POLIACRILAT DE SODIU (C3H3NAO2) N: STRUCTURĂ, PROPRIETĂȚI, UTILIZĂRI, RISCURI - CHIMIE - 2025

Poliacrilat de sodiu este un compus organic cu greutate moleculară ridicată format prin unirea multor unități sau piese dintr - un compus mai mic, acrilat de sodiu. Formula moleculară de poliacrilat de sodiu este (C ₃ H ₃ NaO ₂ ) _n , iar formula extinsă a monomerului său este -CH ₂ - CH (COONa) -.

Poliacrilatul de sodiu are multe bucăți care se repetă la fel. Este un polielectrolit anionic , deoarece acesta are mulți anioni carboxilat -COO ^- , care sunt încărcate negativ. Acest lucru îi conferă principalele sale proprietăți fizico-chimice și favorizează numeroasele sale utilizări.

Formula monomerului sau a piesei care se repetă din polimerul de poliacrilat de sodiu, unde n reprezintă numărul de repetări. Muso. Sursa: Wikimedia Commons.

Are o mare afinitate pentru apă. O absoarbe foarte ușor, formând un gel. Absoarbe toate tipurile de lichide sau soluții apoase. Această proprietate o face folosită, de exemplu, în scutece de unică folosință și șervețele sanitare.

De asemenea, este utilizat în ambalaje pentru industria alimentară proaspătă pentru a absorbi excesul de apă pe care acestea le pot produce.

Datorită cantității mari de sarcini negative, –COO ^- este utilizat în detergenți pentru a ajuta la suspendarea particulelor de murdărie. De asemenea, funcționează în procese industriale în care este necesar să capteze ioni metalici pozitivi, cum ar fi calciul, aluminiul și magneziul.

Poliacrilatul de sodiu nu este toxic, dar este foarte important să nu-l ingeți, deoarece poate absorbi apa din salivă, crește volumul și provoacă sufocarea.

Structura chimică

Poliacrilatul de sodiu este un polimer, deci este alcătuit din multe bucăți individuale toate la fel și unite între ele. Astfel de bucăți, bucăți sau unități se numesc monomeri.

Poliacrilatul de sodiu este generat de unirea multor molecule de acrilat de sodiu. Când sunt unite, bucățile de acrilat de sodiu pierd dubla legătură.

Din acest motiv, poliacrilatul de sodiu are o structură fără legături duble, cu mulți anioni carboxilat ^- COO ^- și mulți ioni de Na ⁺ sodiu de ei.

Deoarece are atât de multe grupuri anionice ^- COO ^- se spune că este un polielectrolit.

Monomerul sau bucata individuală de poliacrilat de sodiu are un lanț de doi atomi de carbon și un grup ^- COO ^- Na ⁺ atașat la acesta, așa cum este indicat mai jos: –CH ₂ –CH (COO ^- Na ⁺ ) -.

Structura monomerului de poliacrilat de sodiu. Liniile punctate indică legăturile cu alți monomeri identici cu acesta. Edgar181. Sursa: Wikimedia Commons.

Cantitatea de monomeri poate varia de la câteva zeci la câteva sute.

Din acest motiv, un n este plasat în formula polimerului, deoarece n simbolizează numărul de monomeri și acest număr se poate schimba în funcție de dorința producătorului de polimeri.

Nomenclatură

-Poliacrilat de sodiu

-Sare de sodiu a acidului poliacrilic

-Sare de sodiu polimer acid acrilic

-Sarea de sodiu a omopolimerului acid 2-propenoic (homopolimer înseamnă că este un polimer omogen sau că este format din mai multe unități dintr-un singur tip de moleculă)

Proprietăți

Stare fizică

Pulbere solidă albă sau granule.

Greutate moleculară

Depinde de numărul de monomeri care alcătuiesc polimerul. Poliacrilatul de sodiu cu greutăți moleculare de, de exemplu, 1200, 2100, 8000 și 15000 este produs comercial.

Densitate

1,32 g / ml la 25 ° C.

pH

6-9

Solubilitate

Foarte solubil în apă.

Proprietăți chimice

Poliacrilatul de sodiu are o afinitate ridicată pentru apă. Soluțiile apoase de poliacrilat de sodiu sunt foarte vâscoase și prezintă o rigiditate ridicată.

Este un polimer extrem de absorbant, în special din apă sau lichide apoase. Viteza sa de absorbție a apei este foarte mare.

Apa este ușor atrasă de acest polimer, care atunci când este absorbit se transformă într-un gel. Și are o capacitate foarte mare de a reține apa absorbită.

Toate acestea sunt explicate deoarece hidrogenul din apă formează punți de legătură cu anionul carboxilat ^- COO ^- al polimerului. Polaritatea apei și a grupului carboxilat favorizează aceste legături de hidrogen: –C - O- - -H - O - H.

