Полиакриловая кислота
| |
| Имена | |
|---|---|
| Название ИЮПАК
Поли(акриловая кислота), поли(1-карбоксиэтилен)
| |
| Другие имена
ПАА, ПААк, акрисол, акумер, алкосперсе, акватрит, карбомер, сокалан
| |
| Идентификаторы | |
| КЭБ | |
| ХимическийПаук |
|
| Информационная карта ECHA | 100.115.375 |
| Номер ЕС |
|
| КЕГГ | |
| НЕКОТОРЫЙ |
|
Панель управления CompTox ( EPA )
|
|
| Характеристики | |
| (C 3 H 4 O 2 ) н | |
| Молярная масса | переменная |
| войти P | 0.25700 [ 1 ] |
| Опасности [ 2 ] | |
| СГС Маркировка : | |
| |
| Предупреждение | |
| Х315 , Х319 , Х335 | |
| NFPA 704 (огненный алмаз) | |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа).
| |
Полиакриловая кислота ( ПАА ; торговое название Карбомер ) представляет собой полимер с формулой (CH 2 -CHCO 2 H) n . Это производное акриловой кислоты (CH 2 =CHCO 2 H). Помимо гомополимеров , известны и имеют коммерческую ценность различные сополимеры и сшитые полимеры, а также их частично депротонированные производные. В водном растворе при нейтральном pH ПАК является анионным полимером , т.е. многие боковые цепи ПАК теряют свои протоны и приобретают отрицательный заряд. Частично или полностью депротонированные ПАА представляют собой полиэлектролиты , способные поглощать и удерживать воду и набухать во много раз по сравнению с первоначальным объемом. Эти свойства – кислотно-щелочные и водопритягивающие – лежат в основе многих применений.
Синтез
[ редактировать ]ПАК, как и любой акрилатный полимер , обычно синтезируется посредством процесса, известного как свободнорадикальная полимеризация. [ 3 ] [ 4 ] хотя также можно использовать привитую полимеризацию. [ 5 ] [ 6 ] Свободнорадикальная полимеризация включает превращение мономеров, в данном случае акриловой кислоты (CH 2 =CHCO 2 H), в полимерную цепь под действием свободных радикалов. [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] Обычно процесс состоит из следующих шагов: [ 10 ]
- Инициирование : Свободные радикалы генерируются такими инициаторами, как персульфат калия ( K 2 S 2 O 8 ) или азобисизобутиронитрил (AIBN). Эти радикалы обладают высокой реакционной способностью и могут начать процесс полимеризации, реагируя с мономерными звеньями. [ 11 ]
- Распространение : как только радикал вступает в реакцию с мономером, он создает новый радикал в конце растущей цепи. Этот новый радикал может реагировать с дополнительными мономерными единицами, позволяя цепи расти. [ 12 ]
- Прекращение : Реакция продолжается до тех пор, пока два радикала не рекомбинируются или радикал не перейдет к другой молекуле, прекращая рост полимерной цепи. [ 13 ]
- Перенос цепи и ингибирование . Могут также происходить и другие реакции, такие как передача цепи (когда радикал переносится на другую молекулу, создавая новый радикал) или ингибирование (когда примеси останавливают рост цепи). [ 14 ]
Производство
[ редактировать ]В 2022 году мировой рынок оценивается в 3,4 миллиарда долларов. [ 15 ] [ 16 ]
Структура и производные
[ редактировать ]Полиакриловая кислота — слабый анионный полиэлектролит, степень ионизации которого зависит от pH раствора. В своей неионизированной форме при низких значениях pH ПАК может связываться с различными неионными полимерами (такими как полиэтиленоксид, поли-N-винилпирролидон, полиакриламид и некоторые эфиры целлюлозы) и образовывать интерполимерные комплексы с водородными связями . [ 17 ] В водных растворах ПАК может также образовывать поликомплексы с противоположно заряженными полимерами, такими как хитозан, поверхностно-активные вещества и молекулы лекарственных препаратов (например, стрептомицина). [ 18 ]
Физические свойства
[ редактировать ]Сухие ПАА продаются в виде белых пушистых порошков.
Производные
[ редактировать ]В форме сухого порошка полиакрилата натрия положительно заряженные ионы натрия связаны с полиакрилатом , однако в водных растворах ионы натрия могут диссоциировать. Наличие катионов натрия позволяет полимеру поглощать большое количество воды.
