NATRIUMPOLYAKRYLAT (C3H3NAO2) N: STRUKTUR, EGENSKAPER, ANVÄNDNINGSOMRÅDEN, RISKER - KEMI - 2025

Den natriumpolyakrylat är en organisk förening med hög molekylvikt som bildas genom föreningen av många enheter eller stycken av en mindre förening, natriumakrylat. Molekylformeln för natriumpolyakrylat är (C ₃ H ₃ NaO ₂ ) _n , och den förlängda formeln av dess monomer är -CH ₂ -CH (COONa) -.

Natriumpolyakrylat har många upprepade bitar på samma sätt. Det är en anjonisk polyelektrolyt eftersom det har många anjoner karboxylat COO ^- som är negativt laddade. Det är detta som ger det dess huvudsakliga fysisk-kemiska egenskaper och gynnar dess många användningsområden.

Formel för monomeren eller det upprepande stycket av natriumpolyakrylatpolymeren, där n representerar antalet gånger den upprepas. Muso. Källa: Wikimedia Commons.

Det har en stor affinitet för vatten. Den absorberar den mycket lätt och bildar en gel. Absorberar alla typer av vätskor eller vattenlösningar. Den här egenskapen gör den till exempel i engångsblöjor och sanitetsservetter.

Det används också i förpackningar för färskvaruindustrin för att absorbera överskott av vatten som de kan producera.

På grund av dess stora mängd negativa laddningar används –COO ^- i tvättmedel för att hjälpa till att hålla upp smutspartiklar. Det fungerar också i industriella processer där det krävs att fånga positiva metalljoner som kalcium, aluminium och magnesium.

Natriumpolyakrylat är inte giftigt, men det är mycket viktigt att inte äta in det eftersom det kan absorbera vatten från saliv, öka dess volym och orsaka kvävning.

Kemisk struktur

Natriumpolyakrylat är en polymer, så det består av många enskilda delar samtidigt och sammanfogas. Sådana bitar, bitar eller enheter kallas monomerer.

Natriumpolyakrylat genereras genom sammanslagning av många natriumakrylatmolekyler. När de sammanfogas förlorar bitarna med natriumakrylat dubbelbindningen.

Av denna anledning har natrium-polyakrylat en struktur utan dubbelbindningar, med många karboxylat-anjoner –COO ^- och många natrium-Na ⁺ -joner bundna till dem.

Eftersom det har så många anjoniska grupper ^- COO ^- sägs det vara en polyelektrolyt.

Monomeren eller enskild natriumpolyakrylat har en kedja med två kolatomer och en grupp –COO ^- Na ⁺ fäst vid den, såsom anges nedan: –CH ₂ –CH (COO ^- Na ⁺ ) -.

Struktur av natrium-polyakrylatmonomeren. De prickade linjerna anger bindningarna med andra monomerer identiska med den här. Edgar181. Källa: Wikimedia Commons.

Mängden monomerer kan variera från några tiotals till flera hundra.

Av denna anledning placeras ett n i polymerformeln, eftersom n symboliserar antalet monomerer och detta antal kan ändras beroende på vad polymertillverkaren vill ha.

Nomenklatur

-Natriumpolyakrylat

-Sodiumsalt av polyakrylsyra

-Akrylsyrapolymernatriumsalt

-Sodiumsalt av 2-propensyrahomopolymer (homopolymer betyder att det är en homogen polymer eller att den består av många enheter av en enda typ av molekyl)

Egenskaper

Fysiskt tillstånd

Vitt fast pulver eller granulat.

Molekylvikt

Det beror på antalet monomerer som utgör polymeren. Natriumpolyakrylat med molekylvikter på exempelvis 1200, 2100, 8000 och 15000 produceras kommersiellt.

Densitet

1,32 g / ml vid 25 ° C

pH

6-9

löslighet

Mycket löslig i vatten.

Kemiska egenskaper

Natriumpolyakrylat har en hög affinitet för vatten. Vattenhaltiga natriumpolyakrylatlösningar är mycket viskösa och uppvisar hög stringiness.

Det är en extremt absorberande polymer, särskilt av vatten eller vattenhaltiga vätskor. Dess vattenabsorptionshastighet är mycket hög.

Vatten dras lätt till denna polymer, som när den absorberas förvandlas till en gel. Och den har en mycket hög kapacitet att behålla absorberat vatten.

Allt detta förklaras på grund av att vätet i vattnet bildar bindningsbryggor med karboxylat-anjonen –COO ^- för polymeren. Polariteten hos vatten och karboxylatgruppen gynnar dessa vätebindningar: –C - O- - -H - O - H.

