NĀTRIJA POLIAKRILĀTS (C3H3NAO2) N: STRUKTŪRA, ĪPAŠĪBAS, LIETOJUMS, RISKI - ĶĪMIJA - 2025

Nātrija poliakrilāta ir organisks savienojums lielmolekulārus, apvienojoties daudzām vienībām vai gabalos mazāku savienojuma, nātrija akrilāta veidojas. Molekulārā formula nātrija poliakrilāta ir (C ₃ H ₃ nao ₂ ) _n , un paplašinātā formula tās monomēra ir -CH ₂ -CH (COONa) -.

Nātrija poliakrilātam ir daudz atkārtojošu gabalu. Tā ir anjonu Polyelectrolyte, jo tas ir daudz anjoni karboksilāts COO ^- , kas ir negatīvi uzlādēts. Tas ir tas, kas tam piešķir galvenās fizikāli ķīmiskās īpašības un dod priekšroku tā daudzajiem lietojumiem.

Nātrija poliakrilāta polimēra monomēra vai atkārtojoša gabala formula, kur n ir atkārtotu reižu skaits. Muso. Avots: Wikimedia Commons.

Tam ir liela afinitāte pret ūdeni. Tas to ļoti viegli absorbē, veidojot želeju. Absorbē visu veidu šķidrumus vai ūdens šķīdumus. Šis īpašums ļauj to izmantot, piemēram, vienreizējās lietošanas autiņos un higiēniskās paketes.

To izmanto arī iesaiņojumā svaigas pārtikas rūpniecībai, lai absorbētu lieko ūdeni, ko tie var saražot.

Sakarā ar lielu daudzumu negatīvu maksas, COO ^- izmanto mazgāšanas līdzekļos, lai palīdzētu apturēt netīrumu daļiņas. Tas darbojas arī rūpniecības procesos, kur ir nepieciešams ieslodzīt pozitīvos metāla jonus, piemēram, kalciju, alumīniju un magniju.

Nātrija poliakrilāts nav toksisks, taču ir ļoti svarīgi to nedzert, jo tas var absorbēt ūdeni no siekalām, palielināt tā daudzumu un izraisīt nosmakšanu.

Ķīmiskā struktūra

Nātrija poliakrilāts ir polimērs, tāpēc tas sastāv no daudziem atsevišķiem gabaliem, kas ir vienādi un savienoti kopā. Šādus gabalus, gabalus vai vienības sauc par monomēriem.

Nātrija poliakrilātu ģenerē daudzu nātrija akrilāta molekulu savienojums. Pēc pievienošanās nātrija akrilāta gabali zaudē dubultā saiti.

Šī iemesla dēļ nātrija poliakrilātam ir struktūra bez divkāršām saitēm, pie kuriem ir piesaistīti daudzi karboksilāta anjoni –COO ^- un daudzi nātrija Na ⁺ joni .

Tā kā tajā ir tik daudz anjonu grupu - CO, ^tas tiek uzskatīts par polioelektrolītu.

Monomērs vai indivīds gabals no nātrija poliakrilāta ir ķēdi tos divus oglekļa atomus un grupu -COO ^- Na ⁺ piestiprināta pie tā, kā norādīts zemāk: CH ₂ -CH (COO ^- Na ⁺ ) -.

Nātrija poliakrilāta monomēra struktūra. Punktētās līnijas norāda saites ar citiem monomēriem, kas ir identiski šim. Edgar181. Avots: Wikimedia Commons.

Monomēru daudzums var mainīties no dažiem desmitiem līdz vairākiem simtiem.

Šī iemesla dēļ polimēru formulā tiek ievietots n, jo n simbolizē monomēru skaitu, un šis skaitlis var mainīties atkarībā no tā, ko vēlas polimēru ražotājs.

Nomenklatūra

-Nātrija poliakrilāts

- poliakrilskābes nātrija sāls

-Akrilskābes polimēra nātrija sāls

-2-propēnskābes homopolimēra nātrija sāls (homopolimērs nozīmē, ka tas ir viendabīgs polimērs vai ka tas sastāv no daudzām viena veida molekulu vienībām)

Īpašības

Fiziskais stāvoklis

Balts ciets pulveris vai granulas.