Приложения
[ редактировать ]Абсорбент
[ редактировать ]ПАК широко используется в диспергаторах. Его молекулярная масса оказывает существенное влияние на реологические свойства и дисперсионную способность и, следовательно, на область применения. Преобладающее применение ПАК – суперабсорбент . Около 25% ПАК используется в моющих и диспергирующих средствах.
Полиакриловая кислота и ее производные (в частности, полиакрилат натрия ) используются в одноразовых подгузниках . Акриловая кислота также является основным компонентом суперабсорбентных полимеров (SAP), которые представляют собой сшитые полиакрилаты, способные поглощать и удерживать жидкость, в 100 раз превышающую их собственный вес. Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США разрешило использование SAP в упаковке, имеющей непрямой контакт с пищевыми продуктами. [ 19 ] [ 20 ]
Очистка
[ редактировать ]Моющие средства часто содержат сополимеры акриловой кислоты, которые помогают улавливать грязь. Сшитая полиакриловая кислота также используется в производстве товаров для дома, в том числе средств для мытья полов. ПАА может инактивировать антисептик хлоргексидина глюконат . [ 21 ]
Биосовместимые материалы
[ редактировать ]Гели нейтрализованной полиакриловой кислоты представляют собой подходящие биосовместимые матрицы для медицинского применения, например, гели для продуктов по уходу за кожей. Пленки ПАА можно наносить на ортопедические имплантаты для защиты их от коррозии. Сшитые гидрогели ПАК и желатина также используются в качестве медицинского клея.
Краски и косметика
[ редактировать ]Другие области применения включают краски и косметику . Они стабилизируют взвешенные вещества в жидкостях, [ 22 ] предотвращают расслоение эмульсий и контролируют консистенцию потока косметики. Коды карбомеров (910, 934, 940, 941 и 934P) указывают молекулярную массу и конкретные компоненты полимера. Во многих случаях ПАА используются в форме солей щелочных металлов или аммония, например, полиакрилата натрия .
Новые приложения
[ редактировать ]Гидрогели, полученные из ПАА, привлекли большое внимание к использованию в качестве повязок и средств для заживления ран. [ 23 ]
Буровой раствор и закалка металла
[ редактировать ]Было сделано несколько сообщений об использовании ПАК в качестве дефлокулянта (так называемых щелочных полиакрилатов ) в нефтедобывающей промышленности. [ 24 ] [ 25 ]
Сообщалось также, что его используют для закалки металлов в металлообработке (см. Полиакрилат натрия ). [ 26 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Полиакриловая кислота_msds» . Архивировано из оригинала 21 февраля 2022 г. Проверено 23 апреля 2018 г.
- ^ «Инвентаризация C&L» . echa.europa.eu . Архивировано из оригинала 5 апреля 2021 г. Проверено 5 декабря 2021 г.
- ^ Чжан, Жунго; Ли, Цюн; Чжан, Аньфу; Лю, Юн; Лэй, Цзяхэн (1 декабря 2008 г.). «Техника синтеза суперпластификатора полиакриловой кислоты» . Журнал Уханьского технологического университета-Матер. наук. Эд . 23 (6): 830–833. дои : 10.1007/s11595-008-6830-y . ISSN 1993-0437 . S2CID 93458743 .
- ^ Ху, Юн; Цзян, Сицюнь; Дин, Инь; Вот, Хайсюн; Юань, Юань; Ян, Чанчжэн (1 августа 2002 г.). «Синтез и характеристика наночастиц хитозан-поли(акриловая кислота)» . Биоматериалы . 23 (15): 3193–3201. дои : 10.1016/S0142-9612(02)00071-6 . ISSN 0142-9612 . ПМИД 12102191 .
- ^ Ли, Ан; Ван, Айцинь; Чен, Цзяньминь (5 мая 2004 г.). «Исследование супервпитывающего композита поли(акриловая кислота)/аттапульгит. I. Синтез и характеристика» . Журнал прикладной науки о полимерах . 92 (3): 1596–1603. дои : 10.1002/app.20104 . ISSN 0021-8995 .
