Полиакрилна киселина: метод на производство, свойства, структура и практическо приложение. Полиакрилати Химия и технология за производство на полиакрилна киселина

МЕТОД ЗА ПОЛУЧАВАНЕ НА ВОДНИ РАЗТВОРИ НА ПОЛИАКРИЛОВА КИСЕЛИНА чрез радикална полимеризация на 36,5% 37,5% воден разтвор на акрилова киселина под действието на водороден прекис при начална температура 40-70 o C в присъствието на 0,005-0,03 wt. хидрохинон и регулатор на молекулното тегло, характеризиращ се с това, че за да се увеличи стабилността на воден разтвор на полиакрилова киселина по време на съхранение, 0,36 до 0,72 тегл. от количеството натриева сол на акриловата киселина на тиогликоловата киселина с формула NaOOC CH 2 SH.

Описание

Изобретението се отнася до химията и технологията на полимерите, и по-специално до методи за получаване на водни разтвори на полиакрилова киселина и може да се използва за създаване на състави, използвани в стоматологията.
Целта на изобретението е да подобри стабилността на воден разтвор на полиакрилова киселина по време на съхранение.
ПРЕДИ МЕ R 1. Получаване на натриева сол на тиогликоловата киселина.
Приготвя се разтвор от 50 g монохлороцетна киселина в 120 ml вода и се неутрализира до pH 7 чрез добавяне на натриев карбонат. Към получения бистър разтвор на натриев монохлороацетат се добавя разтвор от 76 g тиокарбамид в 190 ml вода. Сместа се загрява бавно до 75°С и се държи при тази температура за 10 минути. След това разтворът бавно се охлажда до 20°С. При 2°С, изотиурониевата сол се утаява като бяла кристална утайка. Солта се филтрува, промива се с вода и се суши във вакуум. Получават се 65 g (91% добив) сол.
26,8 g от получената изотиурониева сол се суспендират в 50 ml вода и се добавят 16,0 g натриев хидроксид. Сместа се вари 10 минути и се охлажда (5°С под стайна температура). Утаената сол се филтрира. Получава се разтвор, съдържащ 15,8 g натриева сол на тиогликоловата киселина (99,9% добив).
Структурата на солта се потвърждава, както следва. Полученият продукт се подкиселява до рН 2, екстрахира се със серен етер, последвано от вакуумна дестилация при 92 около С/8 mm Hg. Вземете тиогликолова киселина с добив от 99,5%
PRI me R 2. Получаване на воден разтвор на полиакрилова киселина (PAA).
В стъклен реактор с вместимост 500 cm 3, снабден с бъркалка, обратен хладник, термометър, две капкови фунии, 163 g дестилирана вода се нагряват до 40 2 o C. При тази температура 100 g акрилова киселина (AA ) съдържащи 0,005 тегл. хидрохинон и 1,6 cm 3 (0,48 wt.) натриева сол на тиогликоловата киселина, чиято концентрация по отношение на тиогликоловата киселина е 0,3 g/cm 3 . В същото време на три порции се добавят 4,5 cm 3 40% водороден прекис (1,8 тегл.).
При добавяне на всяка порция АА и водороден прекис температурата на реакционната маса спонтанно се повишава до 63-68 o C. Преди добавяне на следващата порция от реагентите тя се намалява до 40 2 o C. 15 минути след добавяне на третата порция от реагентите, 1,5 cm 3 се добавят към реакционната маса водороден прекис (0,6 тегл.) и се загрява при 90°С за 1 час Продължителност на целия процес 3,0 часа Получава се разтвор на поликиселина с концентрация 36,8 тегл. вискозитет 15,6 Pa. с и мол.м. 90000. Готовият полимер не съдържа неполимеризирана акрилна киселина, чието съдържание се определя чрез хроматографски метод. Грешката на анализа е 0,003%
Условията за синтез и свойствата на получената PAA са дадени в таблицата.
Преди мен R 3. Направете както в пример 2, но вземете 158,6 g дестилирана вода и 2 cm 3 (0,6 wt.) натриева сол на тиогликоловата киселина.
ПРЕДИ МЕН R 4. Направете както в пример 2, но вземете 162,2 g дестилирана вода и 2,4 cm 3 (0,72 wt.) натриева сол на тиогликоловата киселина.
PRI mme R 5. Полимеризацията на АК се извършва в реактора съгласно пример 2. 167,4 g дестилирана вода се излива в реактора и се загрява до 70 2 около С. При тази температура се получават 100 g AK, съдържащ 0,005 тегл. хидрохинон и 1,2 cm 3 (0,36 wt.) натриева сол на тиогликолова киселина. Успоредно с добавянето на мономера и регулатора на растежа на веригата, в системата се въвежда 40% разтвор на водороден пероксид от 1,5 cm 3 (0,6 тегловни).
При добавяне на всяка порция АА и водороден прекис температурата на реакционната маса спонтанно се повишава до 98-100 o C. Преди добавяне на следващата порция от реагентите тя се намалява до 70 2 o C. 15 минути след добавяне на третата порция от реагентите, 1,5 cm 3 се добавят към реакционната маса (0,6 тегл.) водороден прекис и се нагряват в продължение на 1 час при 90 около С. Продължителността на процеса е 2 часа. Получава се разтвор на полиакрилова киселина с концентрация 36,3 тегл. . с вискозитет 14,0 Pa. от
Преди мен R 6. Направете както в пример 4, но вземете 1,6 cm 3 (0,48 wt.) натриева сол на тиогликоловата киселина.
ПРЕДИ МЕН R 7. Направете както в пример 4, но вземете 2 cm 3 (0,6 wt.) натриева сол на тиогликоловата киселина.
Преди мен R 8. Направете както в пример 4, но вземете 2,4 cm 3 (0,72 wt.) натриева сол на тиогликоловата киселина.
ПРЕДИ МЕН R 9. Направете същото като в пример 6, но вземете AK със съдържание на хидрохинон 0,01 тегл.
PRI me R 10. Направете както в пример 8, но вземете 1,6 cm 3 (1 тегл.) водороден прекис.
PRI me R 11. Направете както в пример 7, но вземете акрилна киселина, съдържаща 0,035 тегл. хидрохинон.
Преди мен R 12. Направете както в пример 5, но вземете 2,88 cm 3 (1,8 тегл.) водороден прекис.
ПРИМЕНИ R 13 (контрол). Действайте както в пример 1, но използвайте 0,3 тегл. от количеството на акриловата киселина натриева сол на тиогликоловата киселина. Получава се нискотехнологичен продукт (вискозитетът на полимера е много висок).
ПРИМЕНИ R 14 (контрол). Действайте както в пример 1, но използвайте 0,8 тегл. натриева сол на тиогликоловата киселина. Вземете полимерен разтвор със стоманен вискозитет. Въпреки това, използването на натриева сол на тиогликолова киселина в количество от 0,8 тегл. икономически неизгодно.
ПРИМЕНИ R 15 (контрол). Продължете както в пример 1, но използвайте 0,36 тегл. от количеството акрилова киселина тиогликолова киселина. Получават се 36,8 wt.-ny воден разтвор на полиакрилна киселина, която има остра неприятна миризма, съдържанието на остатъчен мономер 0,98 wt. Водният полимерен разтвор има начален вискозитет от 8,7 Pa. s, а след 90 дни 10,3 Pa. от Увеличението на вискозитета за 3 месеца е 18,3%
ПРИМЕНИ R 16 (контрол). Действайте както в пример 1, но използвайте 0,72 тегл. от количеството акрилова киселина тиогликолова киселина. Вземете 36,5 тегл. -ny воден разтвор на полиакрилна киселина с остър мирис, съдържание на остатъчна акрилова киселина 1,17 тегл. Водният разтвор на PAA има начален вискозитет от 5,1 Pa. s, а след 90 дни 5,9 Pa. от Увеличението на вискозитета за 3 месеца е 15,7%
Изобретението се отнася до химията на полимерите и прави възможно получаването на полиакрилова киселина с повишена стабилност на нейния воден разтвор във времето (увеличението на вискозитета на воден разтвор за 730 дни не надвишава 9%). Това се постига чрез радикална полимеризация на 36,5 37,5% воден разтвор на акрилова киселина под действието на водороден прекис при начална температура 40-70°С в присъствието на 0,005 до 0,035 тегл. хидрохинон и 0,36 до 0,72 тегл. върху количеството натриева сол на акриловата киселина на тиогликоловата киселина с формула NAOOC-CH 2 -SH като регулатор на молекулното тегло. 1 раздел.

