Natriumpolyacrylaat (C3H3NaO2) n structuur, eigenschappen, gebruik, risico's

2203
Charles McCarthy
Natriumpolyacrylaat (C3H3NaO2) n structuur, eigenschappen, gebruik, risico's

De Natriumpolyacrylaat Het is een organische verbinding met een hoog molecuulgewicht die wordt gevormd door de vereniging van vele eenheden of stukken van een kleinere verbinding, natriumacrylaat. De molecuulformule van natriumpolyacrylaat is (C.3H.3NaOtween, en de uitgebreide formule van zijn monomeer is -CHtwee-CH (COONa)-.

Natriumpolyacrylaat heeft toch veel herhalende stukken. Het is een anionische polyelektrolyt omdat het veel carboxylaatanionen -COO heeft-, die een negatieve lading hebben. Dit geeft het zijn belangrijkste fysisch-chemische eigenschappen en bevordert het meervoudige gebruik ervan.

Formule van het monomeer of repetitief stuk van het natriumpolyacrylaatpolymeer, waarbij n staat voor het aantal keren dat het wordt herhaald. Muso [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)]. Bron: Wikimedia Commons.

Het heeft een grote affiniteit met water. Het absorbeert het heel gemakkelijk en vormt een gel. Absorbeert alle soorten vloeistoffen of waterige oplossingen. Deze eigenschap maakt het bijvoorbeeld gebruikt in wegwerpluiers en maandverband..

Het wordt ook gebruikt in verpakkingen van de versindustrie om overtollig water op te vangen dat ze kunnen produceren..

Vanwege het grote aantal negatieve ladingen van -COO- Het wordt gebruikt in wasmiddelen om vuildeeltjes te helpen suspenderen. Het dient ook in industriële processen waar het nodig is om positieve metaalionen zoals calcium, aluminium en magnesium op te vangen.

Natriumpolyacrylaat is niet giftig, maar het is erg belangrijk om het niet in te nemen, omdat het water uit speeksel kan opnemen, het volume kan vergroten en verstikking kan veroorzaken..

Artikel index

  • 1 Chemische structuur
  • 2 Nomenclatuur
  • 3 Eigenschappen
    • 3.1 Fysieke toestand
    • 3.2 Molecuulgewicht
    • 3.3 Dichtheid
    • 3,4 pH
    • 3.5 Oplosbaarheid
    • 3.6 Chemische eigenschappen
  • 4 Verkrijgen
  • 5 toepassingen
    • 5.1 Als absorberend middel in verschillende toepassingen
    • 5.2 In schoonmaakproducten en wasgoed
    • 5.3 In de voedingsindustrie
    • 5.4 In ervaringen om de terugwinning van restolie te verbeteren
    • 5.5 In de kunststofindustrie
    • 5.6 In verschillende toepassingen
  • 6 Risico's
  • 7 referenties

Chemische structuur

Natriumpolyacrylaat is een polymeer, dus het bestaat uit veel afzonderlijke stukken die allemaal hetzelfde zijn en aan elkaar zijn gekoppeld. Dergelijke stukken, stukken of eenheden worden monomeren genoemd.

Natriumpolyacrylaat wordt gegenereerd door de vereniging van vele moleculen natriumacrylaat. Bij het samenvoegen verliezen de stukjes natriumacrylaat de dubbele binding.

Om deze reden heeft natriumpolyacrylaat een structuur zonder dubbele bindingen, met veel carboxylaatanionen -COO- en veel natrium-Na-ionen+ hieraan verbonden.

Voor het bezit van zoveel anionische groepen -COO- er wordt gezegd dat het een polyelektrolyt is.

Het monomeer of individuele stuk natriumpolyacrylaat heeft een keten van twee koolstofatomen en een -COO-groep-Na+ eraan vastgemaakt, als volgt: -CHtwee-CH (COO-Na+​-.

Structuur van het natriumpolyacrylaatmonomeer. De stippellijnen geven de bindingen aan met andere monomeren die identiek zijn aan deze. Edgar181 [Openbaar domein]. Bron: Wikimedia Commons.

