حمض البولي أكريليك هو بوليمر فريد ذو قدرة عالية على امتصاص الماء. هذا المركب خامل بيولوجيًا ، لذلك يستخدم على نطاق واسع في تصنيع منتجات النظافة ومستحضرات التجميل ، وكذلك مادة مساعدة في الطب. بولي أكريلات (الأملاح الحمضية) ، التي حسنت الخواص الفيزيائية والميكانيكية ، لها نطاق أوسع.
الوصف
حمض البولي أكريليك عبارة عن مادة جزيئية كبيرة ، الوحدة الأحادية منها هي المركب CH2=CH − COOH (أكريليك أو بروبينويك ، حمض إيثين كربوكسيليك). هذا البوليمر ليس له سمية ، وقابلية جيدة للذوبان في الماء ومقاومة عالية للقلويات.
الصيغة الكيميائية لحمض البولي أكريليك هي (C2H3COOH) . تظهر الصيغة البنائية للمركب في الشكل أدناه.
حمض البولي أكريليك هو بولي حمض ضعيف نموذجي. تحتوي جزيئاتها الكبيرة على مجموعات وظيفية لديها القدرة علىلتفكك الإلكتروليت. يظهر على شكل سائل كهرماني صافٍ أو مسحوق حبيبي أبيض.
خصائص
الخصائص الفيزيائية والكيميائية الرئيسية لحمض البولي أكريليك هي:
- درجة الحرارة التي يصبح فيها هذا البوليمر صلبًا ، متجاوزًا مرحلة التبلور (الحالة الزجاجية) - 106 درجة مئوية
- عند تسخينها ، تتشكل أنهيدريدات ، وإذا تجاوزت درجة الحرارة 250 درجة مئوية ، يبدأ تفاعل إزالة ثاني أكسيد الكربون من مجموعة الكربوكسيل - COOH ، وكذلك الارتباط المتبادل للجزيئات الكبيرة ، مما يؤدي إلى التكوين من بوليمرات التركيب المكاني وزيادة درجة البلمرة.
- تتمتع أملاح هذا البوليمر باستقرار حراري أكبر. تستخدم هذه الخاصية لإنتاج ألياف قوية مطعمة بحمض البولي أكريليك.
- عند التفاعل مع القلويات (C2H3COOH) أشكال أملاح ، في التفاعل مع الكحول - استرات.
- بعد البلمرة في المذيبات ، يصبح البوليمر صلبًا وهشًا ويحتفظ بهذه الصفات حتى عند درجة حرارة 240 درجة مئوية.
- عندما تتفاعل الكحوليات ذات الوزن الجزيئي المنخفض مع هذا الحمض ، يتم الحصول على استرات الهياكل المكانية المختلفة.
- يحدث تغيير حاد في خصائص البوليمر عند درجة منخفضة جدًا من تحويل المجموعات الوظيفية (مطلوب فقط 0.1٪ جلايكول الإيثيلين لتقاطع الجزيئات بكتلة 50 كيلو دالتون).
واحدة من خصائص محلول مائي من حمض البولي أكريليك هي عندماتؤدي الزيادة في الوزن الجزيئي لبوليمر معين أيضًا إلى زيادة لزوجة المحلول ، والتي ترتبط بنمو الجزيئات الكبيرة وتأثيرها على الماء. في الوقت نفسه ، لا تعتمد لزوجة المحلول على إجهاد القص المطبق وهي قيمة ثابتة على مدى قياس واسع ، على عكس البوليمرات متعددة الإلكتروليت الأخرى. عندما تتغير حموضة المحلول ، تتعرض ألياف حمض البولي أكريليك للتقلص أو الاستطالة نتيجة لتحويل الطاقة الكيميائية إلى طاقة ميكانيكية.
الذوبان
(C2H3COOH) يذوب جيدًا في المواد التالية:
- ماء ؛
- ثاني أكسيد ثنائي إيثيلين ؛
- الميثيل والكحول الإيثيلي ؛
- حمض الفورميك أميد ؛
- ثنائي ميثيل فورماميد.
محلول مائي من حمض البولي أكريليك له تأثير متعدد الإلكتروليت (قادر على التفكك الإلكتروليتي) ، مما يزيد خطيًا مع زيادة درجة التعادل.
المادة غير قابلة للذوبان في مركبات مثل:
- مونومر حمض الأكريليك ؛
- أسيتون ؛
- إيثوكسيثين ؛
- هيدروكربونات.
مع المحاليل الكاتيونية والمواد الخافضة للتوتر السطحي ، يمكن للمادة أن تشكل أملاح غير قابلة للذوبان.
تلقي
يتم تصنيع حمض البولي أكريليك عن طريق بلمرة المونومر. يحدث التفاعل في وسط مائي ، حيث يضاف عامل ربط متقاطع ، أو في مذيبات عضوية. يتم الخلط عادة في مفاعل مجداف وسطح الجهازيبرد إلى 70 درجة مئوية بمبرد سائل. المنتج النهائي عبارة عن هلام - بوليمر ماء يمتص الرطوبة بفاعلية.
يمكن الحصول على محلول حمض مائي أكثر استقرارًا عن طريق عمل بيروكسيد الهيدروجين وإضافة كمية صغيرة من بارا ديهيدروكسي بنزين مع ثيوجليكولات الصوديوم ، المستخدمة للتحكم في الوزن الجزيئي. يتم استخدام المنتج النهائي للتفاعل في طب الأسنان.
تطبيق حمض البولي أكريليك
يستخدم هذا البوليمر على نطاق واسع كمادة فائقة الامتصاص (لالتقاط السوائل والاحتفاظ بها) في حشوات حفاضات الأطفال والكبار ، والمناديل الصحية ، وحفاضات الأطفال وغيرها من المنتجات المماثلة.
