پلی اکریلیک اسید یک پلیمر منحصر به فرد با ظرفیت جذب آب بالا است. این ترکیب از نظر بیولوژیکی خنثی است، بنابراین به طور گسترده در ساخت محصولات بهداشتی و آرایشی و همچنین به عنوان یک ماده کمکی در پزشکی استفاده می شود. پلی‌اکریلات‌ها (نمک‌های اسیدی)، که خواص فیزیکی و مکانیکی بهبود یافته‌اند، دامنه وسیع‌تری دارند.
شرح
پلی اکریلیک اسید یک ماده ماکرومولکولی است که واحد مونومر آن ترکیب CH2=CH−COOH (اکریلیک یا پروپنوئیک، اتن کربوکسیلیک اسید) است. این پلیمر فاقد سمیت، حلالیت خوب در آب و مقاومت قلیایی بالا است.
فرمول شیمیایی پلی اکریلیک اسید (C2H3COOH) است. فرمول ساختاری ترکیب در شکل زیر نشان داده شده است.
پلی اکریلیک اسید یک پلی اسید معمولی ضعیف است. ماکرومولکول های آن دارای گروه های عاملی هستند که این توانایی را دارندبه تفکیک الکترولیتی به صورت مایع کهربایی شفاف یا پودر دانه‌ای سفید ظاهر می‌شود.
خواص
خواص فیزیکی و شیمیایی اصلی پلی اکریلیک اسید عبارتند از:
- دمایی که در آن این پلیمر جامد می شود، با دور زدن فاز تبلور (حالت شیشه ای) - 106 درجه سانتی گراد.
- هنگامی که حرارت داده می شود، انیدریدها تشکیل می شوند و اگر دما از 250 درجه سانتیگراد بیشتر شود، واکنش حذف دی اکسید کربن از گروه کربوکسیل - COOH شروع می شود و همچنین اتصال متقابل ماکرومولکول ها که منجر به تشکیل می شود. پلیمرهای ساختار فضایی و افزایش درجه پلیمریزاسیون.
- نمک های این پلیمر پایداری حرارتی بیشتری دارند. این خاصیت برای تولید الیاف قوی پیوندی پلی اکریلیک اسید استفاده می شود.
- هنگام تعامل با مواد قلیایی (C2H3COOH)
- پس از پلیمریزاسیون در حلال ها، پلیمر سخت و شکننده می شود و این ویژگی ها را حتی در دمای 240 درجه سانتی گراد حفظ می کند.
- وقتی الکل های با وزن مولکولی کم با این اسید واکنش می دهند، استرهایی با ساختارهای فضایی مختلف به دست می آیند.
- تغییر شدید در خواص پلیمر در درجه بسیار کم تبدیل گروه های عاملی رخ می دهد (فقط 0.1٪ اتیلن گلیکول برای اتصال متقابل مولکول هایی با جرم 50 کیلو دالتون مورد نیاز است).
تشکیل نمک، در واکنش با الکل ها - استرها.
یکی از خواص محلول آبی پلی اکریلیک اسید این است که وقتیافزایش وزن مولکولی یک پلیمر معین، ویسکوزیته محلول را نیز افزایش می دهد که با رشد ماکرومولکول ها و تأثیر آنها بر آب همراه است. در عین حال، ویسکوزیته محلول به تنش برشی اعمال شده بستگی ندارد و بر خلاف سایر پلیمرهای پلی الکترولیت، یک مقدار ثابت در محدوده اندازه گیری وسیع است. هنگامی که اسیدیته محلول تغییر می کند، الیاف پلی اکریلیک اسید در نتیجه تبدیل انرژی شیمیایی به انرژی مکانیکی دچار انقباض یا کشیدگی می شوند.
حلالیت
(C2H3COOH) به خوبی در مواد زیر حل می شود:
- آب;
- دی اتیلن دی اکسید;
- متیل و اتیل الکل؛
- آمید اسید فرمیک؛
- دی متیل فرمامید.
محلول آبی پلی اکریلیک اسید دارای اثر پلی الکترولیت (قابلیت تفکیک الکترولیتی) است که با افزایش درجه خنثی سازی به صورت خطی افزایش می یابد.
این ماده در ترکیباتی مانند:
نامحلول است
- مونومر اسید اکریلیک؛
- استون;
- اتوکسی اتان;
- هیدروکربن.
با محلول‌های کاتیونی و سورفکتانت‌ها، این ماده می‌تواند نمک‌های نامحلول تشکیل دهد.
دریافت
سنتز پلی اکریلیک اسید با پلیمریزاسیون مونومر انجام می شود. واکنش در یک محیط آبی، جایی که یک عامل اتصال متقابل اضافه می‌شود، یا در حلال‌های آلی انجام می‌شود. اختلاط معمولاً در یک راکتور پارویی و سطح تجهیزات انجام می شودتا دمای 70 درجه سانتیگراد با مبرد مایع خنک شود. محصول نهایی یک ژل است - یک پلیمر آبدوست که به طور فعال رطوبت را جذب می کند.
محلول اسید آبی پایدارتری را می توان با عمل پراکسید هیدروژن و افزودن مقدار کمی پارا دی هیدروکسی بنزن با تیوگلیکولات سدیم به دست آورد که برای کنترل وزن مولکولی استفاده می شود. محصول نهایی واکنش در دندانپزشکی استفاده می شود.
کاربرد پلی اکریلیک اسید
این پلیمر بیشترین کاربرد را به عنوان سوپرجاذب (برای جذب و نگهداری مایعات) در پرکننده های پوشک بچه و بزرگسال، نوار بهداشتی، پوشک یکبار مصرف و سایر محصولات مشابه دارد.
