Polyakryylihappo on ainutlaatuinen polymeeri, jolla on korkea vedenimukyky. Tämä yhdiste on biologisesti inertti, joten sitä käytetään laaj alti hygienia- ja kosmeettisten tuotteiden valmistuksessa sekä lääketieteen apumateriaalina. Polyakrylaatit (happosuolat), joilla on paremmat fysikaaliset ja mekaaniset ominaisuudet, ovat entistä laajempia.
Kuvaus
Polyakryylihappo on makromolekyylinen aine, jonka monomeerinen yksikkö on yhdiste CH2=CH-COOH (akryyli- tai propeenihappo, eteenikarboksyylihappo). Tällä polymeerillä ei ole myrkyllisyyttä, se on hyvä vesiliukoisuus ja korkea alkalinkestävyys.
Polyakryylihapon kemiallinen kaava on (C2H3COOH) . Yhdisteen rakennekaava on esitetty alla olevassa kuvassa.
Polyakryylihappo on tyypillinen heikko polyhappo. Sen makromolekyyleissä on funktionaalisia ryhmiä, joilla on kykyelektrolyyttiseen dissosiaatioon. Se näyttää kirkka alta ruske alta nesteeltä tai valkoiselta rakeiselta jauheelta.
Ominaisuudet
Polyakryylihapon tärkeimmät fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet ovat:
- Lämpötila, jossa tämä polymeeri muuttuu kiinteäksi ohittaen kiteytysvaiheen (lasimainen tila) - 106 °C.
- Kuumennettuna muodostuu anhydridejä, ja jos lämpötila ylittää 250 °C, alkaa hiilidioksidin poistumisreaktio karboksyyliryhmästä - COOH, sekä makromolekyylien silloittuminen, mikä johtaa muodostumiseen. avaruudellisen rakenteen omaavia polymeerejä ja lisääntynyt polymerointiaste.
- Tämän polymeerin suoloilla on parempi lämpöstabiilisuus. Tätä ominaisuutta käytetään vahvojen polyakryylihappooksastettujen kuitujen valmistukseen.
- Vuorovaikutuksessa alkalien kanssa (C2H3COOH) muodostaa suoloja, reaktio alkoholien - esterien kanssa.
- Liuottimissa polymeroinnin jälkeen polymeeri muuttuu kovaksi ja hauraaksi ja säilyttää nämä ominaisuudet jopa 240 °C:n lämpötilassa.
- Kun alhaisen molekyylipainon alkoholit reagoivat tämän hapon kanssa, saadaan estereitä, joilla on erilaisia tilarakenteita.
- Polymeerin ominaisuuksissa tapahtuu jyrkkä muutos funktionaalisten ryhmien erittäin alhaisella konversioasteella (vain 0,1 % etyleeniglykolia tarvitaan 50 kDa:n massaisten molekyylien silloittamiseen).
Yksi polyakryylihapon vesiliuoksen ominaisuuksista on, että kuntietyn polymeerin molekyylipainon kasvu lisää myös liuoksen viskositeettia, mikä liittyy makromolekyylien kasvuun ja niiden vaikutukseen veteen. Samaan aikaan liuoksen viskositeetti ei riipu käytetystä leikkausjännityksestä ja on vakioarvo laajalla mittausalueella, toisin kuin muut polyelektrolyyttipolymeerit. Kun liuoksen happamuus muuttuu, polyakryylihappokuidut supistuvat tai venyvät kemiallisen energian muuttuessa mekaaniseksi energiaksi.
Liukoisuus
(C2H3COOH) liukenee hyvin seuraaviin aineisiin:
- vesi;
- dietyleenidioksidi;
- metyyli- ja etyylialkoholi;
- Muurahaishappoamidi;
- dimetyyliformamidi.
Polyakryylihapon vesiliuoksella on polyelektrolyyttivaikutus (pystyy elektrolyyttiseen dissosiaatioon), joka lisääntyy lineaarisesti neutralointiasteen kasvaessa.
Aine on liukenematon seuraaviin yhdisteisiin:
- akryylihappomonomeeri;
- asetoni;
- etoksietaani;
- hiilivedyt.
Kationisten liuosten ja pinta-aktiivisten aineiden kanssa aine voi muodostaa liukenemattomia suoloja.
Vastaanota
Polyakryylihapon synteesi suoritetaan polymeroimalla monomeeri. Reaktio tapahtuu vesipitoisessa väliaineessa, johon lisätään silloitusainetta, tai orgaanisissa liuottimissa. Sekoitus suoritetaan yleensä melareaktorissa ja laitteiston pinnallajäähdytetään 70 °C:seen nestemäisellä kylmäaineella. Lopputuote on geeli - hydrofiilinen polymeeri, joka imee aktiivisesti kosteutta.
Vakaampi vesipitoinen hapon liuos voidaan saada käyttämällä vetyperoksidia ja lisäämällä pieni määrä para-dihydroksibentseeniä natriumtioglykolaatin kanssa, jota käytetään molekyylipainon säätelyyn. Reaktion lopputuotetta käytetään hammaslääketieteessä.
Polyakryylihapon käyttö
Tätä polymeeriä käytetään laajimmin superabsorbenttina (nesteen t alteenottamiseksi ja pidättämiseksi) vauvojen ja aikuisten vaipan täyteaineissa, terveyssiteissä, kertakäyttövaippoissa ja muissa vastaavissa tuotteissa.