Чертежи

Приложение

4341651/05, 11.12.1987

Лукина Е. М., Мирошниченко С. В., Куликова А. Е., Етлис В. С., Шалимова Р. Х., Царяпкина Т. М.

IPC / Етикети

Код на връзката

Метод за получаване на водни разтвори на полиакрилна киселина

Свързани патенти

Върху тиогликолова киселина на воден разтвор на моноетаноламин при охлаждане. Тиогликоловата киселина е дефицитен продукт, има ниска стабилност и образува продукти на самокондензация по време на съхранение, които драстично намаляват качеството на състава. карбоксилова киселинаИзползва се L-карбоксиметилизотиоурея и процесът 15 Vedup при 95 - 105 C. Lch-карбоксиметилизотиокарбамидът се получава чрез кондензация на натриева сол на монохлороцетната киселина с тиоурея при 40 - 75 C и pH 7. Добивът на моноетанова киселина е моноетанова сол. около 90%. 100 g монохлороцетна киселина се разтварят в 240 ml вода и при температура под 20 ° C се неутрализират ...

При разбъркване се добавя предварително приготвения разтвор на натриева сол на монохлороцетната киселина. Температурата на реакционната смес се повишава постепенно до 70 - 75 "С, поддържа се при тази температура 10,111 s и след това се охлажда до температура 15 - 20 " ° С. Образува се бяла утайка след 24 промени Изсмука се и около 1 ва 400 литра. студена вода, Добив 8-карбоксимет 11; ,k, например 4,8 8 100 "-th или 0,6 8 ao.g) суспендиран в 80 11 литра вода, добавяне на 26,8 8 (0,2, lols,) R-k rbox 1 foura 1 isothioure Hb, K 11 P 51 T 51 TC 00 R 11 T 11 MX 0,10 D 11 L 1 KO 1 PRI 1. = с времето на смесване по време на O ...