Molekulārais svars

Tas ir atkarīgs no monomēru skaita, kas veido polimēru. Nātrija poliakrilātu ar molekulmasu, piemēram, 1200, 2100, 8000 un 15000, ražo komerciāli.

Blīvums

1,32 g / ml 25 ° C temperatūrā.

pH

6.-9

Šķīdība

Ļoti labi šķīst ūdenī.

Ķīmiskās īpašības

Nātrija poliakrilātam ir augsta afinitāte pret ūdeni. Nātrija poliakrilāta ūdens šķīdumi ir ļoti viskozi un ar augstu stingrību.

Tas ir īpaši absorbējošs polimērs, it īpaši no ūdens vai ūdens šķidrumiem. Tā ūdens absorbcijas ātrums ir ļoti augsts.

Ūdens tiek viegli piesaistīts šim polimēram, kurš absorbēts pārvēršas par gēlu. Un tam ir ļoti liela spēja noturēt absorbēto ūdeni.

Tas viss ir paskaidrots, jo ūdeņradis ūdens formās Bonding tiltiem ar karboksilgrupu anjonu -COO ^- polimēra. Ūdens polaritāte un karboksilāta grupa veicina šīs ūdeņraža saites: –C - O- - -H - O - H.

Nātrija poliakrilāts arī stabilizē emulsijas eļļā ūdenī. Poliakrilāta molekulas daļas, kas saistītas ar eļļu –CH _{2 –} CH–, saistās ar to, un jonu vai ar ūdeni saistītās daļas –COO ^– Na ^{+ tajā} paliek. Tādējādi eļļas pilieni ūdenī paliek stabili.

Vēl viens tā īpašībām ir tā, ka, pateicoties tās lielu daudzumu karboksilāts anjoni -COO ^- nātrija poliakrilāta var viegli piesaistīt pozitīvie joni vai metāla katjonus, piemēram, kalcija Ca ²⁺ , magnija Mg ²⁺ vai alumīnija Al ³⁺ . Tas viņiem viegli pievienojas un neatlaiž.

Tas nav toksisks vai piesārņojošs, un ir bioloģiski noārdāms.

Iegūšana

Lai iegūtu nātrija poliakrilāta, akrilskābes CH ₂ = CH-COOH un nātrija hidroksīds NaOH tiek pakļauti reakcijai pirmkārt , lai iegūtu nātrija akrilāta CH ₂ = CH-COO ^- Na ⁺ .

Pēdējais ir pakļauts sildot klātbūtnē amonija persulfate (NH ₄ ) ₂ S ₂ O ₈ , lai paātrinātu polimerizācijas reakciju, kur katrs molekula no nātrija akrilāta ir piestiprināta uz nākamo, izmantojot dubultsaiti.

Iegūtais šķīdums satur nātrija poliakrilātu. Tad, iztvaicējot noteiktos apstākļos, iegūst sausu polimēru.

Lietojumprogrammas

Kā absorbents dažādos lietojumos

Nātrija poliakrilāts tiek izmantots kā superabsorbents vairākos plaši izmantotajos produktos. Viens grams šī polimēra var absorbēt 300 līdz 1000 gramus tīra ūdens.

Piemēram, to izmanto vienreizējās lietošanas autiņbiksītēs, higiēniskās paketes, zīdīšanas spilventiņos un citos mājsaimniecības priekšmetos. Šajos gadījumos tas efektīvi absorbē ķermeņa ūdens šķidrumus, piemēram, urīnu vai asinis.

To izmanto arī, lai novērstu šķidruma izšļakstīšanos, tos sacietējot. Tas ļauj tikt galā ar ķermeņa šķidrumiem, ieslodzot tos sausā, pusšķidrā želejā, padarot to vieglāku iznīcināšanu.

Slimnīcās un klīnikās to izmanto noplūžu novēršanai un pudelēs šķidrumu iesūkšanai. Tas ļauj ietaupīt veļu, mazāk apgrūtina pacientus un samazina slīdēšanas un grūstīšanās veselības aprūpes profesionāļiem.

Tīrīšanas līdzekļos un veļā

Nātrija poliakrilāts kalpo kā sabiezinātājs hipohlorīta šķīdumos, kurus izmanto balināšanas maisījumos.