Het aantal monomeren kan variëren van enkele tientallen tot enkele honderden.

Om deze reden een n in de polymeerformule, sinds n symboliseert het aantal monomeren en dit aantal kan veranderen afhankelijk van wat de polymeerfabrikant wil.

Nomenclatuur

-Natriumpolyacrylaat

-Natriumzout van polyacrylzuur

-Acrylzuur Polymeer Natriumzout

-Natriumzout van 2-propeenzuurhomopolymeer (homopolymeer betekent dat het een homogeen polymeer is of dat het bestaat uit vele eenheden van een enkel type molecuul)

Eigendommen

Fysieke toestand

Wit vast poeder of korrels.

Molecuulgewicht

Het hangt af van het aantal monomeren waaruit het polymeer bestaat. Commercieel geproduceerd natriumpolyacrylaat met molecuulgewichten van bijvoorbeeld 1200, 2100, 8000 en 15000.

Dichtheid

1,32 g / ml bij 25 ºC.

pH

6-9

Oplosbaarheid

Zeer goed oplosbaar in water.

Chemische eigenschappen

Natriumpolyacrylaat heeft een hoge affiniteit voor water. Waterige natriumpolyacrylaatoplossingen zijn erg viskeus en vertonen een hoge fibrositeit.

Het is een extreem absorberend polymeer, vooral van water of waterige vloeistoffen. De waterabsorptiesnelheid is erg hoog.

Water wordt gemakkelijk aangetrokken door dit polymeer, dat bij opname in een gel verandert. En het heeft een zeer hoge capaciteit om geabsorbeerd water vast te houden.

Dit alles wordt verklaard doordat de waterstof in water bindingsbruggen vormt met het carboxylaatanion -COO- van het polymeer. De polariteit van water en de carboxylaatgroep begunstigt deze waterstofbruggen: -C-O- - -H-O-H.

Natriumpolyacrylaat stabiliseert ook olie-in-water-emulsies. De delen van het polyacrylaatmolecuul die verband houden met olie -CHtwee-CH- binden hieraan en de ionische of watergerelateerde delen -COO-Na+ zij blijven hierin. Zo blijven de oliedruppeltjes stabiel in het water.

Een ander kenmerk is dat vanwege de grote hoeveelheid carboxylaatanionen -COO- natriumpolyacrylaat kan gemakkelijk positieve ionen of metaalkationen zoals calcium Ca aantrekkentwee+, magnesium Mgtwee+ of aluminium Al3+. Sluit zich gemakkelijk aan en laat niet los.

Het is niet giftig of vervuilend en is biologisch afbreekbaar.

Het verkrijgen van

Om natriumpolyacrylaat te verkrijgen, wordt eerst acrylzuur CH omgezet.twee= CH-COOH en natriumhydroxide NaOH, om natriumacrylaat CH te verkrijgentwee= CH-COO-Na+.

Deze laatste wordt verwarmd in aanwezigheid van ammoniumpersulfaat (NH4tweeStweeOF8 om de polymerisatiereactie te versnellen, waarbij elk natriumacrylaatmolecuul met de dubbele binding aan het volgende wordt vastgemaakt.

De verkregen oplossing bevat natriumpolyacrylaat. Vervolgens wordt door verdamping onder bepaalde omstandigheden het droge polymeer verkregen.

Toepassingen

Als absorberend middel in verschillende toepassingen

Natriumpolyacrylaat wordt gebruikt als een superabsorberend middel in verschillende veelgebruikte producten. Een gram van dit polymeer kan 300 tot 1000 gram zuiver water absorberen.

Het wordt bijvoorbeeld gebruikt in wegwerpluiers, maandverband, borstvoedingskompressen en andere huishoudelijke artikelen. In deze gevallen absorbeert het op efficiënte wijze waterige lichaamsvloeistoffen, zoals urine of bloed..

Het wordt ook gebruikt om het morsen van vloeistoffen te voorkomen door ze te laten stollen. Maakt het mogelijk om met lichaamsvloeistoffen om te gaan door ze op te sluiten in een droge, halfvaste gel, waardoor verwijdering gemakkelijker wordt.

