NATRIJEV POLIAKRILAT (C3H3NAO2) N: STRUKTURA, LASTNOSTI, UPORABE, TVEGANJA - KEMIJA - 2026

Natrijev poliakrilat organska spojina z visoko molekulsko maso, ki jo tvori zvezo številnih enot ali kosov v manjšem spojine, natrijevega akrilata. Molekulska formula natrijevega poliakrilata (Ci ₃ H ₃ Nao ₂ ) _n , in podaljšano formulo njene monomera -CH ₂ -CH (COONa) -.

Natrijev poliakrilat ima veliko ponavljajočih se kosov enako. To je anionski polielektrolit, saj je ima mnogo anione karboksilat -COO ^- , ki so negativno nabite. To je tisto, kar ji daje glavne fizikalno-kemijske lastnosti in daje prednost mnogim uporabam.

Formula monomera ali ponavljajočega se dela natrijevega poliakrilatnega polimera, pri čemer n predstavlja število ponovitev. Muso. Vir: Wikimedia Commons.

Ima veliko naklonjenost vodi. Zelo enostavno ga absorbira in tvori gel. Absorbira vse vrste tekočin ali vodnih raztopin. Zaradi te lastnosti se uporablja na primer v plenicah za enkratno uporabo in sanitarnih prtičkih.

Uporablja se tudi v embalaži za industrijo sveže hrane, da absorbira odvečno vodo, ki jo lahko proizvede.

Zaradi velike količine negativnih nabojev se -COO ^- uporablja v detergentih, da pomaga suspendirati delce umazanije. Deluje tudi v industrijskih procesih, kjer je treba ujeti pozitivne kovinske ione, kot so kalcij, aluminij in magnezij.

Natrijev poliakrilat ni strupen, vendar je zelo pomembno, da ga ne zaužijemo, saj lahko absorbira vodo iz sline, poveča njen volumen in povzroči zadušitev.

Kemična zgradba

Natrijev poliakrilat je polimer, zato ga sestavljajo številni posamezni kosi enaki in združeni. Takšni kosi, kosi ali enote se imenujejo monomeri.

Natrijev poliakrilat nastane z združitvijo številnih molekul natrijevega akrilata. Ko se združijo kosi natrijevega akrilata izgubijo dvojno vez.

Zaradi tega ima natrijev poliakrilat strukturo brez dvojnih vezi, nanje pa je pritrjenih veliko karboksilatnih anionov –COO ^- in veliko natrijevih Na ⁺ ionov .

Ker ima toliko anionske skupine -COO ^{- pa} je dejal, da je polielektrolita.

Monomer ali individualno kos natrijevega poliakrilata ima verigo dvema atomoma ogljika in skupino -COO ^- Na ⁺ v zvezi z njo, kot je navedeno spodaj: CH ₂ CH (COO ^- Na ⁺ ) -.

Struktura monomera natrijevega poliakrilata. Pikčaste črte označujejo vezi z drugimi monomeri, enake temu. Edgar181. Vir: Wikimedia Commons.

Količina monomerov se lahko giblje od nekaj deset do nekaj sto.

Zaradi tega se v formulo polimera vstavi n, saj n simbolizira število monomerov in to število se lahko spreminja glede na to, kaj želi proizvajalec polimera.

Nomenklatura

-Natrijev poliakrilat

-Natrijeva sol poliakrilne kisline

-Na polimera natrijeve soli akrilne kisline

-Natrijeva sol homopolimer 2-propenojske kisline (homopolimer pomeni, da je homogen polimer ali da je sestavljen iz mnogih enot ene same molekule)

Lastnosti

Fizično stanje

Bel trden prah ali zrnca.

Molekularna teža

Odvisno je od števila monomerov, ki sestavljajo polimer. Natrijev poliakrilat z molekulsko maso na primer 1200, 2100, 8000 in 15000 se proizvaja v komercialni obliki.

Gostota

1,32 g / ml pri 25 ° C.

pH

6-9

Topnost

Zelo topen v vodi.

Kemijske lastnosti

Natrijev poliakrilat ima visoko naklonjenost vodi. Vodne raztopine natrijevega poliakrilata so zelo viskozne in kažejo visoko strogost.

Je izredno vpojni polimer, predvsem vode ali vodnih tekočin. Njegova hitrost absorpcije vode je zelo visoka.

Voda zlahka privlači ta polimer, ki se pri absorpciji pretvori v gel. In ima zelo visoko sposobnost zadrževanja absorbirane vode.

Vse to je razloženo, ker vodik v vodi tvori vezne mostove s karboksilatnim anionom -COO ^- polimerom. Polarnost vode in karboksilatne skupine daje prednost vodikovim vezam: -C - O- - -H - O - H.

Natrijev poliakrilat tudi stabilizira emulzije olje v vodi. Deli molekule poliakrilata, ki so povezane z oljem CH ₂ -CH- vežejo nanj in ionske ali v zvezi z vodo delov -COO ^- Na ⁺ ostane v njej. Tako kapljice olja ostanejo stabilne v vodi.