Tas ir arī mazgāšanas līdzekļu sastāva sastāvdaļa, jo veļas mazgāšanas laikā tas darbojas kā netīrumu daļiņu disperģents, noturot tos suspensijā, palielinot baltumu un uzlabojot mazgāšanas līdzekļu vispārējo tīrīšanu.

Tas ir saistīts ar vairākkārtējiem negatīvajiem vai anjonajiem lādiņiem, kas palīdz suspendēt netīrumu daļiņas, padarot to visefektīvāko granulu vai pulvera mazgāšanas līdzekļos un mazgājot sārmainā (t.i., pamata) pH.

Mazgāšanas līdzekļi satur nātrija poliakrilātu, kas ļauj tiem labāk mazgāt drēbes. Autors: Frenks Habels. Avots: Pixabay.

Pārtikas rūpniecībā

Tas tiek plaši izmantots kā biezinātājs un sagatavošanas līdzeklis, izmantojot tā fizikāli ķīmiskās īpašības.

Piemēram, to izmanto kā disperģētāju minerālu pigmentiem vai pildvielām, piemēram, kalcija karbonātam vai kaolīnam, papīra vai kartona ražošanā, kas nonāk saskarē ar visu veidu pārtiku, izņemot lietošanai saskarē ar mākslīgajiem maisījumiem zīdaiņiem vai mātes pienu.

Tas kalpo arī kā šķidruma absorbētājs materiālos, kas nonāk saskarē ar pārtiku. Tas absorbē lieko ūdeni no visa veida svaigiem ēdieniem, piemēram, vistas, zivīm, gaļas, dārzeņiem un augļiem.

Svaigu ēdienu iepakojumos var būt nātrija poliakrilāts, lai absorbētu ūdeni, ko tie var atbrīvot. Autors: Shutterbug75. Avots: Pixabay.

Cukura ražošanas nozarēs tā izmantošana ūdens iztvaicēšanas laikā no biešu vai cukurniedru sulām ļauj notvert metāla jonus un tādējādi kontrolēt minerālu iesūkšanās veidošanos iekārtās.

Pieredze, kā uzlabot atlikušās eļļas reģenerāciju

Naftas rūpniecībā to pašlaik izmanto kopā ar citiem akrila polimēriem, lai sabiezinātu dažās akās ievadīto ūdeni un sekmētu efektīvu atlikušās eļļas atdalīšanu reģenerācijai.

Turklāt testos ir izmantots nātrija poliakrilāts, lai novērstu kalcija un magnija izgulsnēšanos un tādējādi novērstu aprīkojuma aizsērēšanu eļļas atgūšanas laikā no polimēru applūstošajām akām.

Plastmasas rūpniecībā

Nātrija poliakrilātu bieži pievieno polivinilhlorīda vai PVC (PolyVinyl Chloride) plastmasai kā triecienizturības modifikatoru un apstrādes palīglīdzekli.

PVC caurules, ko izmanto māju un ēku celtniecībā, var saturēt nātrija poliakrilātu, lai palielinātu to pretestību. Autors: Pisauikan. Avots: Pixabay.

Starp raksturlielumiem, kas tai jāveic, lai izpildītu šīs funkcijas, ir neliela nesajaukšanās (nesajaukšanās) ar otru polimēru, veidojot mazus, neatkarīgus laukumus.

Tajā pašā laikā tai jārada dažas spēcīgas interfeisa saites ar pamatni vai matricas polimēru, lai caur šīm saitēm būtu iespējama laba stresa pārnešana.

Ja trieciena pārveidotājs ir pārāk saderīgs vai viegli sajaucams, tas neuzlabo triecienizturību, bet, ja tas ir pilnīgi nesaderīgs, bāzes savienojums zaudē izturību vai izturību.

Šī iemesla dēļ nātrija poliakrilāts ir noderīgs šajā lietojumprogrammā.

Dažādās lietojumprogrammās

Nātrija poliakrilāts tiek izmantots celulozes un papīra rūpniecībā kā disperģents.

Tas ir saistīts ar spēju komplektēt ar tiem sekvesēt vai notvert (un neatbrīvo) no kaitīgiem daudzvērtīgiem (t.i., daudzuzlādētiem) katjoniem, piemēram, alumīnija Al ³⁺ un kalcija Ca ²⁺ .

