El ácido poliacrílico es un polímero único con alta capacidad de absorción de agua. Este compuesto es biológicamente inerte, por lo que es muy utilizado en la fabricación de productos de higiene y cosmética, así como material auxiliar en medicina. Los poliacrilatos (sales ácidas), que tienen propiedades físicas y mecánicas mejoradas, tienen un alcance aún más amplio.
Descripción
El ácido poliacrílico es una sustancia macromolecular cuya unidad monomérica es el compuesto CH2=CH−COOH (ácido etencarboxílico acrílico o propenoico). Este polímero no tiene toxicidad, buena solubilidad en agua y alta resistencia a los álcalis.
La fórmula química del ácido poliacrílico es (C2H3COOH) . La fórmula estructural del compuesto se muestra en la siguiente figura.
El ácido poliacrílico es un poliácido débil típico. Sus macromoléculas tienen grupos funcionales que tienen la capacidad dea la disociación electrolítica. Aparece como un líquido ámbar claro o un polvo granular blanco.
Propiedades
Las principales propiedades físicas y químicas del ácido poliacrílico son:
- La temperatura a la que este polímero se vuelve sólido, sin pasar por la fase de cristalización (estado vítreo): 106 °C.
- Cuando se calientan, se forman anhídridos, y si la temperatura supera los 250 °C, comienza la reacción de eliminación de dióxido de carbono del grupo carboxilo - COOH, así como la reticulación de macromoléculas, lo que conduce a la formación de polímeros de estructura espacial y aumento del grado de polimerización.
- Las sales de este polímero tienen mayor estabilidad térmica. Esta propiedad se utiliza para producir fuertes fibras injertadas con ácido poliacrílico.
- Al interactuar con álcalis (C2H3COOH) forma sales, en el reacción con alcoholes - ésteres.
- Después de la polimerización en disolventes, el polímero se vuelve duro y quebradizo y conserva estas cualidades incluso a una temperatura de 240 °C.
- Cuando los alcoholes de bajo peso molecular reaccionan con este ácido, se obtienen ésteres de diferentes estructuras espaciales.
- Se produce un cambio brusco en las propiedades del polímero con un grado muy bajo de conversión de grupos funcionales (solo se requiere 0,1 % de etilenglicol para entrecruzar moléculas con una masa de 50 kDa).
Una de las propiedades de una solución acuosa de ácido poliacrílico es que cuandoun aumento en el peso molecular de un polímero dado también aumenta la viscosidad de la solución, lo que está asociado con el crecimiento de macromoléculas y su efecto sobre el agua. Al mismo tiempo, la viscosidad de la solución no depende del esfuerzo cortante aplicado y es un valor constante en un amplio rango de medición, en contraste con otros polímeros de polielectrolito. Cuando cambia la acidez de la solución, las fibras de ácido poliacrílico sufren contracción o elongación como resultado de la conversión de energía química en energía mecánica.
Solubilidad
(C2H3COOH) se disuelve bien en las siguientes sustancias:
- agua;
- dióxido de dietileno;
- metil y alcohol etílico;
- amida de ácido fórmico;
- dimetilformamida.
La solución acuosa de ácido poliacrílico tiene un efecto polielectrolítico (capaz de disociación electrolítica), que aumenta linealmente con el aumento del grado de neutralización.
La sustancia es insoluble en compuestos tales como:
- monómero de ácido acrílico;
- acetona;
- etoxietano;
- hidrocarburos.
Con soluciones catiónicas y tensioactivos, la sustancia puede formar sales insolubles.
Recibir
La síntesis del ácido poliacrílico se lleva a cabo por polimerización del monómero. La reacción tiene lugar en un medio acuoso, donde se añade un agente de reticulación, o en disolventes orgánicos. La mezcla se suele realizar en un reactor de paletas y la superficie del equipoenfriado a 70 °C con refrigerante líquido. El producto final es un gel, un polímero hidrofílico que absorbe activamente la humedad.
Se puede obtener una solución ácida acuosa más estable por la acción del peróxido de hidrógeno y la adición de una pequeña cantidad de para-dihidroxibenceno con tioglicolato de sodio, utilizado para controlar el peso molecular. El producto final de la reacción se utiliza en odontología.
Aplicación de ácido poliacrílico
Este polímero se usa principalmente como superabsorbente (para capturar y retener líquidos) en rellenos de pañales para bebés y adultos, toallas sanitarias, pañales desechables y otros productos similares.