Natriumpolyakrylat stabiliserar också olja-i-vatten-emulsioner. De delar av polyakrylatmolekylen som är relaterade till olja –CH ₂ –CH– binds till den och de joniska eller vattenrelaterade delarna –COO ^- Na ⁺ kvarstår i den. Således förblir oljedropparna stabila i vattnet.

En annan av dess egenskaper är att på grund av den stora mängden karboxylat-anjoner –COO ^{- kan} natriumpolyakrylat lätt locka till positiva joner eller metallkationer som kalcium Ca ²⁺ , magnesium Mg ²⁺ eller aluminium Al ³⁺ . Den går lätt ihop med dem och släpper inte loss.

Det är inte giftigt eller förorenande och är biologiskt nedbrytbart.

Erhållande

Att erhålla natriumpolyakrylat, akrylsyra CH ₂ = CH-COOH och natriumhydroxid NaOH reageras först , för att erhålla natriumakrylat CH ₂ = CH-COO ^- Na ⁺ .

Den senare utsattes för upphettning i närvaro av ammoniumpersulfat (NH ₄ ) ₂ S ₂ O ₈ att accelerera polymerisationsreaktionen, där varje molekyl av natriumakrylat är fäst till nästa med hjälp av dubbelbindning.

Den erhållna lösningen innehåller natriumpolyakrylat. Sedan genom indunstning under vissa betingelser erhålles den torra polymeren.

tillämpningar

Som ett absorbent i olika tillämpningar

Natriumpolyakrylat används som ett superabsorbent i flera allmänt använda produkter. Ett gram av denna polymer kan absorbera 300 till 1000 gram rent vatten.

Till exempel används det i engångsblöjor, sanitetsservetter, ammande kuddar och andra hushållsartiklar. I dessa fall absorberar den effektivt vattenhaltiga kroppsvätskor, såsom urin eller blod.

Det används också för att förhindra vätskeutsläpp genom att stelna dem. Det gör att du kan hantera kroppsvätskor genom att fånga dem i en torr, halvfast gel, vilket gör deras bortskaffande lättare.

På sjukhus och kliniker används det för hantering av spill och i flaskor för vätskesug. Detta möjliggör besparingar på tvätt, mindre förlägenhet för patienter och minskade halkar och rörelse för deras sjukvårdspersonal.

I rengöringsprodukter och i tvätt

Natriumpolyakrylat fungerar som förtjockningsmedel i hypokloritlösningar som används i blekblandningar.

Det är också en del av tvättmedelskompositioner eftersom det under tvätt fungerar som ett dispergeringsmedel för smutspartiklar, håller dem i suspension, ökar vitheten och förbättrar det allmänna rengöringsförmågan hos tvättmedel.

Detta beror på de multipla negativa eller anjoniska laddningarna som hjälper till att suspendera smutspartiklar, vilket gör det mest effektivt i granulat- eller pulvrengöringsmedel och tvätt vid alkaliskt (dvs. basiskt) pH.

Tvättmedel innehåller natrium-polyakrylat som gör att de bättre kan tvätta kläder. Författare: Frank Habel. Källa: Pixabay.

Inom livsmedelsindustrin

Det har använts allmänt som förtjockningsmedel och beredningsmedel med användning av dess fysikalisk-kemiska egenskaper.

Till exempel används det som ett dispergeringsmedel för mineralpigment eller fyllmedel som kalciumkarbonat eller kaolin under tillverkningen av papper eller kartong som kommer i kontakt med alla typer av livsmedel, utom för användning i kontakt med spädbarnsformler eller bröstmjölk.

Det fungerar också som en vätskeabsorberande i material som kommer i kontakt med mat. Den absorberar överskottsvatten från alla typer av färska livsmedel, som kyckling, fisk, kött, grönsaker och frukt.

Färska livsmedelsförpackningar kan innehålla natriumpolyakrylat för att absorbera vattnet som de kan släppa ut. Författare: Shutterbug75. Källa: Pixabay.

I sockerproducerande industrier gör dess användning under förångning av vatten från sockerrörssaft eller sockerrörssaft fångst av metalljoner och därmed kontrollerar bildandet av mineralkrustningar i utrustning.

I erfarenheter för att förbättra återvinningen av restolja

I oljeindustrin används det för närvarande i samband med andra akrylpolymerer för att tjockna vattnet som injiceras i vissa brunnar och gynna ett effektivt avlägsnande av restolja för utvinning.

Dessutom har natriumpolyakrylat använts i tester för att förhindra utfällning av kalcium och magnesium och därmed förhindra fouling av utrustning under oljeutvinning från polymeröversvämningsbrunnar.