Киселината се прекристализира от смес от етилацетат-хлороформ 1:1) Външен вид- безцветни, силно хигроскопични люспести кристали, разтворими във вода, нисши алкохоли, ацетон, диоксан, етилацетат, неразтворими във въглеводороди и хлоровъглеводороди. Т, мн.ч. 154-157 o Данни от елементен анализ и рН-метрично титруване: Установено, b: equiv 2 143,0; enver 94.0C 30.40, 30.27, H 6.63, 6.68 Изчислено, b: equiv 138.1, equiv 91.1, C 30.44, H 6.57. във вода) 0 -15.0 ppm дублет, константа на разделяне 17,5 Hz, с потискане на 35 spin-spin взаимодействие с протони - синглет Пример 2. Получаване на бутоксиметилен дифосфонова киселина (11). 4 mmol) от бутилформиат преминава трифлуорид...

Полиакриловата киселина е уникален полимер с висока водопоглъщаща способност. Това съединение е биологично инертно, поради което се използва широко в производството на хигиенни и козметични продукти, а също и като спомагателен материал в медицината. Още по-широк обхват за полиакрилати (киселинни соли), които имат подобрени физични и механични свойства.

Описание

Полиакрилната киселина е макромолекулно вещество, мономерната единица на което е съединението CH2=CH-COOH (акрилна или пропенова, етененкарбоксилна киселина). Този полимер се характеризира с липса на токсичност, добра разтворимост във вода и устойчивост на силно алкални среди.

Химическата формула на полиакрилната киселина е (C 2 H 3 COOH) n. Структурната формула на съединението е показана на фигурата по-долу.

Полиакриловата киселина е типичен представител на слабите поликиселини. Неговите макромолекули имат функционални групи, които са способни на електролитна дисоциация. На външен вид представлява бистра кехлибарена течност или бял гранулиран прах.

Имоти

Основните физикохимични свойства на полиакриловата киселина са:

• Температурата, при която този полимер става твърд, заобикаляйки фазата на кристализация (стъклено състояние), е 106 °C.
• При нагряване възниква образуването на анхидриди и ако температурата надвиши 250 ° C, тогава започва реакцията на елиминиране на въглеродния диоксид от карбоксилната група - COOH, както и омрежването на макромолекулите, което води до образуването на полимери на пространствена структура и повишаване на степента на полимеризация.
• Солите на този полимер имат по-голяма термична стабилност. Това свойство се използва за производството на силни влакна, присадени от полиакрилна киселина.
• При взаимодействие с алкали (C 2 H 3 COOH), n образува соли, в реакция с алкохоли - естери.
• След полимеризация в разтворители полимерът става твърд и крехък и запазва тези качества дори при температура от 240 °C.
• При реакцията на нискомолекулни алкохоли с тази киселина се получават естери с различни пространствени структури.
• Рязка промяна в свойствата на полимера настъпва при много ниска степен на преобразуване на функционалните групи (необходим е само 0,1% етиленгликол за омрежване на молекули с маса 50 kDa).

Едно от свойствата на водния разтвор на полиакрилна киселина е, че с увеличаване на молекулното тегло на този полимер вискозитетът на разтвора също се увеличава, което е свързано с растежа на макромолекулите и техния ефект върху водата. В същото време вискозитетът на разтвора не зависи от приложеното напрежение на срязване и е постоянна стойност в широк диапазон на измерване, за разлика от други полиелектролитни полимери. Влакната от полиакрилова киселина, когато киселинността на разтвора се промени, претърпяват свиване или удължаване в резултат на трансформацията химична енергияв механични.

По тази тема: Най-добрите дизайнери на сватбени рокли

Разтворимост

(C 2 H 3 COOH) n се разтваря добре в следните вещества:

• вода;
• диетиленов диоксид;
• метилов и етилов алкохол;
• амид на мравчена киселина;
• диметилформамид.

Воден разтвор на полиакрилна киселина има полиелектролитен ефект (способен на електролитна дисоциация), който нараства линейно с увеличаване на степента на неутрализация.

Веществото е неразтворимо в съединения като:

• мономер на акрилна киселина;
• ацетон;
• етоксиетан;
• въглеводороди.

С катионни разтвори и повърхностноактивни вещества веществото може да образува неразтворими соли.

Разписка

Синтезът на полиакрилна киселина се осъществява чрез полимеризация на мономера. Реакцията протича във водна среда, където е добавен омрежващ агент, или в органични разтворители. Смесването обикновено се извършва в лопатков реактор и повърхността на оборудването се охлажда до 70 °C с течен хладилен агент. Крайният продукт е гел - хидрофилен полимер, който активно абсорбира влагата.

По-стабилен воден разтвор на киселина може да се получи чрез действието на водороден пероксид и добавянето на малко количество пара-дихидроксибензен с натриев тиогликолат, използвано за контролиране на молекулното тегло. Крайният продукт от реакцията се използва в стоматологията.

