NATRI POLYACRYLATE (C3H3NAO2) N: CẤU TRÚC, TÍNH CHẤT, CÔNG DỤNG, RỦI RO - HÓA HỌC - 2025

Các polyacrylate natri là một hợp chất hữu cơ của trọng lượng phân tử cao hình thành bởi sự kết hợp của nhiều đơn vị hoặc mảnh của một hợp chất nhỏ hơn, natri acrylat. Công thức phân tử của natri polyacrylat là (C ₃ H ₃ NaO ₂ ) _n , và công thức mở rộng của đơn chất của nó là –CH ₂ –CH (COONa) -.

Natri polyacrylate có nhiều đoạn lặp lại giống nhau. Nó là một polyelectrolyte anion vì nó có nhiều anion -COO carboxylate ^- , được tích điện âm. Đây là những gì mang lại cho nó các đặc tính hóa lý chính của nó và có nhiều công dụng.

Công thức của monome hoặc đoạn lặp lại của polyme natri polyacrylat, trong đó n biểu thị số lần nó được lặp lại. Muso. Nguồn: Wikimedia Commons.

Nó có ái lực lớn với nước. Nó hấp thụ nó rất dễ dàng, tạo thành một loại gel. Hút tất cả các loại chất lỏng hoặc dung dịch nước. Đặc tính này làm cho nó được sử dụng ví dụ như trong tã lót và băng vệ sinh dùng một lần.

Nó cũng được sử dụng trong bao bì cho ngành công nghiệp thực phẩm tươi sống để hấp thụ nước dư thừa mà chúng có thể tạo ra.

Do chứa một lượng lớn điện tích âm, –COO ^- được sử dụng trong chất tẩy rửa để giúp đình chỉ các hạt bụi bẩn. Nó cũng hoạt động trong các quy trình công nghiệp đòi hỏi phải bẫy các ion kim loại dương như canxi, nhôm và magiê.

Natri polyacrylate không độc, nhưng điều rất quan trọng là không được ăn phải vì nó có thể hút nước từ nước bọt, làm tăng thể tích và gây ngạt thở.

Cấu tạo hóa học

Natri polyacrylate là một polyme, vì vậy nó được tạo thành từ nhiều mảnh riêng lẻ giống nhau và liên kết với nhau. Các khối, mảnh hoặc đơn vị như vậy được gọi là monome.

Natri polyacrylat được tạo ra bởi sự liên kết của nhiều phân tử natri acrylat. Khi tham gia, các mẩu natri acrylat bị mất liên kết đôi.

Vì lý do này, natri polyacrylat có cấu trúc không có liên kết đôi, với nhiều anion cacboxylat –COO ^- và nhiều ion natri Na ⁺ gắn vào chúng.

Bởi vì nó có rất nhiều nhóm anion –COO ^{- nó} được cho là một polyelectrolyte.

Đơn phân hoặc mảnh riêng lẻ của natri polyacrylat có một chuỗi gồm hai nguyên tử cacbon và một nhóm –COO ^– Na ⁺ gắn vào nó, như được chỉ ra dưới đây: –CH ₂ –CH (COO ^– Na ⁺ ) -.

Cấu trúc của monome natri polyacrylat. Các đường chấm chỉ ra liên kết với các monome khác giống với monome này. 181. Nguồn: Wikimedia Commons.

Số lượng monome có thể thay đổi từ vài chục đến vài trăm.

Vì lý do này, n được đặt trong công thức polyme, vì n tượng trưng cho số monome và con số này có thể thay đổi theo những gì nhà sản xuất polyme muốn.

Danh pháp

-Sodium polyacrylate

-Muối natri của axit polyacrylic

-Acrylic axit polyme muối natri

- Muối natri của homopolyme 2 axit propenoic (homopolyme có nghĩa là polyme đồng đẳng hoặc nó được tạo thành từ nhiều đơn vị của một loại phân tử duy nhất)

Tính chất

Tình trạng thể chất

Bột hoặc hạt rắn màu trắng.

Trọng lượng phân tử

Nó phụ thuộc vào số lượng monome tạo nên polyme. Natri polyacrylat với trọng lượng phân tử, ví dụ, 1200, 2100, 8000 và 15000 được sản xuất thương mại.