Tas ir izturīgs pret augstu pH, augstu temperatūru un lielu bīdes vai bīdes spēku. Tomēr, ja daudzvērtīgie katjoni ir lielā koncentrācijā, tie var nogulsnēt poliakrilātu, izraisot tā efektivitātes samazināšanos.

To izmanto arī kosmētikas rūpniecībā kā biezinātāju un emulgatoru.

Sakarā ar spēju ātri absorbēt ūdeni, tas tiek izmantots kā ūdens bloķētājs optisko šķiedru kabeļos. Tie ir kabeļi, ko izmanto interneta un telefona signāla pārraidīšanai.

Optisko šķiedru kabeļu iekšpusē ir nātrija poliakrilāts, kas absorbē visu mitrumu, kas var iekļūt tajos, un novērš bojājumus. Autors: planētas lapsa. Avots: Pixabay.

Nātrija poliakrilāts aizpilda aukstā želejas iepakojumus, ko lieto sāpju, ko izraisa sitieni vai ievainojumi, vai zāļu vai ziedu pārvadāšanai.

Aukstā gēla maisiņš, ko izmanto, lai mazinātu sāpes no sporta traumām. yamada kazuyuki no Higashi-betsuin, Japāna. Avots: Wikimedia Commons.

Izmantojot nātrija poliakrilātu, tiek izgatavotas mazas lelles, kuras, paplašinoties vai palielinoties, palielinās apjomā, ja tās atstāj mērcēt ūdenī.

Riski

Kaut arī nātrija poliakrilāts nav toksisks, norijot perorāli, granulas nonāk to saskarē ar siekalām.

Līdz ar to tā norīšana ir būtisks risks, jo tas var izraisīt elpceļu aizsprostojumu. Tas nozīmē, ka tas var kavēt elpošanu. No otras puses, ja tas tiek ieelpots mazos daudzumos, kas nav pietiekami, lai radītu aizsprostojumu, tas žāvējošo īpašību dēļ kairina elpošanu.

Nātrija poliakrilātu arvien vairāk izmanto medicīnas un geriatrijas nodaļās, ievietojot urīna pudelēs blakus pacientiem, padarot risku, ka sajaukti vecāka gadagājuma pacienti to var norīt.

Šī iemesla dēļ šāda veida pacienti ir nepārtraukti jāuzrauga.

Tas nekairina ādu. Tas nav viegli uzliesmojošs.

Atsauces

1. Bajpai, P. (2015). Celulozes un papīra ķimikālijas. Poliakrilāta sāļi. Celulozes un papīra rūpniecībā. Atgūts no vietnes sciencedirect.com.
2. Wypych, G. (2017). Smarža attiecībā uz dažādiem polimēriem. Poliakrilāts. Rokasgrāmatā par smakām plastmasas materiālos (otrais izdevums). Atgūts no vietnes sciencedirect.com.
3. Burckett St Laurent, J. (2007). Tekstilizstrādājumu mazgāšana veļas mazgāšanā. Polimēri. Rokasgrāmatā par virsmu tīrīšanu / dekontamināciju. Atgūts no vietnes sciencedirect.com.
4. Wickstone, L. et al. (2018). Vernagela norīšanas izraisīts nosmakšanas risks. Ann R Coll Surg Engl 2018; 100: e176-e177. Atgūts no ncbi.nlm.nih.gov.
5. Wypych, G. (2015). Termiskās noārdīšanās principi. Poliakrilāts. PVC noārdīšanās un stabilizācija. Atgūts no zinātniskās tiešās darbības.
6. Medina-Torres, L. et al. (2014). Nātrija poliakrilāta kā emulgatora, kas izmantots kosmētiskajās emulsijās, reoloģija. Rūpniecības un inženierzinātņu ķīmijas pētījumi 2014, 53, 47, 18346-18351. Atgūts no pubs.acs.org.
7. Ķīmiskā grāmata. (2016). Nātrija poliakrilāts. Atgūts no chemicalbook.com.
8. SCCO. (2019. gads). Superabsorbenta polimērs (SAP). Atgūts no sapgel.com.