L'àcid poliacrílic és un polímer únic amb una gran capacitat d'absorció d'aigua. Aquest compost és biològicament inert, per la qual cosa s'utilitza àmpliament en la fabricació de productes d'higiene i cosmètics, així com un material auxiliar en medicina. Els poliacrilats (sals àcides), que tenen propietats físiques i mecàniques millorades, tenen un abast encara més ampli.
Descripció
L'àcid poliacrílic és una substància macromolecular, la unitat monomèrica de la qual és el compost CH2=CH−COOH (àcid acrílic o propenoic, etencarboxílic). Aquest polímer no té toxicitat, bona solubilitat en aigua i alta resistència als àlcalis.
La fórmula química de l'àcid poliacrílic és (C2H3COOH) . La fórmula estructural del compost es mostra a la figura següent.
L'àcid poliacrílic és un poliàcid feble típic. Les seves macromolècules tenen grups funcionals que tenen la capacitat de fer-hoa la dissociació electrolítica. Apareix com un líquid ambre transparent o una pols granular blanca.
Propietats
Les principals propietats físiques i químiques de l'àcid poliacrílic són:
- La temperatura a la qual aquest polímer es torna sòlid, sense passar per la fase de cristal·lització (estat vidre) - 106 °C.
- Quan s'escalfa, es formen anhídrids, i si la temperatura supera els 250 °C, s'inicia la reacció d'eliminació de diòxid de carboni del grup carboxil - COOH, així com la reticulació de macromolècules, que condueix a la formació de polímers d'estructura espacial i un augment del grau de polimerització.
- Les sals d'aquest polímer tenen una major estabilitat tèrmica. Aquesta propietat s'utilitza per produir fibres fortes empeltades amb àcid poliacrílic.
- Quan interacciona amb àlcalis (C2H3COOH) forma sals, en el reacció amb alcohols - èsters.
- Després de la polimerització en dissolvents, el polímer es torna dur i trencadís i conserva aquestes qualitats fins i tot a una temperatura de 240 °C.
- Quan els alcohols de baix pes molecular reaccionen amb aquest àcid, s'obtenen èsters d'estructures espacials diferents.
- Un canvi brusc en les propietats del polímer es produeix a un grau molt baix de conversió de grups funcionals (només es requereix un 0,1% d'etilenglicol per reticular molècules amb una massa de 50 kDa).
Una de les propietats d'una solució aquosa d'àcid poliacrílic és quanun augment del pes molecular d'un polímer determinat també augmenta la viscositat de la solució, que s'associa amb el creixement de macromolècules i el seu efecte sobre l'aigua. Al mateix temps, la viscositat de la solució no depèn de la tensió de cisalla aplicada i és un valor constant en un ampli rang de mesura, a diferència d' altres polímers polielectròlits. Quan l'acidesa de la solució canvia, les fibres d'àcid poliacrílic pateixen contracció o allargament com a resultat de la conversió d'energia química en energia mecànica.
Solubilitat
(C2H3COOH) es dissol bé en les substàncies següents:
- aigua;
- diòxid de dietilè;
- alcohol metílic i etílic;
- Amida de l'àcid fòrmic;
- dimetilformamida.
La solució aquosa d'àcid poliacrílic té un efecte polielectròlit (capaç de dissociació electrolítica), que augmenta linealment amb l'augment del grau de neutralització.
La substància és insoluble en compostos com ara:
- monòmer d'àcid acrílic;
- acetona;
- etoxietan;
- hidrocarburs.
Amb solucions catiòniques i tensioactius, la substància pot formar sals insolubles.
Rebre
La síntesi de l'àcid poliacrílic es realitza per polimerització del monòmer. La reacció té lloc en un medi aquós, on s'afegeix un agent de reticulació, o en dissolvents orgànics. La mescla es realitza normalment en un reactor de paleta i la superfície de l'equiprefredat a 70 °C amb refrigerant líquid. El producte final és un gel: un polímer hidròfil que absorbeix activament la humitat.
Es pot obtenir una solució àcida aquosa més estable mitjançant l'acció del peròxid d'hidrogen i l'addició d'una petita quantitat de para-dihidroxibenzè amb tioglicolat de sodi, utilitzat per controlar el pes molecular. El producte final de la reacció s'utilitza en odontologia.
Aplicació d'àcid poliacrílic
Aquest polímer s'utilitza més com a superabsorbent (per capturar i retenir líquids) en farcits de bolquers per a nadons i adults, tovalloles higièniques, bolquers d'un sol ús i altres productes similars.
