- estructura química
- Nomenclatura
- propietats
- estat físic
- pes molecular
- densitat
- pH
- solubilitat
- propietats químiques
- obtenció
- usos
- Com absorbent en diverses aplicacions
- En productes de neteja i en el rentat de roba
- En la indústria dels aliments
- En experiències per millorar la recuperació de petroli residual
- En la indústria dels plàstics
- En diverses aplicacions
- Riscos
- referències
El poliacrilat de sodi és un compost orgànic d'alt pes molecular format per la unió de moltes unitats o trossos d'un compost més petit, el acrilat de sodi. La fórmula molecular de l'poliacrilat de sodi és (C 3 H 3 NaO 2) n, i la fórmula ampliada del seu monòmer és -CH 2 -CH (COONa) -.
El poliacrilat de sodi posseeix molts trossos repetitius tots iguals. És un polielectròlit aniònic perquè té molts anions carboxilat -COO -, que posseeixen càrrega negativa. Això és el que li dóna els seus principals propietats fisicoquímiques i afavoreix les seves múltiples usos.
Fórmula de l'monòmer o tros repetitiu de l'polímer poliacrilat de sodi, on n representa el nombre de vegades que es repeteix. Muso. Font: Wikimedia Commons.
Té molta afinitat per l'aigua. La absorbeix molt fàcilment formant un gel. Absorbeix tot tipus de fluids o solucions aquoses. Aquesta propietat fa que sigui utilitzat per exemple en bolquers sol ús i tovalloles sanitàries.
A més s'usa en empaquetatges de la indústria dels aliments frescos per absorbir l'excés d'aigua que aquests puguin produir.
Per la seva gran quantitat de càrregues negatives de -COO - s'utilitza en els detergents per ajudar a suspendre les partícules de brut. També serveix en processos industrials on es requereix atrapar ions metàl·lics positius com els de calci, alumini i magnesi.
El poliacrilat de sodi no és tòxic, però és molt important no ingerir-ja que pot absorbir l'aigua de la saliva, augmentar el seu volum i causar asfíxia.
estructura química
El poliacrilat de sodi és un polímer, de manera que està format per molts trossos individuals tots iguals i units entre si. Aquests trossos, trossos o unitats s'anomenen monòmers.
El poliacrilat de sodi es genera per la unió de moltes molècules d'acrilat de sodi. A l'unir-se, els trossos d'acrilat de sodi perden el doble enllaç.
Per aquesta raó, el poliacrilat de sodi posseeix una estructura sense dobles enllaços, amb molts anions carboxilat -COO - i molts ions sodi Na + units a aquests.
Per posseir tants grups aniònics -COO - es diu que és un polielectròlit.
El monòmer o tros individual de l'poliacrilat de sodi posseeix una cadena de dos àtoms de carboni i un grup -COO - Na + unit a aquesta, com s'indica a continuació: -CH 2 -CH (COO - Na +) -.
Estructura de l'monòmer de poliacrilat de sodi. Les línies de punts indiquen les unions amb altres monòmers idèntics a aquest. Edgar181. Font: Wikimedia Commons.
La quantitat de monòmers pot variar des d'algunes desenes fins a diversos centenars.
Per aquesta raó es col·loca una n en la fórmula de l'polímer, doncs n simbolitza el nombre de monòmers i aquest nombre pot canviar segons el que desitgi el fabricant de l'polímer.
Nomenclatura
-Poliacrilato de sodi
-Sal sòdica de l'àcid poliacrílic
-Sal sòdica de l'polímer de l'àcid acrílic
-Sal sòdica de l'homopolímer de l'àcid 2-propenoico (homopolímer vol dir que és un polímer homogeni o que està format per moltes unitats d'un sol tipus de molècula)
propietats
estat físic
Sòlid blanc en pols o grànuls.
pes molecular
Depèn de l'nombre de monòmers que conformen el polímer. Comercialment es produeix poliacrilat de sodi amb pesos moleculars de, per exemple, 1200, 2100, 8000 i 15000.
densitat
1,32 g / ml a 25ºC.
pH
6-9
solubilitat
Molt soluble en aigua.
propietats químiques
El poliacrilat de sodi posseeix molta afinitat per l'aigua. Les solucions aquoses de poliacrilat de sodi són molt viscoses i mostren una alta fibrosidad.
És un polímer extremadament absorbent, especialment de l'aigua o fluids aquosos. La seva velocitat d'absorció d'aigua és molt alta.
L'aigua és fàcilment atreta per aquest polímer, el qual a l'absorbir-se convertís en un gel. I té una capacitat molt alta de retenció de l'aigua absorbida.
