პოლიაკრილის მჟავა უნიკალური პოლიმერია წყლის მაღალი შთანთქმის უნარით. ეს ნაერთი ბიოლოგიურად ინერტულია, ამიტომ ფართოდ გამოიყენება ჰიგიენური და კოსმეტიკური პროდუქტების წარმოებაში, ასევე დამხმარე მასალად მედიცინაში. პოლიაკრილატებს (მჟავა მარილებს), რომლებსაც აქვთ გაუმჯობესებული ფიზიკური და მექანიკური თვისებები, აქვთ კიდევ უფრო ფართო მასშტაბი.
აღწერა
პოლიაკრილის მჟავა მაკრომოლეკულური ნივთიერებაა, რომლის მონომერული ერთეულია ნაერთი CH2=CH−COOH (აკრილის ან პროპენოინის, ეთენკარბოქსილის მჟავა). ამ პოლიმერს არ აქვს ტოქსიკურობა, კარგი წყალში ხსნადობა და მაღალი ტუტე წინააღმდეგობა.
პოლიაკრილის მჟავას ქიმიური ფორმულა არის (C2H3COOH) . ნაერთის სტრუქტურული ფორმულა ნაჩვენებია ქვემოთ მოცემულ სურათზე.
პოლიაკრილის მჟავა ტიპიური სუსტი პოლიმჟავაა. მის მაკრომოლეკულებს აქვთ ფუნქციური ჯგუფები, რომლებსაც აქვთ უნარიელექტროლიტური დისოციაციისკენ. გამოდის როგორც გამჭვირვალე ქარვის სითხე ან თეთრი მარცვლოვანი ფხვნილი.
თვისებები
პოლიაკრილის მჟავას ძირითადი ფიზიკური და ქიმიური თვისებებია:
- ტემპერატურა, რომლის დროსაც ეს პოლიმერი ხდება მყარი, კრისტალიზაციის ფაზის გვერდის ავლით (მინის მდგომარეობა) - 106 °C.
- გახურებისას წარმოიქმნება ანჰიდრიდები, ხოლო თუ ტემპერატურა 250 °C-ს აღემატება, მაშინ იწყება ნახშირორჟანგის გამოყოფის რეაქცია კარბოქსილის ჯგუფიდან - COOH, ასევე მაკრომოლეკულების ჯვარედინი კავშირი, რაც იწვევს წარმოქმნას. სივრცითი სტრუქტურის პოლიმერები და პოლიმერიზაციის ხარისხის ზრდა.
- ამ პოლიმერის მარილებს უფრო დიდი თერმული სტაბილურობა აქვთ. ეს თვისება გამოიყენება ძლიერი პოლიაკრილის მჟავით ნამყენი ბოჭკოების წარმოებისთვის.
- ტუტეებთან ურთიერთობისას (C2H3COOH) აყალიბებს მარილებს, რეაქცია სპირტებთან - ეთერებთან.
- გამხსნელებში პოლიმერიზაციის შემდეგ პოლიმერი ხდება მყარი და მტვრევადი და ინარჩუნებს ამ თვისებებს 240 °C ტემპერატურაზეც.
- როდესაც დაბალმოლეკულური წონის სპირტები რეაგირებენ ამ მჟავასთან, მიიღება სხვადასხვა სივრცითი სტრუქტურის ეთერები.
- პოლიმერის თვისებების მკვეთრი ცვლილება ხდება ფუნქციური ჯგუფების გარდაქმნის ძალიან დაბალი ხარისხით (50 kDa მასის მქონე მოლეკულების ჯვარედინი დასაკავშირებლად საჭიროა მხოლოდ 0,1% ეთილენგლიკოლი).
პოლიაკრილის მჟავას წყალხსნარის ერთ-ერთი თვისებაა ის, რომ როდესაცმოცემული პოლიმერის მოლეკულური წონის ზრდა ასევე ზრდის ხსნარის სიბლანტეს, რაც დაკავშირებულია მაკრომოლეკულების ზრდასთან და მათ ზემოქმედებასთან წყალზე. ამავდროულად, ხსნარის სიბლანტე არ არის დამოკიდებული გამოყენებული ათვლის სტრესზე და არის მუდმივი მნიშვნელობა ფართო გაზომვის დიაპაზონში, სხვა პოლიელექტროლიტური პოლიმერებისგან განსხვავებით. როდესაც ხსნარის მჟავიანობა იცვლება, პოლიაკრილის მჟავას ბოჭკოები განიცდის შეკუმშვას ან დრეკადობას ქიმიური ენერგიის მექანიკურ ენერგიად გადაქცევის შედეგად.
ხსნადობა
(C2H3COOH) კარგად იხსნება შემდეგ ნივთიერებებში:
- წყალი;
- დიეთილენის დიოქსიდი;
- მეთილის და ეთილის სპირტი;
- ჭიანჭველა ამიდი;
- დიმეთილფორმამიდი.