Altres àrees on s'utilitza àcid poliacrílic són:
- l'agricultura és un material per a la millora del sòl;
- indústria: estabilitzadors i floculants de solucions col·loïdals;
- bronzejat i producció tèxtil: substàncies per reduir l'electrificació en el vestit de cuir i la producció de fibres;
- electrònica: component de connexió de les bateries d'ions de liti;
- industrial - en sistemes de refrigeració i aire condicionat com a inhibidor de dipòsits i component d'homogeneïtat (centrals elèctriques, refineries d'acer i petroli, fertilitzants).
Aquesta substància també s'utilitza com a additiu en la producció de pel·lícules que milloren la seva capacitat per acolorir-se i adherir-seamb altres materials.
Medicina
L'àcid i les seves sals s'utilitzen en medicina amb les finalitats següents:
- portador de substàncies actives;
- un component d'ungüents hemostàtics, materials teixits i no teixits utilitzats per a cremades i inflamacions per accelerar la cicatrització de ferides;
- aglutinant en materials d'obturació en odontologia.
L'avantatge d'aquest material és que és biològicament inert i es pot utilitzar juntament amb compostos bioactius (enzims, antibiòtics, factors de creixement, etc.).
Poliacrilats
Les sals d'àcid poliacrílic són polímers d'èsters d'aquest compost. En aparença, s'assemblen a les parafines. Es caracteritzen per les propietats següents:
- resistència a àlcalis i àcids diluïts, llum i oxigen;
- La descomposició amb solucions alcalines s'observa a una temperatura de 80-100 °C, amb formació d'àcid poliacrílic;
- quan s'escalfen per sobre dels 150 °C, pateixen destrucció tèrmica, s'alliberen molècules de poliacrilat, monòmers (aproximadament un 1%) i productes volàtils;
- poliacrilats són altament solubles en monòmers, èters, hidrocarburs i acetona.
Els
Les sals d'àcid poliacrílic es produeixen per polimerització en emulsió o en suspensió, en producció a petita escala mitjançant polimerització en blocs.
Ús de poliacrilats
Aquests compostos s'utilitzen en la producció dels materials següents:
- vidre orgànic;
- diverses pel·lícules;
- fibres sintètiques;
- materials de pintura (esm alts, vernissos, resines);
- composicions adhesives i impregnants (emulsions) per a teixits, paper, cuir, fusta.
Els vernissos a base de poliacrilats tenen un alt rendiment:
- alta adherència a metalls i superfícies poroses;
- bones qualitats decoratives;
- aigua, UV, intempèrie, resistent als àlcalis;
- preservació a llarg termini de les propietats decoratives (brillantor i elasticitat) - fins a 10 anys.
S'utilitzen per tenyir productes com ara:
- cotxes, avions i altres equipaments;
- metall ordenat;
- plàstics;
- productes d'impressió;
- productes de la indústria electrònica;
- indústria alimentària (producció de llaunes).
Poliacrilat de sodi
El poliacrilat de sodi és molt soluble en aigua i no modifica la seva estructura fins i tot a 240 °C. Aquest compost s'utilitza en la preparació de solucions fresques o salades per reduir-ne la viscositat. El poliacrilat de sodi és capaç d'emulsionar microcristalls, microsorres de carbonats, sulfats i fosfats.
La substància s'utilitza a les indústries següents:
- indústria petroliera - preparació de fluids de perforació;
- indústria química - fabricaciódetergents, neu artificial i també com a espessidor de pintures i vernissos;
- agricultura - producció de fertilitzants;
- indústria de paper i pasta de paper - fabricació de tovallons, paper higiènic;
- fabricació d'articles sanitaris.
Els fluids de perforació formulats amb aquest compost tenen els avantatges següents:
- densitat baixa;
- finesa;
- necessita una bona solubilitat d'àcid en perforar;
- resistent a altes temperatures (fins a 240 °C);
- seguretat mediambiental.
Cosmetologia
A la indústria cosmètica, el poliacrilat de sodi s'utilitza com a espessidor en la fabricació de productes com ara:
- laca per als cabells;
- gels de dutxa;
- cremes;
- xampú;
- màscares facials;
- escuma de bany.
La singularitat de les propietats d'aquest suplement rau en el fet que cada partícula més petita de poliacrilat de sodi s'infla a l'aigua i crea una sensació de vellut i suavitat a la pell. Com que la substància té una estructura elastomèrica semblant a la silicona, és un bon agent de textura. Els avantatges dels cosmètics amb la seva addició és que no es tornen enganxosos, poden donar un resultat mat o setinat. Alguns fabricants afegeixen poliacrilat de sodi als cosmètics de color.