Tot això s'explica perquè l'hidrogen de l'aigua forma ponts d'unió amb l'anió carboxilat -COO - de l'polímer. La polaritat de l'aigua i de el grup carboxilat afavoreix aquests ponts d'hidrogen: -C-O- - -H-O-H.
El poliacrilat de sodi també estabilitza les emulsions d'oli en aigua. Les parts de la molècula d'el poliacrilat que són afins a l'oli -CH 2 -CH- s'uneixen a aquest i les porcions iòniques o afins a l'aigua -COO - Na + es queden en aquesta. Així, les gotetes d'oli queden estables dins de l'aigua.
Una altra de les seves característiques és que per posseir aquesta gran quantitat d'anions carboxilat -COO - el poliacrilat de sodi pot atraure fàcilment ions positius o cations metàl·lics com els de calci Ca 2+, magnesi Mg 2+ o alumini A l' 3+. S'uneix a ells amb facilitat i no els deixa anar.
No és tòxic ni contaminant i és biodegradable.
obtenció
Per obtenir el poliacrilat de sodi es fan reaccionar en primer lloc àcid acrílic CH 2 = CH-COOH i hidròxid de sodi NaOH, per així obtenir el acrilat de sodi CH 2 = CH-COO - Na +.
Aquest últim se sotmet a escalfament en presència de persulfat d'amoni (NH 4) 2 S 2 O 8 per accelerar la reacció de polimerització, on cada molècula d'acrilat de sodi s'uneix a la següent utilitzant el doble enllaç.
La solució obtinguda conté poliacrilat de sodi. Després mitjançant evaporació sota certes condicions s'obté el polímer sec.
usos
Com absorbent en diverses aplicacions
El poliacrilat de sodi s'usa com superabsorbent en diversos productes d'ampli consum. Un gram d'aquest polímer pot absorbir de 300 a 1.000 grams d'aigua pura.
Per exemple, s'empra en bolquers sol ús, en tovallons sanitàries, coixinets de lactància materna i altres articles d'ús domèstic. En aquests casos absorbeix eficientment els fluids aquosos corporals, com orina o sang.
S'usa també per prevenir vessaments de líquids mitjançant solidificació d'aquests. Permet bregar amb fluids corporals atrapant-los en un gel semisòlid i sec, que fa que la disposició sigui més fàcil.
Als hospitals i clíniques serveix per al maneig de vessaments i en ampolles per succió de fluids. Això permet estalvis en bugaderia, menys vergonya per als pacients i reduir relliscades i enrenou per als professionals de la salut que els atenen.
En productes de neteja i en el rentat de roba
El poliacrilat de sodi serveix com a espessidor en solucions d'hipoclorit que s'usen en mescles blanquejadores.
També forma part de les composicions de detergents ja que durant el rentat de roba actua com dispersant de les partícules de brut mantenint-les en suspensió, incrementant la blancor i millorant l'acompliment general limpiante dels detergents.
Això es deu a les múltiples càrregues negatives o aniòniques que ajuden a suspendre les partícules de brut, de manera que és més efectiu en detergents granulars o en pols i rentant a pH alcalí (és a dir, bàsic).
Els detergents contenen poliacrilat de sodi que els permet rentar millor la roba. Autor: Frank Habel. Font: Pixabay.
En la indústria dels aliments
Ha estat usat àmpliament com espessidor i agent de preparació utilitzant les seves propietats fisicoquímiques.
S'empra per exemple com dispersant de pigments minerals o farcits com carbonat de calci o caolí durant la manufactura de paper o cartró que entra en contacte amb tot tipus d'aliments, excepte per usar-lo en contacte amb fórmules infantils o llet materna.
Serveix també com absorbent de fluids en materials que entren en contacte amb aliments. Absorbeix l'excés d'aigua de tot tipus d'aliments frescos, com pollastre, peix, carn, vegetals i fruites.
Els empaquetatges d'aliments frescos poden contenir poliacrilat de sodi per absorbir l'aigua que aquests poden deixar anar. Autor: Shutterbug75. Font: Pixabay.
En les indústries productores de sucre, el seu ús durant l'evaporació d'aigua de sucs de remolatxa o canya de sucre permet atrapar ions metàl·lics i així controlar la formació d'incrustacions de minerals en els equips.
En experiències per millorar la recuperació de petroli residual
En la indústria petroliera s'empra actualment en conjunt amb altres polímers acrílics per espessir l'aigua injectada en alguns pous i afavorir l'escombrat efectiu de l'petroli residual per a la seva recuperació.
A més, s'ha utilitzat el poliacrilat de sodi en proves per prevenir la precipitació de calci i magnesi i així evitar incrustacions en els equips durant la recuperació de petroli en pous per inundació amb polímers.