Приложение на полиакрилна киселина

Този полимер се използва най-широко като суперабсорбент (за улавяне и задържане на течност) в пълнители за бебешки и възрастни пелени, дамски превръзки, пелени за еднократна употреба и други подобни продукти.

Други области, където се използва полиакрилна киселина, са:

• селско стопанство - материал за подобряване на свойствата на почвата;
• индустрия - стабилизатори и флокуланти на колоидни разтвори;
• производство на кожи и текстил - вещества за намаляване на наелектризирането при обработката на кожи и получаването на влакна;
• електроника - свързващ компонент в литиево-йонни батерии;
• промишлено производство - в системи за водно охлаждане и климатизация като инхибитор на отлагания и компонент, който поддържа еднородността на смесите (електроцентрали, стоманени и петролни рафинерии, производство на торове).

По тази тема: "Човек не е фурна" - не е необходимо броене на калории

Също така, това вещество се използва като добавка при производството на филми, които подобряват способността им да бъдат боядисани и прилепнали към други материали.

Лекарството

Киселината и нейните соли се използват в медицината за следните цели:

• носител на активни вещества;
• компонент на хемостатични мехлеми, тъкани и нетъкани материали, използвани при изгаряния и възпаления за ускоряване на заздравяването на рани;
• свързваща добавка в пълнежните материали в стоматологията.

Предимството на този материал е, че е биологично инертен и може да се използва заедно с биоактивни съединения (ензими, антибиотици, растежни фактори и други).

Полиакрилати

Солите на полиакриловата киселина са полимери на естери на това съединение. На външен вид те приличат на парафини. Те се характеризират със следните свойства:

• устойчивост на разредени основи и киселини, светлина и кислород;
• разлагане от алкални разтвори се наблюдава при температура 80–100 °C, с образуване на полиакрилна киселина;
• при нагряване над 150 °C те претърпяват термична деструкция, освобождават се полиакрилатни молекули, мономер (около 1%) и летливи продукти;
• полиакрилатите са силно разтворими в мономери, етери, въглеводороди и ацетон.

Солите на полиакриловата киселина се получават чрез емулсионна или суспензионна полимеризация, при производството в малък мащаб - блокова полимеризация.

Използване на полиакрилати

Тези съединения се използват при производството на следните материали:

• органично стъкло;
• различни филми;
• синтетични влакна;
• бои и лакове (емайли, лакове, смоли);
• лепилни и импрегниращи състави (емулсии) за тъкани, хартия, кожа, дърво.

Лаковете на базата на полиакрилати имат високи експлоатационни характеристики:

• висока адхезия към метални и порести повърхности;
• добри декоративни качества;
• устойчивост на вода, ултравиолетова радиация, атмосферни влияния, алкали;
• дългосрочно запазване на декоративните свойства (блясък и еластичност) - до 10 години.

Използват се за оцветяване на продукти като:

• автомобили, самолети и друго оборудване;
• висококачествен метал;
• пластмаси;
• печатарски продукти;
• продукти на електрическата промишленост;
• хранително-вкусовата промишленост (производство на консерви).

Натриев полиакрилат

Натриевата сол на полиакриловата киселина (натриевият полиакрилат) е много разтворима във вода и не променя структурата си дори при температура от 240 ° C. Това съединение се използва при приготвянето на пресни или солени разтвори за намаляване на техния вискозитет. Натриевият полиакрилат е в състояние да емулгира микрокристали, микропясък от карбонати, сулфати и фосфати.

Полимерите и съполимерите на естери, амиди и нитрили на акрилова и метакрилова киселини се обединяват под общото наименование - акрилати.

Полиакрилна киселина

получен чрез свободнорадикална полимеризация. Инициаторите са пероксиди, персулфати, азо и диазо съединения. Полимеризацията протича с висока скорост дори при ниски (20--25 °C) температури. Най-удобно е полимеризацията да се извърши в разтвор. Разтворителят може да бъде вода, ксилен, бензол. Полиакриловата киселина е твърдо, матово бяло, крехко вещество, наподобяващо порцелан, разтворимо е във вода, формамид, трудно в алкохол, неразтворимо в мономер. При 230--240 0 С той започва да се разлага. Полиакрилна киселина, получена от ниски температури, има високо молекулно тегло, не се разтваря във вода, а само набъбва.

Полимерните макромолекули имат предимно линейна структура. Някои единици от макромолекули на полиакриловата киселина са свързани в модел глава до глава, но по-голямата част са от глава до опашка:

Полиметакрилова киселина

получен чрез свободнорадикална полимеризация в присъствието на инициатори, които драстично повишават скоростта на полимеризация. Въвеждането на метилова група в α-позиция в молекулата на акриловата киселина до известна степен забавя процеса на полимеризация и улеснява неговото регулиране. Външният вид на полиметакриловата киселина не се различава от полиакриловата киселина. Също така има матов бял цвят и има почти същата твърдост.

Полиметакриловата киселина е разтворима във вода и неразтворима в неполярни разтворители. С увеличаване на молекулното тегло на полиметакрилата, неговата разтворимост във вода намалява. Химични свойстваполиакрилните и полиметакрилните киселини са подобни на свойствата на многоосновните наситени органични киселини.

