بولي أكريلات الصوديوم (C3H3NAO2) N: الهيكل ، الخصائص ، الاستخدامات ، المخاطر - كيمياء - 2025

و polyacrylate الصوديوم هو مركب عضوي من الوزن الجزيئي المرتفع التي شكلتها النقابة من العديد من الوحدات أو قطع من مجمع أصغر، اكريليت الصوديوم. الصيغة الجزيئية لبولي أكريلات الصوديوم هي (C ₃ H ₃ NaO ₂) _n ، والصيغة الموسعة لمونومرها هي –CH ₂ –CH (COONa) -.

يحتوي بولي أكريلات الصوديوم على العديد من القطع المتكررة في نفس الوقت. وهو متضاعف الكتروليتي أنيوني ل أنه يحتوي على العديد من الأنيونات -COO الكربوكسيل ^- ، والتي اتهم سلبا. وهذا ما يمنحه خصائصه الفيزيائية والكيميائية الرئيسية ويفضل استخداماته العديدة.

صيغة المونومر أو قطعة مكررة من بوليمر بولي أكريلات الصوديوم ، حيث يمثل n عدد مرات تكرارها. موسو. المصدر: ويكيميديا ​​كومنز.

لها انجذاب كبير للمياه. يمتصه بسهولة شديدة ، ويشكل مادة هلامية. يمتص جميع أنواع السوائل أو المحاليل المائية. هذه الخاصية تجعلها تستخدم على سبيل المثال في الحفاضات التي تستخدم لمرة واحدة والمناديل الصحية.

كما أنها تستخدم في التعبئة والتغليف لصناعة الأغذية الطازجة لامتصاص المياه الزائدة التي قد تنتجها.

نظرًا لكمية الشحنات السالبة الكبيرة ، فإن –COO ^- يستخدم في المنظفات للمساعدة في تعليق جزيئات الأوساخ. كما أنها تعمل في العمليات الصناعية حيث يلزم احتجاز أيونات المعادن الموجبة مثل الكالسيوم والألمنيوم والمغنيسيوم.

بولي أكريلات الصوديوم ليس سامًا ، لكن من المهم جدًا عدم تناوله لأنه يمكن أن يمتص الماء من اللعاب ويزيد من حجمه ويسبب الاختناق.

التركيب الكيميائي

بولي أكريلات الصوديوم عبارة عن بوليمر ، لذلك فهو مكون من العديد من القطع الفردية المتشابهة معًا. تسمى هذه القطع أو القطع أو الوحدات المونومرات.

يتم إنشاء بولي أكريلات الصوديوم عن طريق الانضمام إلى العديد من جزيئات أكريلات الصوديوم. عند الانضمام ، تفقد قطع أكريليت الصوديوم الرابطة المزدوجة.

لهذا السبب ، يحتوي بولي أكريلات الصوديوم على بنية بدون روابط مزدوجة ، مع العديد من الأنيونات الكربوكسيلية ^- COO ^- والعديد من أيونات الصوديوم Na ⁺ مرتبطة بها.

لأنه يحتوي على العديد من المجموعات الأنيونية ^- COO ^- يقال أنه متعدد الإلكتروليت.

يحتوي المونومر أو القطعة الفردية من بولي أكريلات الصوديوم على سلسلة من ذرتين من الكربون ومجموعة ^- COO ^- Na ⁺ مرتبطة بها ، كما هو موضح أدناه: –CH ₂ –CH (COO ^- Na ⁺) -.

هيكل مونومر بولي أكريليت الصوديوم. تشير الخطوط المنقطة إلى الروابط مع المونومرات الأخرى المتطابقة مع هذا. إدغار 181. المصدر: ويكيميديا ​​كومنز.

يمكن أن تختلف كمية المونومرات من بضع عشرات إلى عدة مئات.

لهذا السبب يتم وضع n في صيغة البوليمر ، حيث يرمز n إلى عدد المونومرات ويمكن أن يتغير هذا الرقم وفقًا لما تريده الشركة المصنعة للبوليمر.

التسمية

- بولي أكريلات الصوديوم

- ملح الصوديوم لحمض البولي أكريليك

- ملح أكريليك بوليمر الصوديوم

-ملح الصوديوم من البوليمر المتجانس 2-propenoic acid (homopolymer يعني أنه بوليمر متجانس أو أنه يتكون من عدة وحدات من نوع واحد من الجزيء)

الخصائص

الحالة الفيزيائية

مسحوق أبيض صلب أو حبيبات.