- ^ Линь, Цзяньмин; Ву, Цзихуай; Ян, Чжэнфан; Пу, Минли (01 марта 2001 г.). «Синтез и свойства суперабсорбирующего нанокомпозита поли(акриловая кислота)/слюда» . Макромолекулярная быстрая связь . 22 (6): 422–424. doi : 10.1002/1521-3927(20010301)22:6<422::AID-MARC422>3.0.CO;2-R . ISSN 1022-1336 .
- ^ Бромберг, Лев Э.; Барр, Дэвид П. (1 июня 1999 г.). «Явления агрегации в водных растворах гидрофобно модифицированных полиэлектролитов. Исследование зондовой солюбилизации» . Макромолекулы . 32 (11): 3649–3657. Бибкод : 1999МаМол..32.3649B . дои : 10.1021/ma981946k . ISSN 0024-9297 .
- ^ Лашевский, Андре; Херфурт, Кристоф; Мясникова, Анна; Сталхут, Фрэнк; Вайс, Ян; Виланд, Кристоф; Вишерхофф, Эрик; Градзельски, Майкл; Мало де Молина, Паула (январь 2003 г.), Патил, Анджали; Ферритто, Майкл С. (ред.), «Звезды и блоки: адаптация полимерных модификаторов реологии для водных сред путем контролируемой свободнорадикальной полимеризации» , серия симпозиумов ACS , том. 1148, Вашингтон, округ Колумбия: Американское химическое общество, стр. 125–143, номер документа : 10.1021/bk-2013-1148.ch008 , ISBN. 978-0-8412-2905-1 , получено 20 декабря 2023 г.
- ^ Икбал, Хафиз М.Н.; Рашид, Тахир; Билал, Мухаммад (03 октября 2018 г.), Ахмед, Шакил; Хуссейн, Чаудхери Мустансар (ред.), «Аспекты проектирования и обработки полимерных и композитных материалов» , «Зеленые и устойчивые современные материалы » (1-е изд.), Wiley, стр. 155–189, doi : 10.1002/9781119407089.ch7 , ISBN 978-1-119-40708-9 , S2CID 139704996 , получено 20 декабря 2023 г.
- ^ Лю, Кэ; Корриган, Натаниэль; Постма, Альмар; Моад, Грэм; Бойер, Сирил (27 октября 2020 г.). «Комплексная платформа для проектирования и синтеза молекулярно-массовых распределений полимеров» . Макромолекулы . 53 (20): 8867–8882. Бибкод : 2020МаМол..53.8867L . doi : 10.1021/acs.macromol.0c01954 . ISSN 0024-9297 . S2CID 225117544 .
- ^ Плампер, Феликс А.; Беккер, Харальд; Ланцендорфер, Михаэль; Патель, Муштак; Виттеманн, Александр; Баллауф, Матиас; Мюллер, Аксель Х.Е. (23 сентября 2005 г.). «Синтез, характеристика и поведение в водном растворе звездчатого поли(акриловой кислоты)» . Макромолекулярная химия и физика . 206 (18): 1813–1825. дои : 10.1002/macp.200500238 . ISSN 1022-1352 .
- ^ Кути, Серджио С.; Хентон, Дэвид Э.; Пауэлл, Синтия; Рейм, Роберт Э.; Смит, Патрик; Стейплс, Томас Л. (18 апреля 1997 г.). «Влияние MEHQ на полимеризацию акриловой кислоты при приготовлении супервпитывающих гелей» . Журнал прикладной науки о полимерах . 64 (3): 577–589. doi : 10.1002/(SICI)1097-4628(19970418)64:3<577::AID-APP14>3.0.CO;2-V . ISSN 0021-8995 .
- ^ Лучани, Карла; Чхве, Кю Ён (сентябрь 2023 г.). «Моделирование месильного реактора непрерывного действия для полимеризации частично нейтрализованной акриловой кислоты» . Канадский журнал химической инженерии . 101 (9): 5151–5161. doi : 10.1002/cjce.24898 . ISSN 0008-4034 . S2CID 257729740 .
- ^ Николаи, Рено; Мосначек, Ярослав; Кар, Кишор К.; Фручи, Стэнли О.; Клотер, Майкл Д.; Харнер, Ричард С.; Матияшевский, Кшиштоф (28 марта 2012 г.). «Эффективные системы ингибирования полимеризации для перегонки акриловой кислоты: ингибиторы паровой фазы» . Исследования в области промышленной и инженерной химии . 51 (12): 4467–4471. дои : 10.1021/ie201709y . ISSN 0888-5885 .