Те се използват широко за получаване на облицовки на кожа и обувки, както и емулгатори. Солите на полиакрилната и полиметакриловата киселина се използват като сгъстители, тъй като техните разтвори имат много висок вискозитет.

От голямо значение са съполимерите на акриловата и метакриловата киселини с други винилови и дивинилови мономери. Когато се съполимеризира с диени, акрилната киселина образува каучуци.

Такива гуми могат да бъдат вулканизирани с поливалентни метали:

Тези гуми са много устойчиви на топлина. Някои кополимери на метакрилова киселина се използват като йонообменни смоли.

Полиметилметакрилатът се получава чрез свободна радикална полимеризация на метилметакрилат. Полимеризацията най-често се извършва по метода на блока, тъй като се получава органично стъкло с най-добри оптични свойства. Присъствието на инициаторите ултравиолетово облъчванеускоряване на процеса на полимеризация. С повишаване на температурата скоростта на реакцията се увеличава, но намалява. молекулна маса. Молекулното тегло на полимера варира от 50 000 до 200 000, плътността е 1,18 g/cm 3, а температурата на встъкляване е около 98 °C. При 260--270 °C полимерът се разрушава. Полиметилметакрилатът е силно разтворим в ацетон, дихлороетан и някои естери. Използва се главно за получаване на органично стъкло.

Други естери на метакриловата киселина се използват за производството на лакове, филми, гъвкави маркучи и др.

В допълнение към естерите на акриловата и метакриловата киселини, нитрилът на акриловата киселина е от голямо практическо значение.

Полиакрилонитрилът се получава чрез радикална емулсионна полимеризация на акрилонитрил. Инициаторите на процеса най-често са водороден прекис, персулфати или перборати; дисперсионната среда обикновено е вода. По време на полимеризацията полимерът се утаява под формата на малки, лесно филтрирани частици.

Полиакрилонитрилът не се разтваря в разтворители, подходящи за разтваряне на други акрилни смоли. Групи --CN, съдържащи се в макромолекулите, предизвикват силно междумолекулно взаимодействие.

Полиакрилонитрилът се разтваря само в силно полярни разтворители: диметилформамид, диметилцианамид, в концентрирани водни разтвори на някои соли (KCNS, ZnCl 2 , ZnBr 2). Разтворимостта му намалява след третиране с воден разтвор на формалдехид.

В зависимост от условията на полимеризация, молекулното тегло на полиакрилонитрила варира от 20 000 до 350 000, плътността е около 1,17 g/cm 3 ; температура на встъкляване 80°C, разлага се при 220°C. Полиакрилонитрилът променя цвета си при нагряване и процесът на нагряване винаги е придружен от загуба на разтворимост.

Полиакрилонитрилът има достатъчно високи физични и механични свойства. По светоустойчивост той превъзхожда почти всички известни полимери.

Голямо количество полиакрилонитрил се използва за получаване на синтетични влакна и пластмаси. Според свойствата си полиакрилонитрилното влакно наподобява вълна и е добре боядисано.

От голямо индустриално значение са съполимерите на акрилонитрила с винилхлорид, винилацетат, стирен, естери на акрилова и метакрилова киселини, изобутилен, бутадиен и др. За производството на маслоустойчиви каучуци се използват съполимери на бутадиен с акрилонитрил. В сравнение с полистирола, съполимерите на стирен и акрилонитрил имат повишена топлоустойчивост.

Полиакрилна киселина, модифицирана с омрежен полиакриламид
Полиакрилат-полиакриламидните съполимери първоначално са проектирани да осигурят дългосрочна стабилност при продължителни цикли мокри/сухи в присъствието на високи електролитни и неорганични концентрации. Абсорбцията на дейонизирана вода тук е по-ниска (200 g/g), но повишената якост с акриламид позволява на материала да се използва в следните области:
- Пазар на продукти за селското стопанство и градинарството;
- Контрол на медицински разливи;
- Блокиране на вода за проводници и кабели и др.
В допълнение към директното използване на сухи и чисти суперабсорбиращи смоли в приложения, на пазара се предлагат и няколко други форми, които улесняват използването им или подобряват производителността:
- Композити и ламинати.
- Водни разтвори.
- стиропор.
- Влакна...

Композити и ламинати на базата на суперабсорбиращи полимери
Някои производители, като Eti, предлагат на пазара ламинати и композити на ролки или листове с много висока водопоглъщаемост, както и други функционалности: повишена механична якост поради свързване с влакна или полиестерни нетъкани материали, антимикробни ефекти, добавяне на инхибитори на корозия, работни параметри на бариерния филм, с една дума, всички свойства, които са необходими за улесняване на обработката.
Например, Composites Airlaid конструкции от ETi с основно тегло 100 - 600 g/sq. м., в зависимост от изискванията, може да се напълни с 5 - 60% суперабсорбиращи вещества. Пазарите на готови продукти включват блокиране на вода и кабели, филтриране, медицински продукти, специални опаковки, промишлени кърпички и контрол на разливите.