Inom plastindustrin

Natriumpolyakrylat tillsätts ofta till polyvinylklorid eller PVC (PolyVinylklorid) -plast som en slaghållfasthetsmodifierare och bearbetningshjälpmedel.

PVC-rör som används för att bygga hus och byggnader kan innehålla natriumpolyakrylat för att öka deras motstånd. Författare: Pisauikan. Källa: Pixabay.

Bland de egenskaper som det måste ha för att uppfylla dessa funktioner är det att ha viss icke-blandbarhet (inte blandning) med den andra polymeren, för att bilda små oberoende områden.

Samtidigt måste den generera några starka gränsytebindningar med bas- eller matrispolymeren för att möjliggöra god spänningsöverföring genom dessa bindningar.

Om slagmodifieraren är för kompatibel eller blandbar förbättrar den inte slaghållfastheten, men om den är helt oförenlig tappar basföreningen sin styrka eller seghet.

Av denna anledning är natriumpolyakrylat användbart i denna applikation.

I olika applikationer

Natriumpolyakrylat används i massa- och pappersindustrin som dispergeringsmedel.

Detta beror på dess förmåga att finjustera eller fånga (och inte släppa) skadliga multivalenta (dvs flerladdade) katjoner, såsom aluminium Al ³⁺ och kalcium Ca ²⁺ , komplex med dessa.

Det är motståndskraftigt mot högt pH, höga temperaturer och höga skjuvnings- eller skjuvkrafter. Om de multivalenta katjonerna emellertid är i hög koncentration kan de fälla ut polyakrylatet vilket orsakar att det förlorar sin effektivitet.

Det används också inom kosmetikindustrin som förtjockningsmedel och emulgeringsmedel.

På grund av dess förmåga att absorbera vatten snabbt används det som vattenblockerare i fiberoptiska kablar. Dessa är kablarna som används för överföring av Internet och telefonsignal.

Inuti fiberoptiska kablarna finns natriumpolyakrylat för att absorbera all fukt som kan tränga igenom dem och förhindra skador. Författare: Planet fox. Källa: Pixabay.

Natriumpolyakrylat är den som fyller de kalla gelförpackningarna som används för att behandla smärta orsakade av slag eller skador, eller för att transportera mediciner eller blommor.

Kald gelpåse som används för att lindra smärta från idrottsskador. yamada kazuyuki från Higashi-betsuin, Japan. Källa: Wikimedia Commons.

Med natriumpolyakrylat tillverkas små dockor som expanderar eller ökar i volym när de lämnar blötläggning i vatten.

risker

Även om natriumpolyakrylat inte är giftigt, får förtäring av dess granuler oralt att de expanderar i kontakt med saliv.

Följaktligen är intag av det en betydande risk eftersom det kan orsaka luftvägsobstruktion. Detta innebär att det kan hindra andning. Å andra sidan, om det inhaleras i små mängder, inte tillräckligt för att orsaka hinder, är det irriterande för andningen på grund av dess torkningsegenskaper.

Natriumpolyakrylat används alltmer i medicinska och geriatriska avdelningar, placerade i urinflaskor bredvid patienter, vilket gör det till en risk att förvirrade äldre patienter kan äta det.

Av denna anledning måste dessa typer av patienter kontinuerligt övervakas.

Det är inte irriterande för huden. Det är inte brandfarligt.

referenser

1. Bajpai, P. (2015). Massa och papperskemikalier. Polyakrylatsalter. Inom massa- och pappersindustrin. Återställs från sciencedirect.com.
2. Wypych, G. (2017). Lukt i förhållande till olika polymerer. Polyakrylat. I Handbook of Odors in Plastic Materials (Second Edition). Återställs från sciencedirect.com.
3. Burckett St Laurent, J. (2007). Tvättstädning av textilier. Polymers. I handbok för rengöring / dekontaminering av ytor. Återställs från sciencedirect.com.
4. Wickstone, L. et al. (2018). Risk för kvävning vid intag av Vernagel. Ann R Coll Surg Engl 2018; 100: e176-e177. Återställs från ncbi.nlm.nih.gov.
5. Wypych, G. (2015). Principer för termisk nedbrytning. Polyakrylat. I PVC-nedbrytning och stabilisering. Återställd från sciencedirect.
6. Medina-Torres, L. et al. (2014). Reologi av natriumpolyakrylat som emulgeringsmedel anställd i kosmetiska emulsioner. Industrial & Engineering Chemistry Research 2014, 53, 47, 18346-18351. Återställs från pubs.acs.org.
7. Kemisk bok. (2016). Natriumpolyakrylat. Återställs från chemicalbook.com.
8. SCCO. (2019). Superabsorbentpolymer (SAP). Återställs från sapgel.com.