L'acido poliacrilico è un polimero unico con un'elevata capacità di assorbimento dell'acqua. Questo composto è biologicamente inerte, quindi è ampiamente utilizzato nella produzione di prodotti per l'igiene e cosmetici, nonché come materiale ausiliario in medicina. I poliacrilati (sali acidi), che hanno proprietà fisiche e meccaniche migliorate, hanno una portata ancora più ampia.
Descrizione
L'acido poliacrilico è una sostanza macromolecolare, la cui unità monomerica è il composto CH2=CH−COOH (acido acrilico o propenoico, etenecarbossilico). Questo polimero non ha tossicità, buona solubilità in acqua ed elevata resistenza agli alcali.
La formula chimica dell'acido poliacrilico è (C2H3COOH) . La formula strutturale del composto è mostrata nella figura seguente.
L'acido poliacrilico è un tipico poliacido debole. Le sue macromolecole hanno gruppi funzionali che hanno la capacità dialla dissociazione elettrolitica. Si presenta come un liquido ambrato chiaro o una polvere granulare bianca.
Proprietà
Le principali proprietà fisiche e chimiche dell'acido poliacrilico sono:
- La temperatura alla quale questo polimero diventa solido, bypassando la fase di cristallizzazione (stato vetroso) - 106 °C.
- Quando riscaldate, si formano anidridi e se la temperatura supera i 250 °C, inizia la reazione di eliminazione dell'anidride carbonica dal gruppo carbossilico - COOH, nonché la reticolazione delle macromolecole, che porta alla formazione di polimeri di struttura spaziale e un aumento del grado di polimerizzazione.
- I sali di questo polimero hanno una maggiore stabilità termica. Questa proprietà viene utilizzata per produrre forti fibre innestate con acido poliacrilico.
- Quando si interagisce con alcali (C2H3COOH) forma sali, nel reazione con alcoli - esteri.
- Dopo la polimerizzazione in solventi, il polimero diventa duro e fragile e mantiene queste qualità anche ad una temperatura di 240 °C.
- Quando gli alcoli a basso peso molecolare reagiscono con questo acido, si ottengono esteri di diverse strutture spaziali.
- Un brusco cambiamento nelle proprietà del polimero si verifica a un grado molto basso di conversione dei gruppi funzionali (è richiesto solo lo 0,1% di glicole etilenico per reticolare molecole con una massa di 50 kDa).
Una delle proprietà di una soluzione acquosa di acido poliacrilico è che quandoun aumento del peso molecolare di un dato polimero aumenta anche la viscosità della soluzione, che è associata alla crescita delle macromolecole e al loro effetto sull'acqua. Allo stesso tempo, la viscosità della soluzione non dipende dallo sforzo di taglio applicato ed è un valore costante su un ampio intervallo di misurazione, a differenza di altri polimeri polielettrolitici. Quando l'acidità della soluzione cambia, le fibre di acido poliacrilico subiscono contrazione o allungamento come risultato della conversione dell'energia chimica in energia meccanica.
Solubilità
(C2H3COOH) si dissolve bene nelle seguenti sostanze:
- acqua;
- biossido di dietilene;
- alcol metilico ed etilico;
- Ammide dell'acido formico;
- dimetilformammide.
La soluzione acquosa di acido poliacrilico ha un effetto polielettrolitico (capace di dissociazione elettrolitica), che aumenta linearmente all'aumentare del grado di neutralizzazione.
La sostanza è insolubile in composti come:
- monomero di acido acrilico;
- acetone;
- etossietano;
- idrocarburi.
Con soluzioni cationiche e tensioattivi, la sostanza può formare sali insolubili.
Ricevi
La sintesi dell'acido poliacrilico viene effettuata mediante polimerizzazione del monomero. La reazione avviene in mezzo acquoso, dove viene aggiunto un agente reticolante, o in solventi organici. La miscelazione viene solitamente eseguita in un reattore a pale e sulla superficie dell'apparecchiaturaraffreddato a 70 °C con refrigerante liquido. Il prodotto finale è un gel, un polimero idrofilo che assorbe attivamente l'umidità.
Una soluzione acida acquosa più stabile può essere ottenuta mediante l'azione del perossido di idrogeno e l'aggiunta di una piccola quantità di para-diidrossibenzene con tioglicolato di sodio, usato per controllare il peso molecolare. Il prodotto finale della reazione viene utilizzato in odontoiatria.
Applicazione di acido poliacrilico
Questo polimero è ampiamente utilizzato come superassorbente (per catturare e trattenere il liquido) in riempitivi per pannolini per bambini e adulti, assorbenti igienici, pannolini usa e getta e altri prodotti simili.