Še ena od njegovih značilnosti je, da se zaradi velike količine karboksilat anioni -COO ^- lahko natrijevega poliakrilata zlahka pritegnejo pozitivne ione ali kovinskih kationov kot so kalcij Ca ²⁺ , magnezij Mg ²⁺ ali aluminija Al ³⁺ . Pridruži se jim zlahka in ne popušča.

Ni strupen ali onesnažuje in je biološko razgradljiv.

Pridobitev

Za pridobitev natrijev poliakrilat, akrilna kislina CH ₂ = CH-COOH in natrijev hidroksid NaOH presnovimo najprej , da dobimo natrijev akrilat CH ₂ = CH-COO ^- Na- ⁺ .

Slednji izpostavimo segrevanju v prisotnosti amonijevega persulfata (NH ₄ ) ₂ S ₂ O ₈ za pospešitev polimerizacijske reakcije, pri čemer je vsaka molekula natrijevega akrilata pritrjena na drugo s pomočjo dvojno vez.

Dobljena raztopina vsebuje natrijev poliakrilat. Nato z izparevanjem pod določenimi pogoji dobimo suhi polimer.

Prijave

Kot absorbent v različnih aplikacijah

Natrijev poliakrilat se uporablja kot supersorbent v več široko uporabljanih izdelkih. En gram tega polimera lahko absorbira od 300 do 1000 gramov čiste vode.

Na primer, uporablja se v plenicah za enkratno uporabo, sanitarnih prtičkih, blazinicah za dojenje in drugih gospodinjskih predmetih. V teh primerih učinkovito absorbira vodne telesne tekočine, kot sta urin ali kri.

Uporablja se tudi za preprečevanje razlitja tekočin z njihovo strjevanjem. Omogoča vam, da se spopadate s telesnimi tekočinami, tako da jih ujamete v suh poltrdni gel, kar olajša njihovo odstranjevanje.

V bolnišnicah in ambulantah se uporablja za obvladovanje razlitja in v steklenicah za odsesavanje tekočine. To omogoča prihranke pri pranju perila, manj zadrege za paciente in manj zdravja in vrveža za njihove zdravstvene delavce.

V čistilnih izdelkih in v perilu

Natrijev poliakrilat služi kot zgoščevalec v raztopinah hipokloritov, ki se uporabljajo v belilnih mešanicah.

Prav tako je del detergentnih sestavkov, saj med pranjem deluje kot sredstvo za razprševanje delcev umazanije, zadrži jih v suspenziji, poveča belino in izboljša splošno učinkovitost čiščenja detergentov.

To je posledica več negativnih ali anionskih nabojev, ki pomagajo suspendirati delce umazanije, kar je najučinkovitejše pri granulatih ali praškastih detergentih in pranju pri alkalnem (t.j. bazičnem) pH.

Detergenti vsebujejo natrijev poliakrilat, ki jim omogoča boljše pranje oblačil. Avtor: Frank Habel Vir: Pixabay.

V prehrambeni industriji

Veliko se uporablja kot sredstvo za zgoščevanje in pripravek, ki uporablja svoje fizikalno-kemijske lastnosti.

Uporablja se na primer kot sredstvo za razprševanje mineralnih pigmentov ali polnil, kot sta kalcijev karbonat ali kaolin med proizvodnjo papirja ali kartona, ki pride v stik z vsemi vrstami hrane, razen za uporabo v stiku z dojenčkovimi formulami ali materinim mlekom.

Služi tudi kot vpojna tekočina v materialih, ki pridejo v stik s hrano. Odvečno vodo absorbira iz vseh vrst sveže hrane, kot so piščanec, ribe, meso, zelenjava in sadje.

Embalaža sveže hrane lahko vsebuje natrijev poliakrilat, da absorbira vodo, ki jo lahko sprosti. Avtor: Shutterbug75. Vir: Pixabay.

V industriji za proizvodnjo sladkorja njegova uporaba med izhlapevanjem vode iz sokove pese ali sladkornega trsa omogoča lovljenje kovinskih ionov in s tem nadzor nad nastankom mineralnih oblog na opremi.

Izkušnje za izboljšanje predelave ostankov olja

V naftni industriji se trenutno uporablja skupaj z drugimi akrilnimi polimeri za zgoščevanje vode, ki se vbrizga v nekatere vrtine, in spodbuja učinkovito odstranjevanje preostale nafte za predelavo.

Poleg tega se je natrijev poliakrilat uporabljal pri preskusih za preprečevanje obarjanja kalcija in magnezija in s tem preprečeval razpadanje opreme med obnavljanjem nafte iz polnilnih vodnjakov.

V industriji plastike

Natrijev poliakrilat se pogosto doda polivinilkloridu ali plastiki iz PVC (polivinilklorida) kot modifikator udarne trdnosti in pripomoček za obdelavo.