Muita polyakryylihapon käyttöalueita ovat:
- maatalous on maanparannusmateriaali;
- teollisuus - kolloidisten liuosten stabilointiaineet ja flokkulantit;
- parkitus ja tekstiilien valmistus - aineet, jotka vähentävät sähköistystä nahankäsittelyssä ja kuidun valmistuksessa;
- elektroniikka - liitoskomponentti litiumioniakuissa;
- teollinen - jäähdytys- ja ilmastointijärjestelmissä saostuman estäjänä ja homogeenisuuskomponenttina (voimalaitokset, teräs- ja öljynjalostamot, lannoitteet).
Tätä ainetta käytetään myös lisäaineena kalvojen valmistuksessa, jotka parantavat niiden värjäytymistä ja kiinnittymistämuiden materiaalien kanssa.
Lääketiede
Happoa ja sen suoloja käytetään lääketieteessä seuraaviin tarkoituksiin:
- vaikuttavien aineiden kantaja;
- hemostaattisten voiteiden, kudottujen ja kuitukangasmateriaalien komponentti, jota käytetään palovammoihin ja tulehduksiin haavan paranemisen nopeuttamiseksi;
- sideaine hammaslääketieteessä.
Tämän materiaalin etuna on, että se on biologisesti inertti ja sitä voidaan käyttää yhdessä bioaktiivisten yhdisteiden (entsyymit, antibiootit, kasvutekijät jne.) kanssa.
Polyakrylaatit
Polyakryylihapon suolat ovat tämän yhdisteen esterien polymeerejä. Ulkonäöltään ne muistuttavat parafiineja. Niille on ominaista seuraavat ominaisuudet:
- kestävyys laimennettuja emäksiä ja happoja, valoa ja happea vastaan;
- hajoaminen alkaliliuoksilla havaitaan lämpötilassa 80–100 °C, jolloin muodostuu polyakryylihappoa;
- kuumennettaessa yli 150 °C:een ne tuhoutuvat termisesti, polyakrylaattimolekyylit silloittuvat, monomeeriä (noin 1 %) ja haihtuvia aineita vapautuu;
- polyakrylaatit liukenevat hyvin monomeereihin, eettereihin, hiilivetyihin ja asetoniin.
Polyakryylihapon suoloja valmistetaan emulsio- tai suspensiopolymeroinnilla, pienimuotoisessa tuotannossa lohkopolymeroinnilla.
Polyakrylaattien käyttö
Näitä yhdisteitä käytetään seuraavien materiaalien valmistukseen:
- orgaaninen lasi;
- eri elokuvat;
- synteettiset kuidut;
- maalausmateriaalit (emalit, lakat, hartsit);
- liima- ja kyllästyskoostumukset (emulsiot) kankaille, paperille, nahalle, puulle.
Polyakrylaatteihin perustuvilla lakoilla on korkea suorituskyky:
- korkea tarttuvuus metalliin ja huokoisiin pintoihin;
- hyvät koristeelliset ominaisuudet;
- veden, UV:n, sään, alkalinkestävä;
- koristeellisten ominaisuuksien (kiilto ja elastisuus) pitkäaikainen säilyminen - jopa 10 vuotta.
Niitä käytetään värjäämään tuotteita, kuten:
- autot, lentokoneet ja muut varusteet;
- lajiteltu metalli;
- muovit;
- painotuotteet;
- elektroniikkateollisuuden tuotteet;
- elintarviketeollisuus (tölkkien tuotanto).
Natriumpolyakrylaatti
Natriumpolyakrylaatti liukenee hyvin veteen eikä muuta rakennettaan edes 240 °C:ssa. Tätä yhdistettä käytetään tuoreiden tai suolaliuosten valmistuksessa niiden viskositeetin vähentämiseksi. Natriumpolyakrylaatti pystyy emulgoimaan mikrokiteitä, mikrohiekkaa karbonaateista, sulfaateista ja fosfaateista.
Ainetta käytetään seuraavilla teollisuudenaloilla:
- öljyteollisuus - porausnesteen valmistelu;
- kemianteollisuus - valmistuspesuaineet, tekolumet ja myös maalien ja lakkojen sakeuttamisaineena;
- maatalous - lannoitteiden tuotanto;
- paperi- ja selluteollisuus - lautasliinojen, wc-paperin valmistus;
- saniteettituotteiden valmistus.
Tätä yhdistettä sisältävillä porausnesteillä on seuraavat edut:
- matala tiheys;
- hienollisuus;
- hyvää happoliukoisuutta vaaditaan porattaessa;
- korkean lämpötilan kestävä (jopa 240 °C);
- ympäristöturvallisuus.
Kosmetologia
Kosmetiikkateollisuudessa natriumpolyakrylaattia käytetään sakeuttajana seuraavien tuotteiden valmistuksessa:
- hiuslakka;
- suihkugeelit;
- voiteet;
- shampoo;
- kasvonaamarit;
- kylpyvaahto.
Tämän lisäaineen ominaisuuksien ainutlaatuisuus piilee siinä, että jokainen pieninkin natriumpolyakrylaatin hiukkanen turpoaa vedessä ja luo iholle samettisen ja sileän tunteen. Koska aineella on silikonimainen elastomeerirakenne, se on hyvä teksturointiaine. Kosmetiikan etuja sen lisäyksellä on, että ne eivät muutu tahmeiksi, ne voivat antaa matta- tai satiinisen tuloksen. Jotkut valmistajat lisäävät natriumpolyakrylaattia värikosmetiikkaan.