- ^ «Спрос на рынке полиакриловой кислоты, ключевые игроки, возможности и прогнозный анализ к 2029 году» . www.databridgemarketresearch.com . Проверено 20 декабря 2023 г.
- ^ ООО, Исследования и рынки. «Полиакриловая кислота – глобальный стратегический бизнес-отчет» . www.researchandmarkets.com . Проверено 20 декабря 2023 г.
- ^ Хуторянский Виталий Владимирович; Стаикос, Георгиос (9 марта 2009 г.). Интерполимерные комплексы с водородными связями: образование, строение и применение . Всемирная научная. ISBN 978-981-4475-04-4 . OCLC 1200871469 . Архивировано из оригинала 21 февраля 2022 г. Проверено 21 февраля 2022 г.
- ^ Нуркеева, Зауреш С; Хуторянский Виталий В; Мун, Григорий А; Щербакова Марина Владимировна; Иващенко, Анатолий Т; Айтхожина, Назира А (март 2004 г.). «Поликомплексы полиакриловой кислоты с сульфатом стрептомицина и их антибактериальная активность» . Европейский журнал фармацевтики и биофармацевтики . 57 (2): 245–9. дои : 10.1016/S0939-6411(03)00149-8 . ПМИД 15018981 . Архивировано из оригинала 21 февраля 2022 года – через PubMed, Elsevier.
- ^ Орволл, Роберт А.; Йонг, Чонг С. (1999). «Поли(акриловая кислота)». У Марка, Джеймс Э. (ред.). Справочник данных по полимерам . Oxford University Press, Inc., стр. 252–253. ISBN 978-0195107890 . OCLC 39962426 . Архивировано из оригинала 21 февраля 2022 г. Проверено 21 февраля 2022 г.
- ^ «Акрилаты» . Макрогаллерия . Учебный центр полимерной науки. 2005. Архивировано из оригинала 21 февраля 2022 года . Проверено 25 июня 2015 г.
- ^ Кайзер, Нэнси; Кляйн, Дэн; Каранджа, Питер; Гретен, Захария; Ньюман, Джерри (2009). «Инактивация глюконата хлоргексидина на коже несовместимыми спиртовыми дезинфицирующими гелями для рук» . Американский журнал инфекционного контроля . 37 (7): 569–73. дои : 10.1016/j.ajic.2008.12.008 . ПМИД 19398245 . Архивировано из оригинала 19 декабря 2021 года – через PubMed, Elsevier.
- ^ Куила, Дебашиш; Блей, Джордж А.; Борхас, Рикардо Э.; Хьюз, Стив; Мэддокс, Фил; Райс, Кей; Стэнсбери, Уэйн; Лорел, Норма (15 августа 1999 г.). «Полиакриловая кислота (поли-А) как хелант и диспергатор» . Журнал прикладной науки о полимерах . 73 (7): 1097–1115. doi : 10.1002/(SICI)1097-4628(19990815)73:7<1097::AID-APP2>3.0.CO;2-F . ISSN 0021-8995 .
- ^ Могошану, Джордж Дэн; Грумесеску, Александру Михай (25 марта 2014 г.). «Природные и синтетические полимеры для повязок на раны и ожоги» . Международный фармацевтический журнал . 463 (2): 127–136. doi : 10.1016/j.ijpharm.2013.12.015 . ПМИД 24368109 . Архивировано из оригинала 1 февраля 2022 года.
- ^ «Дефлокулянты: подробный обзор» . Архивировано из оригинала 26 февраля 2021 года.
- ^ Петров, Н.А.; Майкоби, А.А. (декабрь 2017 г.). «Исследование реагента Унифлокс для бурения сибирских растворителей» . Нефтегазовый бизнес (6): 6–19. doi : 10.17122/ogbus-2017-6-6-19 (неактивен 01 февраля 2024 г.). Архивировано из оригинала 21 июня 2018 г. Проверено 6 мая 2022 г.
{{cite journal}}: CS1 maint: DOI неактивен по состоянию на февраль 2024 г. ( ссылка ) - ^ Гриффитс, WD (1989). Закалочные характеристики растворов полиакрилата натрия (докторская диссертация). Шеффилд: Университет Шеффилда Халлама.