الوزن الجزيئي الغرامي

يعتمد ذلك على عدد المونومرات التي يتكون منها البوليمر. يتم إنتاج بولي أكريلات الصوديوم بأوزان جزيئية ، على سبيل المثال ، 1200 و 2100 و 8000 و 15000 تجاريًا.

كثافة

1.32 جم / مل عند 25 درجة مئوية.

الرقم الهيدروجيني

6-9

الذوبان

قابل للذوبان جدا في الماء.

الخواص الكيميائية

بولي أكريلات الصوديوم له انجذاب كبير للماء. تعد محاليل بولي أكريلات الصوديوم المائية شديدة اللزوجة وتظهر صرامة عالية.

إنه بوليمر شديد الامتصاص ، خاصة للماء أو السوائل المائية. سرعة امتصاص الماء عالية جدًا.

ينجذب الماء بسهولة إلى هذا البوليمر ، والذي يتحول عند امتصاصه إلى مادة هلامية. وله قدرة عالية جدًا على الاحتفاظ بالمياه الممتصة.

كل هذا موضح لأن الهيدروجين في الماء يشكل جسورًا تربط أنيون الكربوكسيل ^- COO ^- للبوليمر. تفضل قطبية الماء ومجموعة الكربوكسيل هذه الروابط الهيدروجينية: - C - O - - - H - O - H.

يعمل بولي أكريلات الصوديوم أيضًا على استقرار مستحلبات الزيت في الماء. أجزاء من جزيء polyacrylate التي ترتبط بالنفط -CH ₂ -CH- ربط إليها والأجزاء الأيونية أو المياه المرتبطة -COO ^- نا ⁺ البقاء في ذلك. وبالتالي ، تظل قطرات الزيت ثابتة في الماء.

ومن خصائصه الأخرى أنه نظرًا لكميته الكبيرة من الأنيونات الكربوكسيلية ^- COO ^- يمكن أن يجذب بولي أكريلات الصوديوم بسهولة الأيونات الموجبة أو الكاتيونات المعدنية مثل الكالسيوم Ca ²⁺ أو المغنيسيوم Mg ²⁺ أو الألومنيوم Al ³⁺. ينضم إليهم بسهولة ولا يتركهم.

إنها ليست سامة أو ملوثة وقابلة للتحلل.

الحصول

للحصول على بولي أكريلات الصوديوم ، يتفاعل حمض الأكريليك CH ₂ = CH-COOH وهيدروكسيد الصوديوم NaOH أولاً ، من أجل الحصول على أكريلات الصوديوم CH ₂ = CH-COO ^- Na ⁺.

يتعرض الأخير للتسخين في وجود بيرسلفات الأمونيوم (NH ₄) ₂ S ₂ O ₈ لتسريع تفاعل البلمرة ، حيث يتم ربط كل جزيء من أكريلات الصوديوم بالجزيء التالي باستخدام الرابطة المزدوجة.

يحتوي المحلول الذي تم الحصول عليه على بولي أكريلات الصوديوم. ثم عن طريق التبخر في ظل ظروف معينة يتم الحصول على البوليمر الجاف.

التطبيقات

كمادة ماصة في مختلف التطبيقات

يستخدم بولي أكريلات الصوديوم كمادة فائقة الامتصاص في العديد من المنتجات المستخدمة على نطاق واسع. غرام واحد من هذا البوليمر يمكنه امتصاص 300 إلى 1000 جرام من الماء النقي.

على سبيل المثال ، يتم استخدامه في الحفاضات التي تستخدم لمرة واحدة ، والمناديل الصحية ، وفوط الرضاعة الطبيعية ، والأدوات المنزلية الأخرى. في هذه الحالات ، يمتص بكفاءة سوائل الجسم المائية ، مثل البول أو الدم.

كما أنها تستخدم لمنع انسكاب السوائل عن طريق ترسيخها. يتيح لك التعامل مع سوائل الجسم عن طريق حبسها في مادة هلامية جافة وشبه صلبة ، مما يسهل التخلص منها.

في المستشفيات والعيادات ، يتم استخدامه لإدارة الانسكابات وفي الزجاجات لشفط السوائل. يتيح ذلك توفيرًا في غسيل الملابس ، وتقليل الإحراج للمرضى ، وتقليل الانزلاقات والصخب والضجيج لأخصائيي الرعاية الصحية.

