Полиакриламид

Полиакриламид
Имена
	Название ИЮПАК поли(2-пропенамид)
	Другие имена поли(2-пропенамид), поли(1-карбамоилэтилен)
Идентификаторы
Номер CAS	9003-05-8 ;
ХимическийПаук	никто ;
Информационная карта ECHA	100.118.050
НЕКОТОРЫЙ	5D6TC4BRWV (1500 МВт) ;
Панель управления CompTox ( EPA )	DTXSID7042308 ;
Характеристики
Химическая формула	(С 3 Н 5 НЕТ) н
	Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). проверить ( что такое ?) Ссылки на инфобоксы

Полиакриламид (сокращенно PAM или pAAM) представляет собой полимер с формулой (-CH ₂ CHCONH ₂ -). Имеет линейно-цепную структуру. PAM обладает высокой водопоглощающей способностью, образуя мягкий гель при гидратации . По оценкам, в 2008 году было произведено около 750 000 000 кг, в основном для очистки воды, а также для бумажной и горнодобывающей промышленности. ^[1]

Физико-химические свойства

Полиакриламид – это полиолефин . Его можно рассматривать как полиэтилен с амидными заместителями при чередующихся атомах углерода. В отличие от различных нейлонов , полиакриламид не является полиамидом, поскольку амидные группы не находятся в основной цепи полимера. Благодаря наличию амидных (CONH ₂ ) групп чередующиеся атомы углерода в основной цепи являются стереогенными (в просторечии: хиральными). По этой причине полиакриламид существует в атактической, синдиотактической и изотактической формах, хотя этот аспект редко обсуждается. Полимеризация инициируется радикалами и считается стереослучайной. ^[1]

Сополимеры и модифицированные полимеры

Линейный полиакриламид – водорастворимый полимер. Другие полярные растворители включают ДМСО и различные спирты. Сшивку можно провести с использованием N,N-метиленбисакриламида . Некоторые сшитые материалы набухают, но не растворяются, т. е. представляют собой гидрогели .

Частичный гидролиз происходит при повышенных температурах в водных средах, превращая некоторые амидные заместители в карбоксилаты. Таким образом, этот гидролиз делает полимер особенно гидрофильным. Полимер, полученный из N,N-диметилакриламида, устойчив к гидролизу.

Сополимеры акриламида включают сополимеры, полученные из акриловой кислоты.

Использование

В 1970-х и 1980-х годах пропорционально наибольшее использование этих полимеров приходилось на очистку воды. ^[2] Следующее по весу применение — добавки для переработки целлюлозы и производства бумаги . Около 30% полиакриламида используется в нефтяной и горнодобывающей промышленности. ^[1]

Флокуляция

Одним из наиболее распространенных применений полиакриламида является флокуляция твердых веществ в жидкости. Этот процесс применим к очистке воды , а также к таким процессам, как производство бумаги и трафаретная печать. Полиакриламид может поставляться в порошкообразной или жидкой форме, при этом жидкая форма подразделяется на раствор и эмульсионный полимер.

Хотя эти продукты часто называют «полиакриламидами», многие из них на самом деле представляют собой и одного сополимеры акриламида или нескольких других веществ, таких как акриловая кислота или ее соль. Эти сополимеры обладают измененной смачиваемостью и набухаемостью.

Ионные формы полиакриламида нашли важное применение в промышленности по очистке питьевой воды . Соли трехвалентных металлов, таких как хлорид железа и хлорид алюминия , соединены длинными полимерными цепями полиакриламида. Это приводит к значительному увеличению скорости флокуляции . Это позволяет водоочистным станциям значительно улучшить удаление общего органического содержания (ТОС) из сырой воды.

Промышленность ископаемого топлива

В нефтегазовой промышленности производные полиакриламида, особенно сополимеры, оказывают существенное влияние на добычу за счет увеличения нефтеотдачи за счет повышения вязкости. Водные растворы высокой вязкости могут быть получены с использованием низких концентраций полиакриламидных полимеров, которые вводятся для улучшения экономики традиционного заводнения. В отдельном приложении гидроразрыв пласта выигрывает от снижения сопротивления в результате закачки этих растворов. В этих приложениях используются большие объемы растворов полимеров с концентрацией 30–3000 мг/л. ^[3]

Кондиционирование почвы

Основными функциями полиакриламидных почвенных кондиционеров являются повышение рыхлости, аэрации и пористости почвы, а также уменьшение уплотнения, запыленности и стока воды. Типичные применения составляют 10 мг/л, что по-прежнему дорого для многих применений. ^[3] Вторичные функции заключаются в повышении жизнеспособности, цвета, внешнего вида, глубины укоренения и появления семян растений при одновременном снижении потребности в воде, болезней, эрозии и затрат на техническое обслуживание. Для этой цели используется FC 2712.