De asemenea, poliacrilatul de sodiu stabilizează emulsiile ulei în apă. Părțile moleculei de poliacrilat care sunt legate de ulei –CH ₂ –CH– se leagă de acesta și părțile ionice sau legate de apă ^- COO ^- Na ⁺ rămân în ea. Astfel, picăturile de ulei rămân stabile în apă.

O altă dintre caracteristicile sale este că, datorită cantității mari de anioni carboxilat –COO ^- poliacrilatul de sodiu poate atrage cu ușurință ioni pozitivi sau cationi metalici, cum ar fi calciu Ca ²⁺ , magneziu Mg ²⁺ sau aluminiu Al ³⁺ . Se leagă cu ușurință și nu dă drumul.

Nu este toxic sau poluant și este biodegradabil.

Obținerea

Pentru a obține poliacrilat de sodiu, acid acrilic CH ₂ = CH-COOH și hidroxid de sodiu NaOH reacționează mai întâi , pentru a se obține sodiu acrilat CH ₂ = CH-COO ^- Na ⁺ .

Acesta din urmă este supus încălzirii în prezența persulfatului de amoniu (NH ₄ ) ₂ S ₂ O ₈ pentru a accelera reacția de polimerizare, unde fiecare moleculă de acrilat de sodiu este atașată la următoarea folosind dubla legătură.

Soluția obținută conține poliacrilat de sodiu. Apoi prin evaporare se obține polimerul uscat.

Aplicații

Ca absorbant în diferite aplicații

Poliacrilatul de sodiu este utilizat ca un superabsorbent în mai multe produse utilizate pe scară largă. Un gram din acest polimer poate absorbi 300 până la 1000 de grame de apă pură.

De exemplu, este utilizat în scutece de unică folosință, șervețele sanitare, tampoane pentru alăptare și alte obiecte de uz casnic. În aceste cazuri, absoarbe eficient lichide apoase din corp, cum ar fi urina sau sângele.

De asemenea, este utilizat pentru a preveni vărsările de lichide prin solidificarea lor. Vă permite să vă ocupați de lichidele corporale prin capturarea lor într-un gel uscat, semi-solid, ușurând eliminarea acestora.

În spitale și clinici este utilizat pentru gestionarea deversărilor și în sticle pentru aspirarea lichidelor. Acest lucru permite economii la spălătorie, mai puțină jenă pentru pacienți și reducerea alunecărilor și agitației pentru profesioniștii lor din domeniul sănătății.

În produsele de curățare și în spălătorie

Poliacrilatul de sodiu servește ca îngroșător în soluțiile de hipoclorit care sunt utilizate în amestecurile de albire.

De asemenea, face parte din compozițiile de detergent, deoarece în timpul rufelor acționează ca un dispersant pentru particulele de murdărie, păstrându-le în suspensie, crescând albul și îmbunătățind performanțele generale de curățare ale detergenților.

Acest lucru se datorează încărcărilor negative sau anionice multiple care ajută la suspendarea particulelor de murdărie, ceea ce o face cea mai eficientă în detergenți granulari sau pulberi și spălarea la pH alcalin (adică de bază).

Detergenții conțin poliacrilat de sodiu care le permite să spele mai bine hainele. Autor: Frank Habel. Sursa: Pixabay.

În industria alimentară

A fost utilizat pe scară largă ca îngroșător și agent de preparare, utilizându-și proprietățile fizico-chimice.

De exemplu, este utilizat ca dispersant pentru pigmenți minerali sau umpluturi, cum ar fi carbonatul de calciu sau caolinul, în timpul fabricării de hârtie sau carton care vine în contact cu toate tipurile de alimente, cu excepția utilizării în contact cu formulele pentru sugari sau cu laptele matern.

De asemenea, servește ca absorbant de lichide în materialele care vin în contact cu alimentele. Absoarbe excesul de apă din toate tipurile de alimente proaspete, cum ar fi pui, pește, carne, legume și fructe.

Pachetele alimentare proaspete pot conține poliacrilat de sodiu pentru a absorbi apa pe care o pot elibera. Autor: Shutterbug75. Sursa: Pixabay.

În industriile producătoare de zahăr, utilizarea sa în timpul evaporării apei din sfeclă sau sucuri de trestie de zahăr permite capcarea ionilor metalici și astfel controlează formarea încrustărilor minerale în echipamente.

În experiențe de îmbunătățire a valorificării uleiului rezidual

În industria petrolului, în prezent este utilizat împreună cu alți polimeri acrilici pentru îngroșarea apei injectate în unele puțuri și pentru a favoriza eliminarea eficientă a uleiului rezidual pentru recuperare.

În plus, poliacrilatul de sodiu a fost utilizat în teste pentru a preveni precipitarea calciului și a magneziului și, astfel, a preveni murdărirea echipamentelor în timpul recuperării uleiului din puțurile care inundă polimeri.

În industria plasticelor

Poliacrilatul de sodiu este adesea adăugat la clorura de polivinil sau plasticul din plastic (clorură de polivinil) ca modificator de rezistență la impact și ajutor de prelucrare.