პოლიაკრილის მჟავას წყალხსნარს აქვს პოლიელექტროლიტური ეფექტი (ელექტროლიტური დისოციაციის უნარი), რომელიც წრფივად იზრდება ნეიტრალიზაციის ხარისხის მატებასთან ერთად.
ნივთიერება უხსნადია ისეთ ნაერთებში, როგორიცაა:
- აკრილის მჟავას მონომერი;
- აცეტონი;
- ეთოქსიეთანი;
- ნახშირწყალბადები.
კათიონური ხსნარებით და ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებებით, ნივთიერებას შეუძლია შექმნას უხსნადი მარილები.
მიიღე
პოლიაკრილის მჟავას სინთეზი ხორციელდება მონომერის პოლიმერიზაციით. რეაქცია მიმდინარეობს წყალხსნარში, სადაც ემატება ჯვარედინი დამაკავშირებელი აგენტი, ან ორგანულ გამხსნელებში. შერევა, როგორც წესი, ტარდება პანელის რეაქტორში და აღჭურვილობის ზედაპირზეგაცივდეს 70 °C-მდე თხევადი მაცივრის საშუალებით. საბოლოო პროდუქტი არის გელი - ჰიდროფილური პოლიმერი, რომელიც აქტიურად შთანთქავს ტენიანობას.
უფრო სტაბილური წყალმჟავა ხსნარის მიღება შესაძლებელია წყალბადის ზეჟანგის მოქმედებით და ნატრიუმის თიოგლიკოლატთან მცირე რაოდენობით პარადიჰიდროქსიბენზოლის დამატებით, რომელიც გამოიყენება მოლეკულური წონის გასაკონტროლებლად. რეაქციის საბოლოო პროდუქტი გამოიყენება სტომატოლოგიაში.
პოლიაკრილის მჟავის გამოყენება
ეს პოლიმერი ყველაზე ფართოდ გამოიყენება როგორც სუპერაბსორბენტი (სითხის დასაჭერად და შესანარჩუნებლად) ბავშვთა და მოზრდილთა საფენების შემავსებლებში, სანიტარული ხელსახოცებში, ერთჯერადი საფენებში და სხვა მსგავს პროდუქტებში.
სხვა ადგილები, სადაც პოლიაკრილის მჟავა გამოიყენება არის:
- სოფლის მეურნეობა არის მასალა ნიადაგის გასაუმჯობესებლად;
- მრეწველობა - კოლოიდური ხსნარების სტაბილიზატორები და ფლოკულანტები;
- გარუჯვა და ტექსტილის წარმოება - ნივთიერებები, რომლებიც ამცირებენ ელექტრიფიკაციას ტყავის სამოსში და ბოჭკოების წარმოებაში;
- ელექტრონიკა - დამაკავშირებელი კომპონენტი ლითიუმ-იონურ ბატარეებში;
- ინდუსტრიული - გაგრილებისა და კონდიცირების სისტემებში, როგორც დეპოზიტის ინჰიბიტორი და ერთგვაროვნების კომპონენტი (ელექტროსადგურები, ფოლადის და ნავთობგადამამუშავებელი ქარხნები, სასუქები).
ეს ნივთიერება ასევე გამოიყენება, როგორც დანამატი ფილმების წარმოებაში, რომელიც აუმჯობესებს მათ შეღებვისა და წებოვნების უნარს.სხვა მასალებთან ერთად.
მედიცინა
მჟავა და მისი მარილები გამოიყენება მედიცინაში შემდეგი მიზნებისთვის:
- აქტიური ნივთიერებების მატარებელი;
- ჰემოსტატიკური მალამოების კომპონენტი, ნაქსოვი და უქსოვი მასალები, რომლებიც გამოიყენება დამწვრობისა და ანთებისთვის ჭრილობების შეხორცების დასაჩქარებლად;
- შემკვრელი მასალების შემავსებელი სტომატოლოგიაში.
ამ მასალის უპირატესობა ის არის, რომ ის ბიოლოგიურად ინერტულია და შეიძლება გამოყენებულ იქნას ბიოაქტიურ ნაერთებთან ერთად (ფერმენტები, ანტიბიოტიკები, ზრდის ფაქტორები და ა.შ.).
პოლიაკრილატები
პოლიაკრილის მჟავას მარილები ამ ნაერთის ეთერების პოლიმერებია. გარეგნულად ისინი პარაფინებს წააგავს. ისინი ხასიათდებიან შემდეგი თვისებებით:
- გამძლეობა განზავებული ტუტეებისა და მჟავების, სინათლისა და ჟანგბადის მიმართ;
- დაშლა ტუტე ხსნარებით შეინიშნება 80-100 °C ტემპერატურაზე, პოლიაკრილის მჟავის წარმოქმნით;
- როდესაც თბება 150 °C-ზე, ისინი განიცდიან თერმულ განადგურებას, პოლიაკრილატის მოლეკულების ჯვარედინი კავშირი, მონომერი (დაახლოებით 1%) და აქროლადი პროდუქტები გამოიყოფა;
- პოლიაკრილატები ძალიან ხსნადია მონომერებში, ეთერებში, ნახშირწყალბადებში და აცეტონში.