المجالات الأخرى التي يستخدم فيها حمض البولي أكريليك هي:
- الزراعة مادة لتحسين التربة ؛
- صناعة - مثبتات ومندبات المحاليل الغروية ؛
- دباغة وإنتاج المنسوجات - مواد لتقليل الكهرباء في صناعة الجلود وإنتاج الألياف ؛
- إلكترونيات - توصيل المكون في بطاريات أيونات الليثيوم ؛
- صناعي - في أنظمة التبريد وتكييف الهواء كعنصر مانع للرواسب والتجانس (محطات توليد الطاقة ، مصافي الصلب والنفط ، الأسمدة).
تستخدم هذه المادة أيضًا كمادة مضافة في إنتاج الأفلام التي تحسن من قدرتها على التلوين والالتصاقبمواد أخرى.
الطب
يستخدم الحمض وأملاحه في الطب للأغراض التالية:
- ناقل للمواد الفعالة ؛
- مكون من مراهم مرقئ ، مواد منسوجة وغير منسوجة تستخدم للحروق والالتهابات لتسريع التئام الجروح ؛
- مادة رابطة في مواد حشو طب الأسنان.
ميزة هذه المادة أنها خاملة بيولوجيًا ويمكن استخدامها مع المركبات النشطة بيولوجيًا (الإنزيمات والمضادات الحيوية وعوامل النمو وما إلى ذلك).
بولي أكريلات
أملاح حمض البولي أكريليك عبارة عن بوليمرات من إسترات هذا المركب. في المظهر ، يشبهون البارافينات. وتتميز بالخصائص التالية:
- مقاومة القلويات المخففة والأحماض والضوء والأكسجين ؛
- التحلل مع المحاليل القلوية لوحظ عند درجة حرارة 80-100 درجة مئوية ، مع تكوين حمض البولي أكريليك ؛
- عند تسخينها فوق 150 درجة مئوية ، فإنها تتعرض للتدمير الحراري ، ويتم إطلاق جزيئات البولي أكريليت المتقاطعة ، والمونومر (حوالي 1٪) والمنتجات المتطايرة ؛
- بولي أكريلات قابل للذوبان بدرجة عالية في المونومرات والإيثرات والهيدروكربونات والأسيتون.
يتم إنتاج أملاح حمض البولي أكريليك عن طريق المستحلب أو بلمرة التعليق ، في إنتاج على نطاق صغير عن طريق بلمرة الكتلة.
استخدام بولي أكريلات
تستخدم هذه المركبات في إنتاج المواد التالية:
- زجاج عضوي
- افلام مختلفة
- ألياف تركيبية ؛
- مواد طلاء (مينا ، ورنيش ، راتنجات) ؛
- تركيبات لاصقة ومشبعة (مستحلبات) للأقمشة والورق والجلود والخشب.
الورنيش على أساس البولي أكريلات لها أداء عالٍ:
- التصاق عالي بالأسطح المعدنية والمسامية ؛
- صفات زخرفية جيدة ؛
- الماء ، الأشعة فوق البنفسجية ، الطقس ، مقاومة القلويات ؛
- الحفاظ على الخصائص الزخرفية على المدى الطويل (اللمعان والمرونة) - حتى 10 سنوات.
يتم استخدامها لصبغ المنتجات مثل:
- سيارات وطائرات ومعدات أخرى ؛
- معدن مصنف ؛
- بلاستيك
- طباعة المنتجات ؛
- منتجات الصناعة الالكترونية
- صناعة المواد الغذائية (إنتاج العلب).
بولي أكريليت الصوديوم
بولي أكريلات الصوديوم شديد الذوبان في الماء ولا يغير هيكله حتى عند 240 درجة مئوية. يستخدم هذا المركب في تحضير المحاليل الطازجة أو المالحة لتقليل لزوجتها. بولي أكريلات الصوديوم قادر على استحلاب البلورات الدقيقة والصغرى من الكربونات والكبريتات والفوسفات.
تستخدم المادة في الصناعات التالية:
- صناعة النفط - تحضير سائل الحفر
- صناعة كيميائية - تصنيعالمنظفات والثلج الصناعي وكمكثف للدهانات والورنيشات
- الزراعة - إنتاج الأسمدة ؛
- صناعة الورق ولب الورق - صناعة المناديل وورق التواليت
- تصنيع الأدوات الصحية
سوائل الحفر المركبة بهذا المركب لها الفوائد التالية:
- كثافة منخفضة
- صفاء ؛
- قابلية الذوبان الحمضية الجيدة مطلوبة عند الحفر ؛
- مقاومة درجات الحرارة العالية (حتى 240 درجة مئوية) ؛
- سلامة البيئة
مستحضرات التجميل
في صناعة مستحضرات التجميل ، يستخدم بولي أكريلات الصوديوم كمكثف في تصنيع منتجات مثل:
- مثبتات الشعر ؛
- جل الاستحمام ؛
- كريمات
- شامبو
- أقنعة للوجه
- رغوة حمام.
يكمن تفرد خصائص هذا المكمل في حقيقة أن كل جزيء أصغر من بولي أكريلات الصوديوم يتضخم في الماء ويخلق شعوراً بالنعومة والنعومة على الجلد. نظرًا لأن المادة تحتوي على بنية مرنة تشبه السيليكون ، فهي عامل نسيج جيد. مزايا مستحضرات التجميل مع إضافتها هي أنها لا تصبح لزجة ، بل يمكن أن تعطي نتيجة غير لامعة أو صقيل. تضيف بعض الشركات المصنعة بولي أكريليت الصوديوم لمستحضرات التجميل الملونة.