Разтвори на суперабсорбиращи полимери
Тази лесна за използване форма на суперабсорбиращи материали се държи като истински разтвор, който може да се разреди с вода, ако желаете и след това да се напръска или нанесе отгоре, или да се нанесе върху субстрат, за да образува покритие или насищане. След сушене и омрежване при определена температура (или при стайна температура със специално омрежване) за конкретно определен период се получава покрит субстрат, който има суперабсорбираща функционалност. Приложенията включват, например, блокиране на вода за проводници и кабели... Таблица 2 показва пример за свойствата на хоросана (LiquiBlock™ CSP от ETi).

Таблица 2: Пример за акрилен съполимер във воден разтвор

Свойства на хоросана
Външен вид	Прозрачен
Съдържание на активно вещество, %	30
Плътност	1.06
Вискозитет при 20°C, в сантипоаза	1500
Водороден индикатор	5.5
Температура на втвърдяване, °C	>= 120
Съдържание на летливи органични съединения	Ниска
Свойства на покритието
Абсорбция на дейонизирана вода, g/g	50-100
Външен вид	Прозрачно филмово покритие
Ограничено съдържание на летливи органични съединения	Изключително ниска

Супер абсорбираща пяна
Идеята е да се създаде мрежа от взаимосвързани пори в хидрогела, за да се ускори и хомогенизира подуването. Това може да се постигне чрез едновременно полимеризиране, разпенване и омрежване на суперабсорбиращия материал. Ако някоя част от хидрогела влезе в контакт с вода, тя се абсорбира локално и преминава през капилярите до всяко място през отворени канали, за да запълни цялото пространство, и то много бързо, например за по-малко от 30 или 60 секунди.

Супер абсорбиращи влакна като абсорбиращи пот слоеве в защитно облекло
Проучена е ефективността на омрежен акрилатен съполимер, частично неутрализиран с натриева сол като абсорбент на потта за памучни, полиестерни и полипропиленови нетъкани материали. Графиката "Поглъщане на пот срещу скорост" по-долу показва резултатите с най-добрите данни за суперабсорбиращи влакна, добавени към памука, и лоши данни за полипропилена.

Абсорбция на пот в зависимост от скоростта.

Суперабсорбиращи полимери за опаковане без директен контакт с храна
Поради високата си абсорбираща способност, SAP могат да се използват при производството на опаковки, абсорбиращи течове. За производството на хранителни опаковки е необходимо да има специални суперабсорбиращи полимери. Например, Администрацията по храните и лекарствата (FDA) одобри използването на Luquasorb® FP 800 на BASF за опаковки, които не са в контакт с храни. Това разрешение се прилага за опаковки за домашни птици, месо, риба, плодове и зеленчуци. SAP абсорбира изтичащи течности като следи от кръв или течни сокове и др. Това запазва храната свежа и привлекателна за по-дълго. Суперабсорбиращите гранули могат да бъдат включени в малки количества като пълнител при производството на абсорбиращи подложки, което прави опаковката по-ефективна и рентабилна. Използваните подложки могат да се изхвърлят с битовите отпадъци.

Свръхабсорбиращите полимери се основават на акрилова киселина и нейните соли и производни, полимеризирани с помощта на техники за полимеризация в разтвор или суспензия. Водопоглъщането, кинетиката на абсорбция, параметрите на хидрогела и съответно приемливото налягане преди изтичане зависят от естеството на използвания катион, често натриев или калий, степента на неутрализация на акриловата киселина, омрежването на разтвора, възможното последващо омрежване на повърхността на суперабсорбиращите частици с създаване на структура ядро-черупка., физическа форма, който насърчава абсорбцията и дифузията на течности поради капилярност.
Подобно на други пластмасови материали, суперабсорбиращите полимери могат да бъдат обработени с други материали за създаване на композити, хибриди, многослойни структури и нетъкан текстил... След бум през последните двадесет години ръстът на потреблението сега надвишава този на целия пазар на пластмаси като цяло. Световното производство на SAP се оценява в диапазона от приблизително 1 до 1,5 милиона тона, което прави потреблението на SAP в същата тегловна категория като фенолните смоли или полиамидите.
Разнообразни хидрогелове, които предлагат отлични скорости на абсорбция и производителност през до умерена абсорбция поради широката си гама от химични структури, се използват предимно в суперабсорбиращи материали за производството на потребителски продукти за еднократна употреба като пелени, продукти за инконтиненция за възрастни и продукти за продукти за лична хигиена за жени, които представляват 94% от общата консумация на суперабсорбиращи полимери. Останалите 6% се използват за технически и специални приложения в голямо разнообразие от области: промишлено и гражданско строителство, селскостопански и градинарски пазари, опаковки, жици и кабели, противопожарни продукти, медицински продукти и продукти за лична хигиена, управление на повърхностните води. Свойството, което обединява всички тези приложения, е високата абсорбираща способност.