Лаборатории молекулярной биологии

Полиакриламид также часто используется в молекулярной биологии в качестве среды для электрофореза белков и нуклеиновых кислот в методе, известном как PAGE . PAGE впервые был использован в лабораторных условиях в начале 1950-х годов. В 1959 году группы Дэвиса и Орнштейна ^[4] и Раймонда и Вайнтрауба ^[5] независимо опубликовали информацию об использовании электрофореза в полиакриламидном геле для разделения заряженных молекул . ^[5] Сегодня этот метод получил широкое признание и остается распространенным протоколом в лабораториях молекулярной биологии .

Акриламид находит и другие применения в лабораториях молекулярной биологии, включая использование линейного полиакриламида (LPA) в качестве носителя , который способствует осаждению небольших количеств нуклеиновых кислот (ДНК и РНК). ^[6]^[7] Многие компании, поставляющие лабораторные материалы, продают LPA для этих целей. ^[8] Кроме того, при определенных условиях его можно использовать для избирательного осаждения только видов РНК из смеси нуклеиновых кислот. ^[7]

Механобиология

Модуль упругости полиакриламида можно изменить, варьируя соотношение мономера и сшивающего агента во время изготовления полиакриламидного геля. ^[9] Это свойство делает полиакриламид полезным в области механобиологии , поскольку ряд клеток реагируют на механические раздражители. ^[10]

Нишевое использование

Полимер также используется для изготовления игрушек Gro-Beast, которые расширяются при помещении в воду, например, « Чужие из пробирки» . Аналогично, абсорбирующие свойства одного из его сополимеров можно использовать в качестве добавки в порошке для тела.

Его использовали в ботоксе в качестве подкожного наполнителя в эстетической хирургии лица (см. Аквамид ).

Он также использовался при синтезе первой жидкости Богера .

Воздействие на окружающую среду

Учитывая объемы производства полиакриламида, эти материалы подверглись тщательному изучению с точки зрения воздействия на окружающую среду и здоровье. ^[11]^[12]

Полиакриламид малотоксичен, но его предшественник акриламид является нейротоксином и канцерогеном . ^[1] Таким образом, опасения, естественно, связаны с возможностью загрязнения полиакриламида акриламидом . ^[12]^[13] Значительные усилия прилагаются для удаления следов акриламида из полимера, предназначенного для использования рядом с пищевыми продуктами. ^[1]

Кроме того, существуют опасения, что полиакриламид может деполимеризоваться с образованием акриламида. В условиях, типичных для кулинарии, полиакриламид существенно не деполимеризуется. ^[14] Единственное утверждение, что полиакриламид превращается в акриламид. ^[15] было широко оспорено. ^[16]^[17]^[18]

Полиакриламид чаще всего частично биоразлагается под действием амидаз с образованием аммиака и полиакрилатов . Полиакрилаты трудно поддаются биологическому разложению, но было показано, что некоторые культуры почвенных микробов делают это в аэробных условиях. ^[19]

См. также

Аквамид
Хитозан
Рока-Гил
Полиакрилат натрия , аналогичный материал.