Tỉ trọng

1,32 g / mL ở 25 ° C.

độ pH

6-9

Độ hòa tan

Rất dễ tan trong nước.

Tính chất hóa học

Natri polyacrylate có ái lực cao với nước. Dung dịch natri polyacrylate trong nước có độ nhớt cao và có độ đặc cao.

Nó là một polyme có khả năng hấp thụ cực kỳ cao, đặc biệt là nước hoặc chất lỏng. Tốc độ hút nước của nó rất cao.

Nước dễ dàng bị thu hút bởi polyme này, khi hấp thụ sẽ chuyển thành dạng gel. Và nó có khả năng giữ lại nước hấp thụ rất cao.

Tất cả điều này được giải thích là do hydro trong nước tạo ra các cầu nối liên kết với anion cacboxylat –COO ^- của polyme. Sự phân cực của nước và nhóm cacboxylat tạo ra các liên kết hydro này: –C - O- - -H - O - H.

Natri polyacrylate cũng ổn định nhũ tương dầu trong nước. Các phần của phân tử polyacrylate có liên quan đến dầu –CH ₂ –CH– liên kết với nó và các phần liên quan đến ion hoặc nước –COO ^– Na ⁺ vẫn ở trong đó. Do đó, các giọt dầu vẫn ổn định trong nước.

Một đặc điểm khác của nó là do chứa một lượng lớn các anion cacboxylat –COO ^- natri polyacrylat có thể dễ dàng thu hút các ion dương hoặc cation kim loại như canxi Ca ²⁺ , magie Mg ²⁺ hoặc nhôm Al ³⁺ . Nó tham gia cùng họ một cách dễ dàng và không buông bỏ.

Nó không độc hại hoặc gây ô nhiễm và có thể phân hủy sinh học.

Thu được

Để thu được natri polyacrylat, người ta cho axit acrylic CH ₂ = CH-COOH và natri hiđroxit NaOH phản ứng trước , thu được natri acrylat CH ₂ = CH-COO ^- Na ⁺ .

Phân tử sau được nung nóng với sự có mặt của amoni persulfat (NH ₄ ) ₂ S ₂ O ₈ để tăng tốc phản ứng trùng hợp, trong đó mỗi phân tử natri acrylat được gắn với phân tử tiếp theo bằng cách sử dụng liên kết đôi.

Dung dịch thu được chứa natri polyacrylat. Sau đó, bằng cách làm bay hơi trong những điều kiện nhất định, polyme khô thu được.

Các ứng dụng

Là chất hấp thụ trong các ứng dụng khác nhau

Natri polyacrylate được sử dụng làm chất siêu hấp thụ trong một số sản phẩm được sử dụng rộng rãi. Một gam polyme này có thể hấp thụ từ 300 đến 1000 gam nước nguyên chất.

Ví dụ, nó được sử dụng trong tã dùng một lần, băng vệ sinh, miếng lót cho con bú và các đồ gia dụng khác. Trong những trường hợp này, nó hấp thụ hiệu quả các chất lỏng trong cơ thể, chẳng hạn như nước tiểu hoặc máu.

Nó cũng được sử dụng để ngăn chặn sự cố tràn chất lỏng bằng cách làm đông đặc chúng. Nó cho phép bạn xử lý chất lỏng trong cơ thể bằng cách nhốt chúng trong một loại gel bán rắn, khô, giúp việc thải chúng ra ngoài dễ dàng hơn.

Trong các bệnh viện và phòng khám, nó được sử dụng để kiểm soát sự cố tràn và trong các chai để hút chất lỏng. Điều này cho phép tiết kiệm chi phí giặt là, giảm bớt sự bối rối cho bệnh nhân và giảm sự hối hả và hối hả cho các chuyên gia chăm sóc sức khỏe của họ.

Trong các sản phẩm tẩy rửa và giặt là

Natri polyacrylate đóng vai trò là chất làm đặc trong dung dịch hypoclorit được sử dụng trong hỗn hợp tẩy trắng.