ПОЛИАКРИЛНА КИСЕЛИНА (поликарбоксиетилен) [-CH2CR(COOH)-]n, където R = H, полимер на акриловата киселина. Получаване на радикална полимеризация на акрил към вас във вода p-re или в околната среда org. r-пазители; процесът е екзотермичен. П. к. и неговите соли са стъклено крехки безцветни. полимери; за до-ти т. стъкло. 1060C, за нейната Na-сол 2300C [за полиметакрила към-ти (в f-le R = CH3) така че стъкло. 2280C, за неговата Na-сол 3100C]. При зареждане до-ти анхидридизацията настъпва с образуването на преим. цикличен анхидридни звена, над 250°C - декарбоксилиране и омрежване. Елементът к. образува силни комплекси с йони на преходни метали. Ами сол. във вода, диоксан, метанол, етанол, формамид, DMF, инсол. в неговия мономер, ацетон, диетилов етер, въглеводороди. Соли на алкални метали P. to. sol. само във водна среда, алкални соли. металите са неразтворими. Диоксан при 300°С за P. to. - q-разтворител; съотношението между характеристиката-тик. вискозитет [h] и мол. маса M има формата: [h] = = 7,6 10-2 M0,5 cm3/g. За натриева сол П. до. q-разтворител -1,5 n. воден разтвор NaBr при 150°С, за него: [h] = 0,165 M0,5 cm3/g.

П. до. - слаб полиелектролит; в безсолен воден разтвор pKa 4,8 и почти линейно нараства с увеличаване на степента на неутрализация (a), в точката на полунеутрализация pKa 6,8. Вискозитетът на водата p-ra P. to. нараства с увеличаване на a; за водни разтвори на P. к. и неговите соли е характерен полиелектролитният ефект (вж. Полиелектролити).

П. се използва за. и неговите соли под формата на водни разтвори: като стабилизатори и флокуланти на колоидни системи в технолог. процеси; структуратори и сгъстители; свързващи вещества при създаване, например, на пълнежни материали (в медицината); антистатични средства за влакна и кожи; за получаване на поликомплекси (виж Полимер-полимерни комплекси). PC-носител лек. и физиологично активен в-в, ензими, неговите Fe-соли имат кръвоспираща способност. Омрежени полимери и съполимери на акрилен йонообмен към вас, вкл. комплексообразуващи агенти, смоли. За естери на P. вижте Полиакрилати.

ПОЛИАКРИЛОНИТРИЛ [-CH2CH(CN)-]n, бял линеен акрилонитрилен полимер; те казват м. (30-100) 103; плътен 1,14-1,17 g/cm3; т.стъкло 85-900°С, разл. 250°С; 1,51 kJ/(kg K); r0 1011-1012 Ohm m; трудно кристализира. Реш. в полярни разтвори, например. в DMF, DMSO, етилен или пропилен карбонат, 50-70% водни разтвори LiBr, тиоцианати NH4, K или Na, перхлорати Na, Ca или Ba, ZnCl2, HNO3 и H2SO4. Разтварянето в киселини се придружава от хидролиза на CN групата. Не сол. и не набъбва в алкохоли и въглеводороди; устойчиви на атмосферни влияния и светлина.

При зареждане във въздуха (180-300 0С) протичат термохимични реакции. промени в P., придружени от абсорбция на O2 и освобождаване на H2O, NH3 (при 2200C), HCN (при 2700C) и водещи до образуването на черен нетопим, негорим и неразтворим продукт. Основен термични процеси. трансформации - интрамол. и интермол. циклизация, интермол. омрежване за образуване на пространствено структуриран полимер с форма на стълба. При по-нататъшно нагряване на такъв П. в среда на инертен газ до 1000-20000С се получават въглеродни материали (виж Въглеродни влакна).

Основен метод на модификация П.-съполимеризация на акрилонитрил с разл. винилови мономери (напр. метил акрилат, винилацетат, N-винил пиридин, алил и металил сулфонати) и вариране на състава на съполимера. В индустрията се произвежда практически само модифициран П. - двойни или тройни съполимери, чието съдържание на акрилонитрил е повече от 85%. Съполимеризацията позволява да се увеличи разтворът и да се намали вискозитета на разтворите на P., да се намали крехкостта, да се придаде афинитет на P. към определена група багрила, да се намали температурата и да се намали времето за трансформация на P. във въглерод. материали. Според други физични и химични. St. you съполимерите практически не се различават от P.

В индустрията P. и съполимерите се получават чрез хетерогенна (във водни дисперсии) или хомогенна (в p-re) радикална полимеризация на акрилонитрил и респ. съполимеризация на последния с добавки от съмономери. Процесите на синтез на хомо- и съполимери не се различават фундаментално.

Хетерогон. полимеризацията има редица характеристики, които я отличават от класическата. опции за емулсионна или суспензионна полимеризация. Частичен (~7%) разтвор на акрилонитрил във вода. Следователно, първоначалната реакция сместа, съдържаща 12-25% тегловни акрилонитрил, е емулсия, в която във водния й разтвор са диспергирани капки акрилонитрил. Използват се водоразтворими иницииращи системи като Fe(II) пероксодисулфат-Fe(II) пиросулфит, но не се използват емулгатори. Полимеризацията започва във воден разтвор и на повърхността на капки акрилонитрил. Полимерните частици, образувани и утаени в двете фази, съдържат уловени макрорадикали, които продължават да растат. Последица от това е самоускоряването на р-ция (приблизително до степента на преобразуване. 20%) и широк ММР на полимера. За да се намали разклоняването на P., полимеризацията завършва при степента на трансформация. 60-80%; P. се изолира от суспензията (филтруване, центрофугиране), промива се и се суши.