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и Херт Г., Шорник Г., Бухгольц Ф. (2015). «Полиакриламиды и поли(акриловые кислоты)». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. стр. 1–16. дои : 10.1002/14356007.a21_143.pub2 . ISBN 978-3527306732 .
^ «Полиакриламид» . Банк данных об опасных веществах . Национальная медицинская библиотека США. 14 февраля 2003 г. Модели потребления. КАСРН: 9003-05-8. Архивировано из оригинала 30 декабря 2017 года . Проверено 30 ноября 2013 г.
^ Jump up to: ^а ^б Сюн Б., Лосс Р.Д., Шилдс Д., Павлик Т., Хохрайтер Р., Зидни А.Л., Кумар М. (2018). «Разложение полиакриламида и его последствия для экологических систем» . Чистая вода . 1 (1): 17. Бибкод : 2018npjCW...1...17X . дои : 10.1038/s41545-018-0016-8 . S2CID 135203788 .
^ «Дисковый электрофорез» . Pipeline.com . Архивировано из оригинала 26 сентября 2011 года . Проверено 11 июня 2012 г. цитируя: Орнштейн Л. (декабрь 1964 г.). «Дисковый электрофорез. I. Предыстория и теория». Анналы Нью-Йоркской академии наук . 121 (2): 321–49. Бибкод : 1964NYASA.121..321O . дои : 10.1111/j.1749-6632.1964.tb14207.x . ПМИД 14240533 . S2CID 28591995 .
^ Jump up to: ^а ^б Раймонд С., Вайнтрауб Л. (сентябрь 1959 г.). «Акриламидный гель как поддерживающая среда для зонного электрофореза». Наука . 130 (3377): 711. Бибкод : 1959Sci...130..711R . дои : 10.1126/science.130.3377.711 . ПМИД 14436634 . S2CID 7242716 . цитируя: Дэвис Д.Р., Бадд Р.Э. (июнь 1959 г.). «Непрерывный электрофорез; количественное фракционирование белков сыворотки». Журнал лабораторной и клинической медицины . 53 (6): 958–65. ПМИД 13665142 .
^ Гайяр К., Штраус Ф. (январь 1990 г.). «Осаждение ДНК этанолом с линейным полиакриламидом в качестве носителя» . Исследования нуклеиновых кислот . 18 (2): 378. doi : 10.1093/nar/18.2.378 . ПМК 330293 . ПМИД 2326177 .
^ Jump up to: ^а ^б Мутерко А (02.01.2022). «Селективное осаждение РНК линейным полиакриламидом». Нуклеозиды, нуклеотиды и нуклеиновые кислоты . 41 (1): 61–76. дои : 10.1080/15257770.2021.2007397 . ПМИД 34809521 . S2CID 244490750 .
^ Сигма-Олдрич. «ГенЭлют-ЛПА» . biocompare.com . Архивировано из оригинала 18 июля 2011 г.
^ Денисин А.К., Прюитт Б.Л. (август 2016 г.). «Настройка диапазона жесткости полиакриламидного геля для применения в механобиологии». Прикладные материалы и интерфейсы ACS . 8 (34): 21893–21902. дои : 10.1021/acsami.5b09344 . ПМИД 26816386 .
^ Пелхэм Р.Дж., Ван Ю (декабрь 1997 г.). «Передвижение клеток и фокальные спайки регулируются гибкостью субстрата» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 94 (25): 13661–13665. Бибкод : 1997PNAS...9413661P . дои : 10.1073/pnas.94.25.13661 . ПМК 28362 . ПМИД 9391082 .
^ Окружающая среда Канады ; Министерство здравоохранения Канады (август 2009 г.). «Скрининговая оценка вызова: 2-пропенамид (акриламид)» . Окружающая среда и изменение климата, Канада . Правительство Канады.
^ Jump up to: ^а ^б Дотсон Г.С. (апрель 2011 г.). «Профиль обозначения кожи (SK) NIOSH: акриламид [CAS № 79-06-1]» (PDF) . Публикация DHHS (NIOSH) № 2011-139 . Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
^ Вудро Дж. Э., Зайбер Дж. Н., Миллер Г. К. (апрель 2008 г.). «Высвобождение акриламида в результате облучения солнечным светом водных смесей полиакриламида и железа». Журнал сельскохозяйственной и пищевой химии . 56 (8): 2773–2779. дои : 10.1021/jf703677v . ПМИД 18351736 .
^ Ан Дж.С., Castle L (ноябрь 2003 г.). «Испытания деполимеризации полиакриламидов как потенциального источника акриламида в горячих продуктах». Журнал сельскохозяйственной и пищевой химии . 51 (23): 6715–6718. дои : 10.1021/jf0302308 . ПМИД 14582965 .
^ Смит Э.А., Прюс С.Л., Оме Ф.В. (июнь 1997 г.). «Экологическая деградация полиакриламидов. II. Последствия экологического (наружного) воздействия» . Экотоксикология и экологическая безопасность . 37 (1): 76–91. дои : 10.1006/eesa.1997.1527 . ПМИД 9212339 . Архивировано из оригинала 20 апреля 2016 г. Проверено 2 ноября 2007 г.
^ Кей-Шумейк Дж.Л., Уотвуд М.Э., Ленц Р.Д., Сойка Р.Э. (август 1998 г.). «Полиакриламид как источник органического азота для почвенных микроорганизмов с потенциальным воздействием на неорганический азот почвы в сельскохозяйственных почвах» . Биология и биохимия почвы . 30 (8/9): 1045–1052. Бибкод : 1998SBiBi..30.1045K . дои : 10.1016/S0038-0717(97)00250-2 .
^ Гао Дж, Линь Т, Ван В, Ю Дж, Юань С, Ван С (1999). «Ускоренная химическая деградация полиакриламида». Макромолекулярные симпозиумы . 144 : 179–185. дои : 10.1002/masy.19991440116 . ISSN 1022-1360 .
^ Вер Верс LM (декабрь 1999 г.). «Определение мономера акриламида в исследованиях деградации полиакриламида методом высокоэффективной жидкостной хроматографии» . Журнал хроматографической науки . 37 (12): 486–494. дои : 10.1093/chromsci/37.12.486 . ПМИД 10615596 .
^ Нюссёля А., Альгрен Дж. (апрель 2019 г.). «Микробная деградация полиакриламида и продукта дезаминирования полиакрилата» . Международная биопорча и биодеградация . 139 : 24–33. Бибкод : 2019IBiBi.139...24N . дои : 10.1016/j.ibiod.2019.02.005 . S2CID 92617790 .