Altre aree in cui viene utilizzato l'acido poliacrilico sono:
- l'agricoltura è un materiale per il miglioramento del suolo;
- industria - stabilizzanti e flocculanti di soluzioni colloidali;
- concia e produzione tessile - sostanze per ridurre l'elettrificazione nella preparazione delle pelli e nella produzione di fibre;
- elettronica - componente di collegamento nelle batterie agli ioni di litio;
- industriale - nei sistemi di raffreddamento e condizionamento come inibitore di deposito e componente di omogeneità (centrali elettriche, raffinerie siderurgiche e petrolifere, fertilizzanti).
Questa sostanza viene utilizzata anche come additivo nella produzione di film che ne migliorano la capacità di essere colorati e di aderirecon altri materiali.
Medicina
L'acido e i suoi sali sono usati in medicina per i seguenti scopi:
- trasportatore di sostanze attive;
- un componente di unguenti emostatici, materiali tessuti e non tessuti utilizzati per ustioni e infiammazioni per accelerare la guarigione delle ferite;
- legante nei materiali da otturazione in odontoiatria.
Il vantaggio di questo materiale è che è biologicamente inerte e può essere utilizzato insieme a composti bioattivi (enzimi, antibiotici, fattori di crescita, ecc.).
Poliacrilati
I sali dell'acido poliacrilico sono polimeri di esteri di questo composto. In apparenza, assomigliano alle paraffine. Sono caratterizzati dalle seguenti proprietà:
- resistenza ad alcali e acidi diluiti, luce e ossigeno;
- La decomposizione con soluzioni alcaline si osserva ad una temperatura di 80–100 °C, con formazione di acido poliacrilico;
- se riscaldati sopra i 150 °C, subiscono la distruzione termica, le molecole di poliacrilato reticolano, il monomero (circa l'1%) e vengono rilasciati prodotti volatili;
- I poliacrilati sono altamente solubili in monomeri, eteri, idrocarburi e acetone.
I sali dell'acido poliacrilico sono prodotti mediante polimerizzazione in emulsione o sospensione, nella produzione su piccola scala mediante polimerizzazione a blocchi.
Uso di poliacrilati
Questi composti sono utilizzati nella produzione dei seguenti materiali:
- vetro organico;
- film vari;
- fibre sintetiche;
- materiali pittorici (sm alti, vernici, resine);
- composizioni adesive e impregnanti (emulsioni) per tessuti, carta, pelle, legno.
Le vernici a base di poliacrilati hanno prestazioni elevate:
- elevata adesione su superfici metalliche e porose;
- buone qualità decorative;
- resistente all'acqua, ai raggi UV, agli agenti atmosferici, agli alcali;
- conservazione a lungo termine delle proprietà decorative (lucentezza ed elasticità) - fino a 10 anni.
Sono usati per tingere prodotti come:
- automobili, aerei e altre attrezzature;
- metallo ordinato;
- plastica;
- prodotti per la stampa;
- prodotti per l'industria elettronica;
- industria alimentare (produzione di lattine).
Poliacrilato di sodio
Il poliacrilato di sodio è molto solubile in acqua e non cambia la sua struttura nemmeno a 240 °C. Questo composto viene utilizzato nella preparazione di soluzioni fresche o saline per ridurne la viscosità. Il poliacrilato di sodio è in grado di emulsionare microcristalli, microsabbia da carbonati, solfati e fosfati.
La sostanza è utilizzata nei seguenti settori:
- industria petrolifera - preparazione del fluido di perforazione;
- industria chimica - manifatturieradetersivi, neve artificiale e anche come addensante per pitture e vernici;
- agricoltura - produzione di fertilizzanti;
- industria della carta e della cellulosa - produzione di tovaglioli, carta igienica;
- produzione di sanitari.
I fluidi di perforazione formulati con questo composto hanno i seguenti vantaggi:
- bassa densità;
- finezza;
- buona solubilità acida richiesta durante la perforazione;
- resistente alle alte temperature (fino a 240°C);
- sicurezza ambientale.
Cosmetologia
Nell'industria cosmetica, il poliacrilato di sodio viene utilizzato come addensante nella fabbricazione di prodotti come:
- lacca per capelli;
- gel doccia;
- creme;
- shampoo;
- maschere per il viso;
- schiuma da bagno.
L'unicità delle proprietà di questo integratore sta nel fatto che ogni più piccola particella di poliacrilato di sodio si gonfia nell'acqua e crea una sensazione di vellutata e levigatezza sulla pelle. Poiché la sostanza ha una struttura elastomerica simile al silicone, è un buon agente testurizzante. I vantaggi dei cosmetici con la sua aggiunta sono che non diventano appiccicosi, possono dare un risultato opaco o satinato. Alcuni produttori aggiungono il poliacrilato di sodio ai cosmetici colorati.
