovat polyakrylát sodný, aby se zvýšila jejich odolnost. Autor: Pisauikan. Zdroj: Pixabay.

Mezi vlastnosti, které musí mít, aby splňoval tyto funkce, je to, že má určitou nemísitelnost (nemíchání) s jiným polymerem, aby vytvořily malé nezávislé oblasti.

Současně musí generovat některé silné mezifázové vazby s bází nebo matricovým polymerem, aby umožnil dobrý přenos napětí přes tyto vazby.

Pokud je modifikátor rázu příliš kompatibilní nebo mísitelný, nezlepší to rázovou odolnost, ale pokud je zcela nekompatibilní, ztrácí základní sloučenina svou pevnost nebo houževnatost.

Z tohoto důvodu je v této aplikaci užitečný polyakrylát sodný.

V různých aplikacích

Polyakrylát sodný se používá v průmyslu buničiny a papíru jako dispergační činidlo.

Je to kvůli jeho schopnosti sekvestrovat nebo zachytit (a neuvolnit) škodlivé multivalentní (tj. Více nabité) kationty, jako je hliník Al ³⁺ a vápník Ca ²⁺, které s nimi komplexují.

Je odolný vůči vysokému pH, vysokým teplotám a vysokým střižným nebo střižným silám. Pokud jsou však multivalentní kationty ve vysoké koncentraci, mohou srážet polyakrylát a způsobit jeho ztrátu účinnosti.

Používá se také v kosmetickém průmyslu jako zahušťovadlo a emulgátor.

Díky své schopnosti absorbovat vodu rychle se používá jako blokátor vody v optických kabelech. Jedná se o kabely používané k přenosu internetového a telefonního signálu.

Uvnitř kabelů z optických vláken je polyakrylát sodný, který absorbuje veškerou vlhkost, která je může proniknout a zabránit poškození. Autor: Planet fox. Zdroj: Pixabay.

Polyakrylát sodný je ten, který vyplňuje chladné gelové obaly, které se používají k léčbě bolesti způsobené úrazy nebo zraněním nebo k přepravě léků nebo květin.

Chladný gelový vak používaný k úlevě od sportovních zranění. yamada kazuyuki z Higashi-betsuinu, Japonsko. Zdroj: Wikimedia Commons.

S polyakrylátem sodným se vyrábějí malé panenky, které se při ponechání ve vodě rozšiřují nebo zvyšují.

Rizika

Přestože polyakrylát sodný není toxický, po požití jeho granulí orálně způsobí, že se expandují v kontaktu se slinami.

V důsledku toho je požití významné riziko, protože může způsobit ucpání dýchacích cest. To znamená, že může bránit dýchání. Na druhé straně, pokud je vdechován v malém množství, nestačí k tomu, aby způsobil překážku, dráždí dýchání v důsledku jeho sušicích vlastností.

Polyakrylát sodný se stále častěji používá v lékařských a pečovatelských domovech, je umístěn do lahví s močí vedle pacientů, což způsobuje riziko, že ho mohou zmatení starší pacienti.

Z tohoto důvodu musí být tyto typy pacientů průběžně sledovány.

Nedráždí pokožku. Není hořlavý.

Reference

1. Bajpai, P. (2015). Buničina a papírové chemikálie. Polyakrylátové soli. V celulózovém a papírenském průmyslu. Obnoveno z sciposedirect.com.
2. Wypych, G. (2017). Zápach ve vztahu k různým polymerům. Polyakrylát. V Příručce zápachů z plastů (druhé vydání). Obnoveno z sciposedirect.com.
3. Burckett St Laurent, J. (2007). Praní textilu. Polymery. V Příručce pro čištění / dekontaminaci povrchů. Obnoveno z sciposedirect.com.
4. Wickstone, L. a kol. (2018). Nebezpečí zadušení při požití přípravku Vernagel. Ann R Coll Surg Engl 2018; 100: e176-e177. Obnoveno z ncbi.nlm.nih.gov.
5. Wypych, G. (2015). Principy tepelné degradace. Polyakrylát. Při degradaci a stabilizaci PVC. Obnoveno od sciusalirect.
6. Medina-Torres, L. a kol. (2014). Reologie polyakrylátu sodného jako emulgátoru používaného v kosmetických emulzích. Industrial & Engineering Chemistry Research 2014, 53, 47, 18346-18351. Obnoveno z pubs.acs.org.
7. Chemická kniha. (2016). Polyakrylát sodný. Obnoveno z webu chemická kniha.com.
8. SCCO. (2019). Superabsorpční polymer (SAP). Obnoveno z webu sapgel.com.