[Ull-1] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и Херт Г., Шорник Г., Бухгольц Ф. (2015). «Полиакриламиды и поли(акриловые кислоты)». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. стр. 1–16. дои : 10.1002/14356007.a21_143.pub2 . ISBN 978-3527306732 .

[2] «Полиакриламид» . Банк данных об опасных веществах . Национальная медицинская библиотека США. 14 февраля 2003 г. Модели потребления. КАСРН: 9003-05-8. Архивировано из оригинала 30 декабря 2017 года . Проверено 30 ноября 2013 г.

[clean-3] Jump up to: ^а ^б Сюн Б., Лосс Р.Д., Шилдс Д., Павлик Т., Хохрайтер Р., Зидни А.Л., Кумар М. (2018). «Разложение полиакриламида и его последствия для экологических систем» . Чистая вода . 1 (1): 17. Бибкод : 2018npjCW...1...17X . дои : 10.1038/s41545-018-0016-8 . S2CID 135203788 .

[4] «Дисковый электрофорез» . Pipeline.com . Архивировано из оригинала 26 сентября 2011 года . Проверено 11 июня 2012 г. цитируя: Орнштейн Л. (декабрь 1964 г.). «Дисковый электрофорез. I. Предыстория и теория». Анналы Нью-Йоркской академии наук . 121 (2): 321–49. Бибкод : 1964NYASA.121..321O . дои : 10.1111/j.1749-6632.1964.tb14207.x . ПМИД 14240533 . S2CID 28591995 .

[Davis-5] Jump up to: ^а ^б Раймонд С., Вайнтрауб Л. (сентябрь 1959 г.). «Акриламидный гель как поддерживающая среда для зонного электрофореза». Наука . 130 (3377): 711. Бибкод : 1959Sci...130..711R . дои : 10.1126/science.130.3377.711 . ПМИД 14436634 . S2CID 7242716 . цитируя: Дэвис Д.Р., Бадд Р.Э. (июнь 1959 г.). «Непрерывный электрофорез; количественное фракционирование белков сыворотки». Журнал лабораторной и клинической медицины . 53 (6): 958–65. ПМИД 13665142 .

[6] Гайяр К., Штраус Ф. (январь 1990 г.). «Осаждение ДНК этанолом с линейным полиакриламидом в качестве носителя» . Исследования нуклеиновых кислот . 18 (2): 378. doi : 10.1093/nar/18.2.378 . ПМК 330293 . ПМИД 2326177 .