In ziekenhuizen en klinieken wordt het gebruikt voor het beheer van gemorste vloeistoffen en in flessen voor het opzuigen van vloeistoffen. Dit zorgt voor besparingen op wasgoed, minder schaamte voor patiënten en minder uitglijden en drukte voor hun zorgverleners..

In schoonmaakproducten en wasgoed

Natriumpolyacrylaat dient als verdikkingsmiddel in hypochlorietoplossingen die worden gebruikt in bleekmengsels.

Het maakt ook deel uit van wasmiddelpreparaten omdat het tijdens het wassen werkt als een dispergeermiddel voor vuildeeltjes, ze in suspensie houdt, de witheid vergroot en de algemene reinigende werking van wasmiddelen verbetert..

Dit komt door de meervoudige negatieve of anionische ladingen die helpen vuildeeltjes te suspenderen, waardoor het effectiever wordt in korrel- of poedervormige wasmiddelen en wassen met een alkalische (d.w.z. basische) pH..

Wasmiddelen bevatten natriumpolyacrylaat waardoor ze kleding beter kunnen wassen. Auteur: Frank Habel. Bron: Pixabay.

In de voedingsindustrie

Het wordt op grote schaal gebruikt als verdikkingsmiddel en bereidingsmiddel met gebruikmaking van zijn fysisch-chemische eigenschappen.

Het wordt bijvoorbeeld gebruikt als dispergeermiddel voor minerale pigmenten of vulstoffen zoals calciumcarbonaat of kaolien bij de vervaardiging van papier of karton dat in contact komt met allerlei soorten voedsel, behalve bij gebruik in contact met zuigelingenvoeding of moedermelk..

Het dient ook als vloeistofabsorberend materiaal in materialen die in contact komen met voedsel. Absorbeert overtollig water uit allerlei soorten vers voedsel, zoals kip, vis, vlees, groenten en fruit.

Verse voedselverpakkingen kunnen natriumpolyacrylaat bevatten om het water dat ze kunnen vrijgeven te absorberen. Auteur: Shutterbug75. Bron: Pixabay.

In suikerproducerende industrieën maakt het gebruik ervan tijdens de verdamping van water uit bieten- of suikerrietsap het mogelijk om metaalionen op te vangen en zo de vorming van minerale korstvorming in de apparatuur te beheersen..

In ervaringen om de terugwinning van restolie te verbeteren

In de olie-industrie wordt het momenteel gebruikt in combinatie met andere acrylpolymeren om het water dat in sommige putten wordt geïnjecteerd te verdikken en om de effectieve verwijdering van resterende olie voor het terugwinnen ervan te bevorderen..

Bovendien is natriumpolyacrylaat gebruikt in tests om calcium- en magnesiumprecipitatie te voorkomen en zo vervuiling in apparatuur tijdens oliewinning in putten door overstroming met polymeren te voorkomen..

In de kunststofindustrie

Natriumpolyacrylaat wordt vaak toegevoegd aan polyvinylchloride of PVC-plastic. Polyvinylchloride) als slagvastheidsmodificator en verwerkingshulpmiddel.

PVC-buizen die worden gebruikt bij de constructie van huizen en gebouwen kunnen natriumpolyacrylaat bevatten om hun weerstand te vergroten. Auteur: Pisauikan. Bron: Pixabay.

Een van de kenmerken die het moet bezitten om deze functies te vervullen, is dat het enige niet-mengbaarheid heeft (niet mengen) met het andere polymeer, om kleine onafhankelijke zones te vormen..

Tegelijkertijd moet het enkele sterke grensvlakbindingen met het basis- of matrixpolymeer genereren om een ​​goede spanningsoverdracht door deze bindingen mogelijk te maken..

Als de impactmodificator te compatibel of mengbaar is, verbetert het de impactweerstand niet, maar als het volledig incompatibel is, verliest de basissamenstelling zijn sterkte of taaiheid.

Om deze reden is natriumpolyacrylaat in deze toepassing bruikbaar..

In verschillende toepassingen

Natriumpolyacrylaat wordt in de pulp- en papierindustrie als dispergeermiddel gebruikt.