პოლიაკრილის მჟავას მარილები იწარმოება ემულსიის ან სუსპენზიის პოლიმერიზაციით, მცირე მასშტაბის წარმოებით ბლოკის პოლიმერიზაციით.
პოლიაკრილატების გამოყენება
ეს ნაერთები გამოიყენება შემდეგი მასალების წარმოებაში:
- ორგანული მინა;
- სხვადასხვა ფილმები;
- სინთეზური ბოჭკოები;
- საღებავი მასალები (მინანქარი, ლაქები, ფისები);
- წებოვანი და გაჟღენთილი კომპოზიციები (ემულსიები) ქსოვილების, ქაღალდის, ტყავის, ხისთვის.
პოლიაკრილატებზე დაფუძნებულ ლაქებს აქვთ მაღალი ეფექტურობა:
- მაღალი წებოვნება ლითონისა და ფოროვანი ზედაპირების მიმართ;
- კარგი დეკორატიული თვისებები;
- წყალი, UV, ამინდის, ტუტე რეზისტენტული;
- დეკორატიული თვისებების (ბზინვარება და ელასტიურობა) გრძელვადიანი შენარჩუნება - 10 წლამდე.
ისინი გამოიყენება ისეთი პროდუქტების შესაღებად, როგორიცაა:
- მანქანები, თვითმფრინავები და სხვა აღჭურვილობა;
- დახარისხებული მეტალი;
- პლასტიკა;
- საბეჭდი პროდუქტები;
- ელექტრონული ინდუსტრიის პროდუქტები;
- კვების მრეწველობა (ქილის წარმოება).
ნატრიუმის პოლიაკრილატი
ნატრიუმის პოლიაკრილატი ძალიან ხსნადია წყალში და არ ცვლის სტრუქტურას 240 °C ტემპერატურაზეც კი. ეს ნაერთი გამოიყენება ახალი ან მარილიანი ხსნარების მოსამზადებლად მათი სიბლანტის შესამცირებლად. ნატრიუმის პოლიაკრილატს შეუძლია მიკროკრისტალების, მიკროქვიშის ემულგირება კარბონატების, სულფატებისა და ფოსფატებისგან.
ნივთიერება გამოიყენება შემდეგ ინდუსტრიებში:
- ნავთობის ინდუსტრია - საბურღი სითხის მომზადება;
- ქიმიური მრეწველობა - წარმოებასარეცხი საშუალებები, ხელოვნური თოვლი და ასევე საღებავებისა და ლაქების შესქელება;
- სოფლის მეურნეობა - სასუქის წარმოება;
- ქაღალდისა და მერქნის ინდუსტრია - ხელსახოცების, ტუალეტის ქაღალდის წარმოება;
- სანიტარიული მოწყობილობების წარმოება.
ამ ნაერთით შექმნილ საბურღი სითხეებს აქვთ შემდეგი უპირატესობები:
- დაბალი სიმკვრივე;
- სიკეთე;
- მჟავაში კარგი ხსნადობა;
- მაღალი ტემპერატურის რეზისტენტული (240°C-მდე);
- ეკოლოგიური უსაფრთხოება.
ბურღვისას საჭიროა
კოსმეტოლოგია
კოსმეტიკურ ინდუსტრიაში ნატრიუმის პოლიაკრილატი გამოიყენება როგორც გასქელება ისეთი პროდუქტების წარმოებაში, როგორიცაა:
- თმის ლაქი;
- შხაპის გელი;
- კრემები;
- შამპუნი;
- სახის ნიღბები;
- აბაზანის ქაფი.
ამ დანამატის თვისებების უნიკალურობა მდგომარეობს იმაში, რომ ნატრიუმის პოლიაკრილატის ყოველი უმცირესი ნაწილაკი წყალში დნება და ქმნის ხავერდოვანსა და სიგლუვეს კანზე. ვინაიდან ნივთიერებას აქვს სილიკონის მსგავსი ელასტომერული სტრუქტურა, ის კარგი ტექსტურირებული აგენტია. კოსმეტიკური საშუალებების უპირატესობა მისი დამატებით არის ის, რომ არ ხდება წებოვანი, მათ შეუძლიათ მქრქალი ან ატლასის შედეგის მიცემა. ზოგიერთი მწარმოებელი ამატებს ნატრიუმის პოლიაკრილატს ფერად კოსმეტიკას.