في منتجات التنظيف وفي الغسيل

يعمل بولي أكريلات الصوديوم كمكثف في محاليل هيبوكلوريت المستخدمة في مخاليط التبييض.

وهو أيضًا جزء من تركيبات المنظفات لأنه أثناء الغسيل يعمل كمشتت لجزيئات الأوساخ ، مما يبقيها في حالة تعليق ، ويزيد من البياض ويحسن أداء التنظيف العام للمنظفات.

ويرجع ذلك إلى الشحنات السالبة أو الأنيونية المتعددة التي تساعد على تعليق جزيئات الأوساخ ، مما يجعلها أكثر فعالية في المنظفات الحبيبية أو البودرة والغسيل عند درجة الحموضة القلوية (أي الأساسية).

تحتوي المنظفات على بولي أكريليت الصوديوم مما يسمح لها بغسل الملابس بشكل أفضل. المؤلف: فرانك هابل. المصدر: Pixabay.

في صناعة المواد الغذائية

لقد تم استخدامه على نطاق واسع كعامل مثخن وعامل تحضير باستخدام خصائصه الفيزيائية والكيميائية.

على سبيل المثال ، يتم استخدامه كمشتت للأصباغ المعدنية أو مواد الحشو مثل كربونات الكالسيوم أو الكاولين أثناء تصنيع الورق أو الورق المقوى الذي يتلامس مع جميع أنواع الطعام ، باستثناء استخدامه عند ملامسته لحليب الأطفال أو حليب الأم.

كما أنه يعمل كممتص للسوائل في المواد التي تتلامس مع الطعام. يمتص الماء الزائد من جميع أنواع الأطعمة الطازجة مثل الدجاج والأسماك واللحوم والخضروات والفواكه.

قد تحتوي عبوات الطعام الطازج على بولي أكريليت الصوديوم لامتصاص الماء الذي يمكن أن تطلقه. المؤلف: Shutterbug75. المصدر: Pixabay.

في الصناعات المنتجة للسكر ، يسمح استخدامه أثناء تبخر الماء من البنجر أو عصائر قصب السكر بحبس الأيونات المعدنية وبالتالي التحكم في تكوين القشرة المعدنية في المعدات.

في الخبرات لتحسين استخلاص النفط المتبقي

في صناعة النفط ، يتم استخدامه حاليًا مع بوليمرات أكريليك أخرى لتكثيف المياه المحقونة في بعض الآبار وتفضيل الإزالة الفعالة للزيت المتبقي لاستعادته.

بالإضافة إلى ذلك ، تم استخدام بولي أكريلات الصوديوم في الاختبارات لمنع ترسب الكالسيوم والمغنيسيوم وبالتالي منع تلوث المعدات أثناء استعادة النفط من آبار غمر البوليمر.

في صناعة البلاستيك

غالبًا ما يضاف بولي أكريلات الصوديوم إلى بولي فينيل كلوريد ، أو بلاستيك بولي فينيل كلوريد (بولي فينيل كلوريد) كمعدل لقوة التأثير ومساعدات المعالجة.

قد تحتوي الأنابيب البلاستيكية المستخدمة في بناء المنازل والمباني على بولي أكريلات الصوديوم لزيادة مقاومتها. المؤلف: Pisauikan. المصدر: Pixabay.

من بين الخصائص التي يجب أن يكون عليها لأداء هذه الوظائف هو وجود بعض عدم الامتزاج (وليس الاختلاط) مع البوليمر الآخر ، لتشكيل مناطق صغيرة مستقلة.

في الوقت نفسه ، يجب أن تولد بعض الروابط البينية القوية مع بوليمر القاعدة أو المصفوفة للسماح بنقل الضغط الجيد من خلال هذه الروابط.

إذا كان معدل التأثير متوافقًا للغاية أو قابل للامتزاج ، فإنه لا يحسن مقاومة الصدمات ، ولكن إذا كان غير متوافق تمامًا ، يفقد المركب الأساسي قوته أو متانته.

لهذا السبب ، يعتبر بولي أكريلات الصوديوم مفيدًا في هذا التطبيق.

في تطبيقات مختلفة

يستخدم بولي أكريلات الصوديوم في صناعة اللب والورق كمشتت.