Dit komt door het vermogen om schadelijke meerwaardige (d.w.z. meervoudig geladen) kationen te sekwestreren of te vangen (en niet vrij te geven), zoals aluminium Al3+ en calcium Catwee+, ingewikkeld worden met deze.

Het is bestand tegen hoge pH, hoge temperaturen en hoge schuif- of schuifkrachten. Als de meerwaardige kationen echter in een hoge concentratie zijn, kunnen ze het polyacrylaat neerslaan, waardoor het zijn effectiviteit verliest..

Het wordt ook in de cosmetische industrie gebruikt als verdikkingsmiddel en emulgator.

Vanwege zijn vermogen om snel water op te nemen, wordt het gebruikt als waterblokker in glasvezelkabels. Dit zijn de kabels die worden gebruikt voor de overdracht van internet- en telefoonsignalen.

Binnenin de glasvezelkabels zit natriumpolyacrylaat om eventueel binnendringend vocht te absorberen en schade te voorkomen. Auteur: Planet fox. Bron: Pixabay.

Natriumpolyacrylaat is degene die de koude gelpakketten vult die worden gebruikt om pijn door slagen of verwondingen te behandelen, of om medicijnen of bloemen te vervoeren.

Zak met koude gel die wordt gebruikt om de pijn van sportblessures te verzachten. yamada kazuyuki uit Higashi-betsuin, Japan [CC BY 2.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/2.0)]. Bron: Wikimedia Commons.

Kleine poppen zijn gemaakt met natriumpolyacrylaat die uitzetten of toenemen in volume wanneer ze in water worden gedrenkt.

Risico's

Hoewel natriumpolyacrylaat niet giftig is, zorgt orale inname van de korrels ervoor dat ze uitzetten in contact met speeksel..

Bijgevolg is inname ervan een aanzienlijk risico omdat het luchtwegobstructie kan veroorzaken. Dit betekent dat het de ademhaling kan belemmeren. Aan de andere kant, als het in kleine hoeveelheden wordt ingeademd, niet genoeg om obstructie te veroorzaken, is het irriterend voor de ademhaling vanwege de drogende eigenschappen..

Natriumpolyacrylaat wordt steeds vaker gebruikt op medische en geriatrische afdelingen, in urineflessen naast patiënten, waardoor het risico bestaat dat verwarde oudere patiënten het inslikken.

Om deze reden moeten dit soort patiënten continu onder toezicht staan..

Het is niet irriterend voor de huid. Het is niet brandbaar.

Referenties

  1. Bajpai, P. (2015). Pulp- en papierchemicaliën. Polyacrylaatzouten. In de pulp- en papierindustrie. Opgehaald van sciencedirect.com.
  2. Wypych, G. (2017). Geur in relatie tot verschillende polymeren. Polyacrylaat. In Handbook of Odors in Plastic Materials (Second Edition). Opgehaald van sciencedirect.com.
  3. Burckett St Laurent, J. (2007). Wasserijreiniging van textiel. Polymeren. In handboek voor reiniging / decontaminatie van oppervlakken. Opgehaald van sciencedirect.com.
  4. Wickstone, L. et al. (2018). Risico op verstikking door inname van Vernagel. Ann R Coll Surg Engl 2018; 100: e176-e177. Opgehaald van ncbi.nlm.nih.gov.
  5. Wypych, G. (2015). Principes van thermische degradatie. Polyacrylaat. In PVC-degradatie en stabilisatie. Opgehaald van sciencedirect.
  6. Medina-Torres, L. et al. (2014). Reologie van natriumpolyacrylaat als emulgator die wordt gebruikt in cosmetische emulsies. Industrial & Engineering Chemistry Research 2014, 53, 47, 18346-18351. Opgehaald van pubs.acs.org.
  7. Chemisch boek. (2016). Natriumpolyacrylaat. Opgehaald van chemicalbook.com.
  8. SCCO. (2019). Superabsorberend polymeer (SAP). Opgehaald van sapgel.com.

Niemand heeft nog op dit artikel gereageerd.