Nó cũng là một phần của chế phẩm tẩy rửa vì trong quá trình giặt, nó hoạt động như một chất phân tán cho các hạt bụi bẩn, giữ chúng ở trạng thái huyền phù, tăng độ trắng và cải thiện hiệu suất làm sạch chung của chất tẩy rửa.

Điều này là do nhiều điện tích âm hoặc anion giúp đình chỉ các hạt bụi bẩn, làm cho chất tẩy rửa dạng hạt hoặc bột hiệu quả hơn và giặt ở độ pH kiềm (tức là cơ bản).

Chất tẩy rửa có chứa natri polyacrylate cho phép giặt quần áo tốt hơn. Tác giả: Frank Habel. Nguồn: Pixabay.

Trong ngành công nghiệp thực phẩm

Nó đã được sử dụng rộng rãi như một chất làm đặc và chất chuẩn bị bằng cách sử dụng các đặc tính hóa lý của nó.

Ví dụ, nó được sử dụng làm chất phân tán cho các chất màu hoặc chất độn khoáng như canxi cacbonat hoặc cao lanh trong quá trình sản xuất giấy hoặc bìa cứng tiếp xúc với tất cả các loại thực phẩm, ngoại trừ việc sử dụng khi tiếp xúc với sữa công thức dành cho trẻ sơ sinh hoặc sữa mẹ.

Nó cũng hoạt động như một chất hấp thụ chất lỏng trong các vật liệu tiếp xúc với thực phẩm. Nó hấp thụ lượng nước dư thừa từ tất cả các loại thực phẩm tươi sống, chẳng hạn như thịt gà, cá, thịt, rau và trái cây.

Các gói thực phẩm tươi có thể chứa natri polyacrylate để hấp thụ nước mà chúng có thể thải ra. Tác giả: Shutterbug75. Nguồn: Pixabay.

Trong các ngành công nghiệp sản xuất đường, việc sử dụng nó trong quá trình làm bay hơi nước từ nước ép củ cải đường hoặc nước mía cho phép giữ lại các ion kim loại và do đó kiểm soát sự hình thành các cặn khoáng trong thiết bị.

Theo kinh nghiệm để cải thiện việc thu hồi dầu dư

Trong ngành công nghiệp dầu mỏ, nó hiện đang được sử dụng cùng với các polyme acrylic khác để làm đặc nước được bơm vào một số giếng và giúp loại bỏ hiệu quả dầu còn lại để thu hồi.

Ngoài ra, natri polyacrylate đã được sử dụng trong các thử nghiệm để ngăn chặn sự kết tủa canxi và magiê và do đó ngăn chặn sự tắc nghẽn của thiết bị trong quá trình thu hồi dầu từ giếng ngập polyme.

Trong ngành nhựa

Natri polyacrylate thường được thêm vào polyvinyl clorua, hoặc nhựa PVC (PolyVinyl Clorua) như một chất hỗ trợ xử lý và điều chỉnh độ bền va đập.

Ống PVC được sử dụng trong xây dựng nhà ở và các tòa nhà có thể chứa natri polyacrylate để tăng sức đề kháng của chúng. Tác giả: Pisauikan. Nguồn: Pixabay.

Trong số các đặc điểm mà nó phải có để thực hiện các chức năng này là có một số đặc tính không trộn lẫn (không trộn lẫn) với polyme khác, để tạo thành các khu vực độc lập nhỏ.

Đồng thời, nó phải tạo ra một số liên kết bề mặt mạnh mẽ với polyme gốc hoặc chất nền để cho phép truyền ứng suất tốt qua các liên kết này.

Nếu chất điều chỉnh tác động quá tương thích hoặc bị trộn lẫn thì nó không cải thiện khả năng chống va đập, nhưng nếu nó hoàn toàn không tương thích thì hợp chất cơ bản sẽ mất đi độ bền hoặc độ dẻo dai của nó.

Vì lý do này, natri polyacrylate rất hữu ích trong ứng dụng này.

Trong các ứng dụng khác nhau

Natri polyacrylate được sử dụng trong ngành công nghiệp giấy và bột giấy như một chất phân tán.