Țevile din PVC utilizate la construcția caselor și clădirilor pot conține poliacrilat de sodiu pentru a le crește rezistența. Autor: Pisauikan. Sursa: Pixabay.

Printre caracteristicile pe care trebuie să le îndeplinească aceste funcții este cea de a avea o oarecare non-miscibilitate (nu amestecare) cu celălalt polimer, pentru a forma mici zone independente.

În același timp, trebuie să genereze niște legături interfațiale puternice cu polimerul de bază sau matrice pentru a permite un transfer de tensiune bun prin aceste legături.

Dacă modificatorul de impact este prea compatibil sau miscibil, nu îmbunătățește rezistența la impact, dar dacă este complet incompatibil, compusul de bază își pierde rezistența sau duritatea.

Din acest motiv, poliacrilatul de sodiu este util în această aplicație.

În diferite aplicații

Poliacrilatul de sodiu este utilizat în industria celulozei și a hârtiei ca dispersant.

Acest lucru se datorează capacității sale de a sechesta sau captura (și nu elibera) cationii multivalenți (adică multi-încărcați) nocivi, cum ar fi aluminiul Al ³⁺ și calciu Ca ²⁺ , complexându-se cu acestea.

Este rezistent la pH ridicat, temperaturi ridicate și forțe mari de forfecare sau forfecare. Cu toate acestea, dacă cationii multivalenți sunt în concentrație ridicată, ei pot precipita poliacrilatul determinând pierderea eficacității sale.

De asemenea, este utilizat în industria cosmetică ca îngroșător și emulsionant.

Datorită capacității sale de a absorbi rapid apa, este folosită ca blocant de apă în cablurile cu fibră optică. Acestea sunt cablurile utilizate pentru transmiterea internetului și semnalului telefonic.

În interiorul cablurilor din fibră optică există poliacrilat de sodiu pentru a absorbi orice umiditate care le poate pătrunde și pentru a preveni deteriorarea. Autor: Planet vulpe. Sursa: Pixabay.

Poliacrilatul de sodiu este cel care umple ambalajele cu gel rece, care sunt folosite pentru a trata durerea cauzată de lovituri sau răni, sau pentru a transporta medicamente sau flori.

Geantă cu gel rece folosită pentru ameliorarea durerii de rănile sportive. yamada kazuyuki din Higashi-betsuin, Japonia. Sursa: Wikimedia Commons.

Cu poliacrilatul de sodiu, sunt făcute păpuși mici care se extind sau cresc în volum atunci când sunt lăsate înmuiate în apă.

riscuri

Deși poliacrilatul de sodiu nu este toxic, ingerarea granulelor sale pe cale orală le determină să se extindă în contact cu saliva.

În consecință, ingerarea acestuia reprezintă un risc semnificativ, deoarece poate provoca obstrucția căilor respiratorii. Aceasta înseamnă că poate împiedica respirația. Pe de altă parte, dacă este inhalat în cantități mici, nu suficient pentru a provoca obstrucție, este iritant pentru respirație, datorită proprietăților sale de uscare.

Poliacrilatul de sodiu este din ce în ce mai utilizat în secțiile medicale și geriatrice, introduse în flacoane de urină alături de pacienți, ceea ce face ca acesta să fie un risc ca pacienții vârstnici confuzi să-l poată ingera.

Din acest motiv, aceste tipuri de pacienți trebuie monitorizate continuu.

Nu este iritant pentru piele. Nu este inflamabil.

Referințe

1. Bajpai, P. (2015). Produse chimice pentru celuloză și hârtie. Săruri poliacrilate. În industria celulozei și a hârtiei. Recuperat de la sciencedirect.com.
2. Wypych, G. (2017). Miros în raport cu diferiți polimeri. Poliacrilat. În Manualul mirosurilor în materiale plastice (a doua ediție) Recuperat de la sciencedirect.com.
3. Burckett St Laurent, J. (2007). Spălătorie de curățare a produselor textile. Polimeri. În Manual pentru curățarea / decontaminarea suprafețelor. Recuperat de la sciencedirect.com.
4. Wickstone, L. și colab. (2018). Risc de asfixiere din ingestia de Vernagel. Ann R Coll Surg Engl 2018; 100: e176-e177. Recuperat din ncbi.nlm.nih.gov.
5. Wypych, G. (2015). Principii de degradare termică. Poliacrilat. În degradarea și stabilizarea PVC. Recuperat din scientcedirect.
6. Medina-Torres, L. și colab. (2014). Reologia poliacrilatului de sodiu ca emulgator angajat în emulsii cosmetice. Cercetări în domeniul chimiei industriale și inginerești 2014, 53, 47, 18346-18351. Recuperat din pubs.acs.org.
7. Carte chimică. (2016). Poliacrilat de sodiu. Recuperat din chemicalbook.com.
8. SCCO. (2019). Polimer superabsorbent (SAP). Recuperat de pe sapgel.com.