PVC cevi, ki se uporabljajo pri gradnji hiš in zgradb, lahko vsebujejo natrijev poliakrilat za povečanje njihove odpornosti. Avtor: Pisauikan Vir: Pixabay.

Med značilnostmi, ki jih mora imeti za opravljanje teh funkcij, je tudi, da ima nekaj mešljivosti (ne mešanja) z drugim polimerom, da tvori majhna neodvisna območja.

Hkrati mora ustvariti nekaj močnih medfaznih vezi z baznim ali matričnim polimerom, da omogoči dober prenos napetosti skozi te vezi.

Če je modifikator udarca preveč združljiv ali mešan, ne izboljša odpornosti na udarce, če pa je popolnoma nezdružljiv, osnovna spojina izgubi trdnost ali žilavost.

Zaradi tega je v tej aplikaciji natrijev poliakrilat koristen.

V različnih aplikacijah

Natrijev poliakrilat se uporablja v industriji celuloze in papirja kot sredstvo za razprševanje.

To je posledica njegove sposobnosti sekvenciranja ali ločevanja (in ne sproščanja) škodljivih večvalentnih (tj. Več napolnjenih) kationov, kot sta aluminij Al ³⁺ in kalcij Ca ²⁺ , ki sta s temi kompleksnimi.

Odporen je na visoke pH, visoke temperature in velike strižne ali strižne sile. Če pa so večvalentni kationi v visoki koncentraciji, lahko poliakrilat obori, kar povzroči izgubo njegove učinkovitosti.

Uporablja se tudi v kozmetični industriji kot zgoščevalec in emulgator.

Zaradi svoje sposobnosti hitrega absorbiranja vode se uporablja kot zaviralec vode v optičnih kablih. To so kabli, ki se uporabljajo za prenos interneta in telefonskega signala.

V notranjosti optičnih kablov je natrijev poliakrilat, ki absorbira vso vlago, ki lahko prodre v njih in prepreči poškodbe. Avtor: Planet lisica. Vir: Pixabay.

Natrijev poliakrilat je tisti, ki polni hladilne pakete z geli, ki se uporabljajo za zdravljenje bolečine, ki jo povzročajo udarci ali poškodbe, ali za prevoz zdravil ali cvetov.

Vreča s hladnim gelom, ki se uporablja za lajšanje bolečin zaradi športnih poškodb. yamada kazuyuki iz Higashi-betsuina na Japonskem. Vir: Wikimedia Commons.

Z natrijevim poliakrilatom izdelamo majhne lutke, ki se ob namočenju v vodi razširijo ali povečajo v volumnu.

Tveganja

Čeprav natrijev poliakrilat ni strupen, peroralno zaužitje njegovih zrnc povzroči, da se v stiku s slino razširijo.

Posledično je zaužitje veliko tveganje, saj lahko povzroči obstrukcijo dihalnih poti. To pomeni, da lahko ovira dihanje. Po drugi strani pa, če ga vdihavamo v majhnih količinah, ki ne povzročajo oviranja, draži dihanje zaradi lastnosti sušenja.

Natrijev poliakrilat se vedno pogosteje uporablja v zdravstvenih domovih in domovih za ostarele, ki jih postavljamo v plastenke poleg bolnikov, zato je tveganje, da ga zmedeni starejši bolniki zaužijejo.

Zaradi tega je treba te vrste bolnikov nenehno spremljati.

Ne draži kože. Ni vnetljiv.

Reference

1. Bajpai, P. (2015). Kemikalije iz celuloze in papirja. Poliakrilatne soli. V celulozni in papirni industriji. Pridobljeno od sciencedirect.com.
2. Wypych, G. (2017). Vonj glede na različne polimere. Poliakrilat. V priročniku vonjav po plastičnih materialih (druga izdaja). Pridobljeno od sciencedirect.com.
3. Burckett St Laurent, J. (2007). Čiščenje perila za tekstil. Polimeri. V priročniku za čiščenje / čiščenje površin. Pridobljeno od sciencedirect.com.
4. Wickstone, L. et al. (2018). Nevarnost asfiksije zaradi zaužitja zdravila Vernagel. Ann R Coll Surg Engl 2018; 100: e176-e177. Pridobljeno iz ncbi.nlm.nih.gov.
5. Wypych, G. (2015). Načela toplotne razgradnje. Poliakrilat. Pri razgradnji in stabilizaciji PVC. Pridobljeno iz sciencedirect.
6. Medina-Torres, L. et al. (2014). Reologija natrijevega poliakrilata kot emulgatorja, ki se uporablja v kozmetičnih emulzijah. Industrial & Engineering Chemistry Research 2014, 53, 47, 18346-18351. Pridobljeno iz pubs.acs.org.
7. Kemijska knjiga. (2016). Natrijev poliakrilat. Pridobljeno s spletnega mesta chemicalbook.com.
8. SCCO. (2019). Superabsorbentni polimer (SAP). Pridobljeno iz sapgel.com.