ويرجع ذلك إلى قدرته على عزل أو حبس (وليس إطلاق) الكاتيونات الضارة متعددة التكافؤ (أي متعددة الشحنات) ، مثل الألومنيوم Al ³⁺ والكالسيوم Ca ²⁺ ، معقد مع هذه.

إنه مقاوم لدرجة الحموضة العالية ودرجات الحرارة المرتفعة وقوى القص أو القص العالية. ومع ذلك ، إذا كانت الكاتيونات متعددة التكافؤ في تركيز عالٍ ، فيمكنها تعجيل بولي أكريلات مما يؤدي إلى فقد فعاليتها.

كما أنها تستخدم في صناعة مستحضرات التجميل كمكثف ومستحلب.

نظرًا لقدرته على امتصاص الماء بسرعة ، فإنه يستخدم كمانع للماء في كابلات الألياف البصرية. هذه هي الكابلات المستخدمة لنقل إشارة الإنترنت والهاتف.

يوجد داخل كابلات الألياف الضوئية بولي أكريلات الصوديوم لامتصاص أي رطوبة يمكن أن تخترقها وتمنع التلف. المؤلف: كوكب الثعلب. المصدر: Pixabay.

بولي أكريلات الصوديوم هو الذي يملأ عبوات الهلام الباردة التي تستخدم لعلاج الألم الناجم عن الضربات أو الإصابات ، أو لنقل الأدوية أو الزهور.

كيس جل بارد يستخدم لتخفيف آلام الإصابات الرياضية. يامادا كازويوكي من هيغاشي بيتسوين ، اليابان. المصدر: ويكيميديا ​​كومنز.

مع بولي أكريلات الصوديوم ، تصنع الدمى الصغيرة التي تتوسع أو تزيد في الحجم عند تركها تنقع في الماء.

المخاطر

على الرغم من أن بولي أكريلات الصوديوم ليس سامًا ، إلا أن تناول حبيباته عن طريق الفم يؤدي إلى توسعها عند ملامسة اللعاب.

وبالتالي ، فإن تناوله يمثل خطرًا كبيرًا لأنه يمكن أن يسبب انسداد مجرى الهواء. هذا يعني أنه يمكن أن يعيق التنفس. من ناحية أخرى ، إذا تم استنشاقه بكميات صغيرة ، لا تكفي للتسبب في انسداد ، فهو مزعج للتنفس بسبب خصائصه الجافة.

يتم استخدام بولي أكريلات الصوديوم بشكل متزايد في دور الرعاية الطبية ودور رعاية المسنين ، حيث يتم وضعها في زجاجات البول بجانب المرضى ، مما يجعل من خطر تناول المرضى المسنين المرتبكين.

لهذا السبب ، يجب مراقبة هذه الأنواع من المرضى بشكل مستمر.

لا يسبب تهيج للجلد. إنه غير قابل للاشتعال.

المراجع

1. باجباي ، ب. (2015). كيماويات اللب والورق. أملاح بولي أكريليت. في صناعة اللب والورق. تعافى من sciencedirect.com.
2. ويبيتش ، ج. (2017). الرائحة بالنسبة للبوليمرات المختلفة. بولي اكريلات. في كتيب الروائح في المواد البلاستيكية (الطبعة الثانية). تعافى من sciencedirect.com.
3. بوركيت سانت لوران ، ج. (2007). تنظيف الغسيل من المنسوجات. البوليمرات. في كتيب تنظيف / تطهير الأسطح. تعافى من sciencedirect.com.
4. ويكستون ، ل. وآخرون. (2018). خطر الاختناق من تناول فيرناجيل. آن آر كول سورج إنجل 2018 ؛ 100: e176-e177. تعافى من ncbi.nlm.nih.gov.
5. ويبيتش ، ج. (2015). مبادئ التدهور الحراري. بولي اكريلات. في تدهور واستقرار PVC. تعافى من sciencedirect.
6. Medina-Torres، L. et al. (2014). ريولوجيا بولي أكريلات الصوديوم كمستحلب يستخدم في المستحلبات التجميلية. بحوث الكيمياء الصناعية والهندسية 2014 ، 53 ، 47 ، 18346-18351. تعافى من pubs.acs.org.
7. كتاب كيميائي. (2016). بولي أكريلات الصوديوم. تعافى من chemicalbook.com.
8. SCCO. (2019). بوليمر فائق الامتصاص (SAP). تعافى من sapgel.com.