مناطق دیگری که در آن پلی اکریلیک اسید استفاده می شود عبارتند از:
- کشاورزی ماده ای برای اصلاح خاک است؛
- صنعت - تثبیت کننده ها و لخته سازهای محلول های کلوئیدی؛
- تولید نساجی و دباغی - موادی برای کاهش الکتریسیته در پانسمان چرم و تولید الیاف؛
- الکترونیک - جزء اتصال در باتری های لیتیوم یون؛
- صنعتی - در سیستم های خنک کننده و تهویه مطبوع به عنوان بازدارنده رسوب و جزء همگن (نیروگاه ها، پالایشگاه های فولاد و نفت، کودها).
این ماده همچنین به عنوان یک افزودنی در تولید فیلم هایی استفاده می شود که توانایی رنگی شدن و چسبندگی آنها را بهبود می بخشد.با مواد دیگر.
پزشکی
اسید و نمک های آن در پزشکی برای اهداف زیر استفاده می شود:
- حامل مواد فعال؛
- جزئی از پمادهای هموستاتیک، مواد بافته شده و غیر بافته شده برای سوختگی و التهاب برای تسریع بهبود زخم؛
- باندر در مواد پرکننده در دندانپزشکی.
مزیت این ماده این است که از نظر بیولوژیکی بی اثر است و می تواند همراه با ترکیبات فعال زیستی (آنزیم ها، آنتی بیوتیک ها، فاکتورهای رشد و غیره) استفاده شود.
پلی اکریلات
نمک های پلی اکریلیک اسید پلیمرهای استرهای این ترکیب هستند. از نظر ظاهری شبیه پارافین هستند. آنها با ویژگی های زیر مشخص می شوند:
- مقاومت در برابر قلیاها و اسیدهای رقیق شده، نور و اکسیژن؛
- تجزیه با محلول های قلیایی در دمای 80 تا 100 درجه سانتیگراد با تشکیل اسید پلی اکریلیک مشاهده می شود؛
- وقتی در دمای بالای 150 درجه سانتیگراد گرم می شوند، تخریب حرارتی می شوند، مولکول های پلی آکریلات پیوند متقابل، مونومر (حدود 1٪) و محصولات فرار آزاد می شوند؛
- پلی اکریلات ها در مونومرها، اترها، هیدروکربن ها و استون بسیار محلول هستند.
نمک های پلی اکریلیک اسید با پلیمریزاسیون امولسیونی یا سوسپانسیونی، در مقیاس کوچک با پلیمریزاسیون بلوکی تولید می شوند.
استفاده از پلی آکریلات
این ترکیبات در تولید مواد زیر استفاده می شوند:
- شیشه ارگانیک؛
- فیلم های مختلف؛
- الیاف مصنوعی؛
- مواد رنگ آمیزی (مینا، لاک، رزین)؛
- ترکیبات چسب و اشباع کننده (امولسیون) برای پارچه، کاغذ، چرم، چوب.
لاک های مبتنی بر پلی آکریلات عملکرد بالایی دارند:
- چسبندگی بالا به سطوح فلزی و متخلخل؛
- کیفیت های تزئینی خوب؛
- آب، UV، آب و هوا، مقاوم در برابر قلیایی؛
- حفظ طولانی مدت خواص تزئینی (درخشش و کشش) - تا 10 سال.
برای رنگ کردن محصولاتی مانند:
استفاده می شود
- ماشین، هواپیما و سایر تجهیزات؛
- فلز مرتب شده؛
- پلاستیک؛
- محصولات چاپ؛
- محصولات صنعت الکترونیک؛
- صنایع غذایی (تولید قوطی).
پلی آکریلات سدیم
پلی آکریلات سدیم بسیار محلول در آب است و حتی در دمای 240 درجه سانتی گراد نیز ساختار خود را تغییر نمی دهد. از این ترکیب در تهیه محلول های تازه یا نمکی برای کاهش ویسکوزیته آنها استفاده می شود. پلی آکریلات سدیم قادر به امولسیون کردن میکروکریستال ها، میکرو ماسه از کربنات ها، سولفات ها و فسفات ها است.
این ماده در صنایع زیر استفاده می شود:
- صنایع نفت - تهیه سیال حفاری؛
- صنایع شیمیایی - تولیدمواد شوینده، برف مصنوعی و همچنین به عنوان غلیظ کننده رنگ و لاک؛
- کشاورزی - تولید کود؛
- صنعت کاغذ و خمیر - ساخت دستمال، دستمال توالت؛
- ساخت لوازم بهداشتی.
سیالات حفاری فرموله شده با این ترکیب دارای مزایای زیر است:
- چگالی کم;
- ظرافت؛
- حلالیت خوب اسید هنگام حفاری مورد نیاز است؛
- مقاوم در دمای بالا (تا 240 درجه سانتیگراد)؛
- ایمنی محیط زیست.
زیبایی
در صنعت آرایشی و بهداشتی، پلی آکریلات سدیم به عنوان قوام دهنده در ساخت محصولاتی مانند:
استفاده می شود.
- اسپری مو;
- ژل دوش؛
- کرم;
- شامپو;
- ماسک صورت;
- فم حمام.
خاصیت منحصر به فرد این مکمل در این است که کوچکترین ذره پلی آکریلات سدیم در آب متورم می شود و احساس مخملی و لطافت را در پوست ایجاد می کند. از آنجایی که این ماده دارای ساختار الاستومری سیلیکونی مانند است، یک عامل بافت دهنده خوب است. از مزایای لوازم آرایشی با افزودن آن این است که چسبناک نمی شوند، می توانند نتیجه ای مات یا ساتن بدهند. برخی از تولیدکنندگان پلی آکریلات سدیم را به لوازم آرایشی رنگی اضافه می کنند.