[:0-7] Jump up to: ^а ^б Мутерко А (02.01.2022). «Селективное осаждение РНК линейным полиакриламидом». Нуклеозиды, нуклеотиды и нуклеиновые кислоты . 41 (1): 61–76. дои : 10.1080/15257770.2021.2007397 . ПМИД 34809521 . S2CID 244490750 .

[8] Сигма-Олдрич. «ГенЭлют-ЛПА» . biocompare.com . Архивировано из оригинала 18 июля 2011 г.

[9] Денисин А.К., Прюитт Б.Л. (август 2016 г.). «Настройка диапазона жесткости полиакриламидного геля для применения в механобиологии». Прикладные материалы и интерфейсы ACS . 8 (34): 21893–21902. дои : 10.1021/acsami.5b09344 . ПМИД 26816386 .

[10] Пелхэм Р.Дж., Ван Ю (декабрь 1997 г.). «Передвижение клеток и фокальные спайки регулируются гибкостью субстрата» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 94 (25): 13661–13665. Бибкод : 1997PNAS...9413661P . дои : 10.1073/pnas.94.25.13661 . ПМК 28362 . ПМИД 9391082 .

[ecanada-11] Окружающая среда Канады ; Министерство здравоохранения Канады (август 2009 г.). «Скрининговая оценка вызова: 2-пропенамид (акриламид)» . Окружающая среда и изменение климата, Канада . Правительство Канады.

[NIOSHskin-12] Jump up to: ^а ^б Дотсон Г.С. (апрель 2011 г.). «Профиль обозначения кожи (SK) NIOSH: акриламид [CAS № 79-06-1]» (PDF) . Публикация DHHS (NIOSH) № 2011-139 . Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).

[13] Вудро Дж. Э., Зайбер Дж. Н., Миллер Г. К. (апрель 2008 г.). «Высвобождение акриламида в результате облучения солнечным светом водных смесей полиакриламида и железа». Журнал сельскохозяйственной и пищевой химии . 56 (8): 2773–2779. дои : 10.1021/jf703677v . ПМИД 18351736 .

[14] Ан Дж.С., Castle L (ноябрь 2003 г.). «Испытания деполимеризации полиакриламидов как потенциального источника акриламида в горячих продуктах». Журнал сельскохозяйственной и пищевой химии . 51 (23): 6715–6718. дои : 10.1021/jf0302308 . ПМИД 14582965 .

[15] Смит Э.А., Прюс С.Л., Оме Ф.В. (июнь 1997 г.). «Экологическая деградация полиакриламидов. II. Последствия экологического (наружного) воздействия» . Экотоксикология и экологическая безопасность . 37 (1): 76–91. дои : 10.1006/eesa.1997.1527 . ПМИД 9212339 . Архивировано из оригинала 20 апреля 2016 г. Проверено 2 ноября 2007 г.

[16] Кей-Шумейк Дж.Л., Уотвуд М.Э., Ленц Р.Д., Сойка Р.Э. (август 1998 г.). «Полиакриламид как источник органического азота для почвенных микроорганизмов с потенциальным воздействием на неорганический азот почвы в сельскохозяйственных почвах» . Биология и биохимия почвы . 30 (8/9): 1045–1052. Бибкод : 1998SBiBi..30.1045K . дои : 10.1016/S0038-0717(97)00250-2 .

[17] Гао Дж, Линь Т, Ван В, Ю Дж, Юань С, Ван С (1999). «Ускоренная химическая деградация полиакриламида». Макромолекулярные симпозиумы . 144 : 179–185. дои : 10.1002/masy.19991440116 . ISSN 1022-1360 .

[18] Вер Верс LM (декабрь 1999 г.). «Определение мономера акриламида в исследованиях деградации полиакриламида методом высокоэффективной жидкостной хроматографии» . Журнал хроматографической науки . 37 (12): 486–494. дои : 10.1093/chromsci/37.12.486 . ПМИД 10615596 .

[19] Нюссёля А., Альгрен Дж. (апрель 2019 г.). «Микробная деградация полиакриламида и продукта дезаминирования полиакрилата» . Международная биопорча и биодеградация . 139 : 24–33. Бибкод : 2019IBiBi.139...24N . дои : 10.1016/j.ibiod.2019.02.005 . S2CID 92617790 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]

[19]