En la indústria dels plàstics
El poliacrilat de sodi sovint s'afegeix a l'plàstic de clorur de polivinil, o PVC (sigles de l'anglès polyvinyl Chloride) com a modificador de la resistència a l'impacte i ajudant de procés.
Els tubs de PVC utilitzats en la construcció de cases i edificis poden contenir poliacrilat de sodi per augmentar la seva resistència. Autor: Pisauikan. Font: Pixabay.
Entre les característiques que ha de posseir per complir aquestes funcions es troba la de posseir una cosa de no-miscibilitat (no barrejar-se) amb l'altre polímer, per formar petites zones independents.
Alhora ha de generar alguns enllaços forts interfacials amb el polímer base o matriu per permetre una bona transferència de l'estrès a través d'aquests enllaços.
Si el modificador d'impacte és massa compatible o miscible no millora la resistència a l'impacte, però si és completament incompatible el compost base perd la seva resistència o duresa.
Per aquesta raó, el poliacrilat de sodi és útil en aquesta aplicació.
En diverses aplicacions
El poliacrilat de sodi s'empra en la indústria de la polpa i paper com dispersant.
Això es deu a la seva habilitat per segrestar o atrapar (i no deixar anar) cations multivalents (és a dir, amb càrrega múltiple) nocius, com alumini A l' 3+ i calci Ca 2+, acomplejándose amb aquests.
És resistent a pH alt, a altes temperatures ia forces de tall o cisallament altes. No obstant això, si els cations multivalents estan en alta concentració poden precipitar el poliacrilat fent que perdi la seva efectivitat.
També s'usa en la indústria cosmètica com espessidor i emulsionant.
Degut la seva capacitat d'absorbir aigua ràpidament, s'empra com bloquejador d'aigua en els cables de fibra òptica. Aquests són els cables que es fan servir per a la transmissió del senyal d'Internet i telèfon.
A l'interior dels cables de fibra òptica hi ha poliacrilat de sodi per absorbir qualsevol humitat que pugui penetrar en aquests i evitar danys. Autor: Planet fox. Font: Pixabay.
El poliacrilat de sodi és el que omple les bosses de gel fred que s'empren per tractar dolors per cops o lesions, o per transportar medicines o flors.
Borsa de gel fred utilitzada per calmar el dolor de les lesions esportives. Yamada Kazuyuki from Higashi-betsuin, Japan. Font: Wikimedia Commons.
Amb el poliacrilat de sodi s'elaboren els petits ninots que s'expandeixen o augmenten el seu volum a l'deixar-los remullant en aigua.
Riscos
Tot i que el poliacrilat de sodi no és tòxic, la ingestió dels seus grànuls via oral fa que aquests s'expandeixin en contacte amb la saliva.
En conseqüència, el ingerir és un risc important pel fet que pot ocasionar obstrucció de les vies aèries. Això vol dir que pot impedir la respiració. D'altra banda, si s'inhala en petites quantitats, no suficients per causar obstrucció, resulta irritant de la respiració per les seves propietats dessecants.
El poliacrilat de sodi està sent usat cada vegada més en sales mèdiques i geriàtrics, col·locat en ampolles per l'orina a la banda dels pacients, per la qual cosa és un risc que els pacients ancians confosos puguin ingerir-lo.
Per aquesta raó, aquest tipus de pacients ha de ser supervisat contínuament.
No és irritant de la pell. No és inflamable.
referències
- Bajpai, P. (2015). Pulp and Paper Chemicals. Polyacrylate salts. In Pulp and Paper Industry. Recuperat de sciencedirect.com.
- Wypych, G. (2017). Odor in relation to different Polymers. Polyacrylate. In Handbook of Odors in Plastic Materials (Second Edition). Recuperat de sciencedirect.com.
- Burckett St Laurent, J. (2007). Laundry Cleaning of Tèxtils. Polymers. In Handbook for Cleaning / décontamination of Surfaces. Recuperat de sciencedirect.com.
- Wickstone, L. et al. (2018). Risk of asphyxiation from Vernagel ingestió. Ann R Coll Surg Engl 2018; 100: e176-e177. Recuperat de ncbi.nlm.nih.gov.
- Wypych, G. (2015). Principles of thermal Degradation. Polyacrylate. In PVC Degradation and Stabilization. Recuperat de ScienceDirect.
- Medina-Torres, L. et al. (2014). Rheology of Sodium Polyacrylate es an Emulsifier Employed in Cosmetic Emulsions. Industrial & Engineering Chemistry Research 2014, 53, 47, 18.346-18.351. Recuperat de pubs.acs.org.
- Chemical Book. (2016). Sodium polyacrylate. Recuperat de chemicalbook.com.
- SCCO. (2019). Superabsorbent Polymer (SAP). Recuperat de sapgel.com.