Điều này là do khả năng cô lập hoặc bẫy (và không giải phóng) các cation đa hóa trị (tức là đa tích điện) có hại, chẳng hạn như nhôm Al ³⁺ và canxi Ca ²⁺ , tạo phức với các cation này.

Nó có khả năng chịu được độ pH cao, nhiệt độ cao và lực cắt hoặc cắt cao. Tuy nhiên, nếu các cation đa hóa trị ở nồng độ cao, chúng có thể kết tủa polyacrylate khiến nó mất tác dụng.

Nó cũng được sử dụng trong ngành công nghiệp mỹ phẩm như một chất làm đặc và chất nhũ hóa.

Do có khả năng hút nước nhanh nên nó được dùng làm chất chặn nước trong cáp quang. Đây là những loại cáp được sử dụng để truyền Internet và tín hiệu điện thoại.

Bên trong các sợi cáp quang có natri polyacrylate để hấp thụ bất kỳ độ ẩm nào có thể xâm nhập vào chúng và ngăn ngừa hư hỏng. Tác giả: Hành tinh cáo. Nguồn: Pixabay.

Natri polyacrylate là chất làm đầy các gói gel lạnh được sử dụng để điều trị cơn đau do va đập hoặc chấn thương, hoặc để vận chuyển thuốc hoặc hoa.

Túi gel lạnh dùng để giảm đau do chấn thương khi chơi thể thao. yamada kazuyuki từ Higashi-betsuin, Nhật Bản. Nguồn: Wikimedia Commons.

Với natri polyacrylate, những con búp bê nhỏ được tạo ra có thể nở ra hoặc tăng thể tích khi ngâm trong nước.

Rủi ro

Mặc dù natri polyacrylate không độc nhưng việc ăn các hạt của nó qua đường miệng khiến chúng nở ra khi tiếp xúc với nước bọt.

Do đó, ăn phải nó là một rủi ro đáng kể vì nó có thể gây tắc nghẽn đường thở. Điều này có nghĩa là nó có thể cản trở việc thở. Ngược lại, nếu hít phải một lượng nhỏ, không đủ gây cản trở, khó thở do đặc tính làm khô của nó.

Natri polyacrylate ngày càng được sử dụng nhiều trong các khoa y tế và lão khoa, được đặt trong chai đựng nước tiểu bên cạnh bệnh nhân, khiến bệnh nhân cao tuổi bối rối có thể ăn phải.

Vì lý do này, những loại bệnh nhân này phải được theo dõi liên tục.

Nó không gây kích ứng cho da. Nó không dễ cháy.

Người giới thiệu

1. Bajpai, P. (2015). Hóa chất giấy và bột giấy. Muối polyacrylat. Trong ngành công nghiệp giấy và bột giấy. Được khôi phục từ sciricalirect.com.
2. Wypych, G. (2017). Mùi liên quan đến các polyme khác nhau. Polyacrylat. Trong Sổ tay về mùi trong vật liệu nhựa (Tái bản lần thứ hai). Được khôi phục từ sciricalirect.com.
3. Burckett St Laurent, J. (2007). Giặt là Làm sạch hàng dệt may. Polyme. Trong Sổ tay làm sạch / Khử nhiễm bề mặt. Được khôi phục từ sciricalirect.com.
4. Wickstone, L. và cộng sự. (2018). Nguy cơ ngạt thở khi uống Vernagel. Ann R Coll phẫu thuật Engl 2018; 100: e176-e177. Đã khôi phục từ ncbi.nlm.nih.gov.
5. Wypych, G. (2015). Nguyên lý suy giảm nhiệt. Polyacrylat. Trong PVC Suy thoái và Ổn định. Phục hồi từ sciricalirect.
6. Medina-Torres, L. và cộng sự. (2014). Lưu biến của Sodium Polyacrylate như một chất nhũ hóa được sử dụng trong nhũ tương mỹ phẩm. Nghiên cứu Hóa học Kỹ thuật & Công nghiệp 2014, 53, 47, 18346-18351. Đã khôi phục từ pubs.acs.org.
7. Sách Hóa chất. (2016). Natri polyacrylat. Khôi phục từ Chemicalbook.com.
8. SCCO. (2019). Superabsorbent Polymer (SAP). Khôi phục từ sapgel.com.