Otras áreas donde se usa ácido poliacrílico son:
- la agricultura es un material para la mejora del suelo;
- industria - estabilizadores y floculantes de soluciones coloidales;
- curtido y producción textil: sustancias para reducir la electrificación en el adobo del cuero y la producción de fibras;
- electrónica - componente de conexión en baterías de iones de litio;
- industrial - en sistemas de refrigeración y aire acondicionado como inhibidor de depósitos y componente de homogeneización (centrales eléctricas, refinerías de acero y petróleo, fertilizantes).
Esta sustancia también se utiliza como aditivo en la elaboración de películas que mejoran su capacidad de coloración y adherenciacon otros materiales.
Medicina
El ácido y sus sales se utilizan en medicina para los siguientes fines:
- portador de sustancias activas;
- un componente de ungüentos hemostáticos, materiales tejidos y no tejidos utilizados para quemaduras e inflamaciones para acelerar la cicatrización de heridas;
- aglomerante en materiales de obturación en odontología.
La ventaja de este material es que es biológicamente inerte y se puede utilizar junto con compuestos bioactivos (enzimas, antibióticos, factores de crecimiento, etc.).
Poliacrilatos
Las sales de ácido poliacrílico son polímeros de ésteres de este compuesto. En apariencia, se parecen a las parafinas. Se caracterizan por las siguientes propiedades:
- resistencia a los álcalis y ácidos diluidos, a la luz y al oxígeno;
- se observa descomposición con soluciones alcalinas a una temperatura de 80–100 °C, con formación de ácido poliacrílico;
- cuando se calientan a más de 150 °C, sufren destrucción térmica, las moléculas de poliacrilato se entrecruzan, se liberan monómeros (alrededor del 1%) y productos volátiles;
- poliacrilatos son muy solubles en monómeros, éteres, hidrocarburos y acetona.
Los
Las sales de ácido poliacrílico se producen mediante polimerización en emulsión o suspensión, en producción a pequeña escala mediante polimerización en bloque.
Uso de poliacrilatos
Estos compuestos se utilizan en la producción de los siguientes materiales:
- vidrio orgánico;
- varias películas;
- fibras sintéticas;
- materiales de pintura (esm altes, barnices, resinas);
- Composiciones adhesivas e impregnantes (emulsiones) para tejidos, papel, cuero, madera.
Los barnices a base de poliacrilatos tienen un alto rendimiento:
- alta adherencia a superficies metálicas y porosas;
- buenas cualidades decorativas;
- resistente al agua, a los rayos UV, a la intemperie y a los álcalis;
- conservación a largo plazo de las propiedades decorativas (brillo y elasticidad) - hasta 10 años.
Se utilizan para teñir productos como:
- automóviles, aviones y otros equipos;
- metal clasificado;
- plásticos;
- impresión de productos;
- productos de la industria electrónica;
- industria alimentaria (producción de latas).
Poliacrilato de sodio
El poliacrilato de sodio es muy soluble en agua y no cambia su estructura incluso a 240 °C. Este compuesto se utiliza en la preparación de soluciones frescas o salinas para reducir su viscosidad. El poliacrilato de sodio es capaz de emulsionar microcristales, microarena de carbonatos, sulfatos y fosfatos.
La sustancia se utiliza en las siguientes industrias:
- industria petrolera - preparación de fluidos de perforación;
- industria química - fabricacióndetergentes, nieve artificial, y también como espesante de pinturas y barnices;
- agricultura - producción de fertilizantes;
- industria del papel y la pulpa - fabricación de servilletas, papel higiénico;
- fabricación de artículos sanitarios.
Los fluidos de perforación formulados con este compuesto tienen los siguientes beneficios:
- baja densidad;
- finura;
- Se requiere buena solubilidad en ácido al perforar;
- resistente a altas temperaturas (hasta 240°C);
- seguridad ambiental.
Cosmetología
En la industria cosmética, el poliacrilato de sodio se utiliza como espesante en la fabricación de productos como:
- laca para el cabello;
- geles de ducha;
- cremas;
- champú;
- mascarillas;
- espuma de baño.
La singularidad de las propiedades de este suplemento radica en el hecho de que cada partícula más pequeña de poliacrilato de sodio se hincha en el agua y crea una sensación aterciopelada y suave en la piel. Dado que la sustancia tiene una estructura elastomérica similar a la silicona, es un buen agente texturizante. Las ventajas de los cosméticos con su adición es que no se vuelven pegajosos, pueden dar un resultado mate o satinado. Algunos fabricantes agregan poliacrilato de sodio a los cosméticos de color.