В хомог. 2.2 "-азо-бис-изобутиронитрил обикновено служи като инициатор в процеса. Скоростта на процеса и молекулната маса на P. зависят значително от естеството на разтворителя. Така продължителността на синтеза на P. във водна разтвори на ZnCl2 или Na тиоцианат, в DMSO, DMF е съответно 1,0-1,5 или 1,5-2,5 часа, 9-10 часа, 12-18 часа Регулатори на скоростта на растеж на веригата се въвеждат, например, изопропилов алкохол по време на полимеризация във воден разтвор на натриев тиоцианат.Влакното изисква P. с достатъчно високо молекулно тегло, с ниско разклоняване на макромолекулите.За тази цел процесът се провежда до степен на превръщане на мономерите не повече от 50-70%.Нереагиралите мономери се отстраняват от решението.

В сравнение с homog. полимеризация в хетерогенни процес получават П. от по-висок кей. маса, докато в по-широк диапазон, можете да променяте състава на съполимерите, да създавате пром. инсталации с по-висока единична мощност. същества. предимството на полимеризацията в p-re не е междинно. използването на получените разтвори за образуване на влакна (няма етапи на изолиране, измиване, сушене и разтваряне на полимера). Следователно при производството на влакна процесът на получаване на P. все повече се използва чрез полимеризация в разтвор; до началото 80-те години освобождаването на такъв P. достигна 30% от общото производство на този полимер.

ПОЛИАКРИЛАМИД [-CH2CH(CONH2)-]n, акриламиден полимер. Твърдо аморфно бяло или частично прозрачно без мирис; те казват м. 104-107 (в зависимост от условията на получаване); плътен 1,302 g/cm3 (230°С); т.стъкло ~1900С. Реш. във вода, морфолин, формамид, глицерин, етиленгликол, ледена оцетна киселина; набъбва в пропионов к-тоз, диметилсулфоксид и пропилей гликол; не сол. в алкохоли, кетони, DMF и неполярни разтворители. Връзката между характеристиката вискозитет [h] (cm3/g) p-ditch P. и неговия среден вискозитет мол. масата се изразява в уравнения: [h] = 2,5 10-2 (в 10% разтвор на NaCl, 25 0C), [h] = 3,73 10-2 (в 1 M p -re NaNO3, 300 C).

св. сух II. не се сменя по време на съхранение, устойчив е на масла, мазнини, восъци; при температури над 60 0С в П. протичат деструктивни процеси, които могат да доведат до загуба на разтвор във вода. Водните разтвори на П. са подложени на действието на микроорганизми. Вискозитетът на водните разтвори (концентрация под 15%) намалява с увеличаване на t-ry и скоростта на срязване, под въздействието на остатъчни радикални инициатори в резултат на разрушаването на основните вериги на макромолекулите. Стабилизирайте разтвори с антиоксиданти (в количество от 0,01-5,0% от теглото). Насоченото разрушаване (напр. под действието на K2S2O8 при 50-600°С) се използва за контролиране на мол. Масата на П. в диапазона 104-106 при фиксирана ММР.

R-tion върху амидни групи се използват за модифициране на P. Така, с алкална хидролиза по време на нагряване. амидните групи (до 70%) се превръщат в COONa групи, с киселинна хидролиза, в COOH групи (p-tion се усложнява от имидизация и загуба на p-стойност), под действието на NaClO в алкална среда (Hoffmann p- цион) в NH2 групи (до 95%), с взаимодействие. с формалдехид и диметиламин или друг вторичен амин във водна среда (p-tion на Mannich) - в групи CONHCH2 (CH3) 2 (p-tion се придружава от образуване на метилоламид, карбоксилни групи и др.).

В индустрията P., както и съполимери на акриламид (с метакрилова и акрилова киселини, техните соли и естери, акрилонитрил, 2-метил-5-винилпиридин) се получават чрез радикална полимеризация и респ. съполимеризация на мономери. Осъществяват се голямотонажни производства на П.: в 8-10% водни разтвори под действието на окислително-възстановяващо. системи, приемащи гелообразни П. с кей. м. (3-5) 106, който обаче е труден за транспортиране, съхранение и обработка; в конц. водни разтвори (20%), в обратни емулсии и суспензии под действието на хим. инициатори или йонизиращи лъчения, приемащи П. с кей. м. ~ 107. Найб. широко използван съполимер на акриламид със соли на акрила към-ти произвеждат, в допълнение, полимеризацията на акриламида в присъствието. алкални агенти и алкална хидролиза на P. в обратни емулсии и суспензии

Обсада. полимеризация на акриламид в орг. p-спойка ( едновалентни алкохоли, ацетон), който е р-разтворител за мономера и утаител за P., получава се P. с мол. м. 104-105.

П. и акриламидни съполимери - ефективни флокуланти, оразмерителни добавки, флотационни агенти, дисперсанти, сгъстители, хидродинамични редуциращи агенти. устойчивост на течности, структурообразуващи за почви и др.