L'acide polyacrylique est un polymère unique à haute capacité d'absorption d'eau. Ce composé est biologiquement inerte, il est donc largement utilisé dans la fabrication de produits d'hygiène et cosmétiques, ainsi que comme matériau auxiliaire en médecine. Les polyacrylates (sels d'acides), qui ont des propriétés physiques et mécaniques améliorées, ont un champ d'application encore plus large.
Description
L'acide polyacrylique est une substance macromoléculaire dont l'unité monomérique est le composé CH2=CH−COOH (acide acrylique ou propénoïque, éthènecarboxylique). Ce polymère n'a aucune toxicité, une bonne solubilité dans l'eau et une résistance élevée aux alcalis.
La formule chimique de l'acide polyacrylique est (C2H3COOH) . La formule structurelle du composé est illustrée dans la figure ci-dessous.
L'acide polyacrylique est un polyacide faible typique. Ses macromolécules ont des groupes fonctionnels qui ont la capacité deà la dissociation électrolytique. Il se présente sous la forme d'un liquide ambré clair ou d'une poudre granuleuse blanche.
Propriétés
Les principales propriétés physiques et chimiques de l'acide polyacrylique sont:
- La température à laquelle ce polymère devient solide, en contournant la phase de cristallisation (état vitreux) - 106 °C.
- Lorsqu'il est chauffé, des anhydrides se forment et si la température dépasse 250 ° C, la réaction d'élimination du dioxyde de carbone du groupe carboxyle - COOH commence, ainsi que la réticulation des macromolécules, ce qui conduit à la formation de polymères à structure spatiale et une augmentation du degré de polymérisation.
- Les sels de ce polymère ont une plus grande stabilité thermique. Cette propriété est utilisée pour produire des fibres greffées d'acide polyacrylique résistantes.
- Lorsqu'il interagit avec des alcalis (C2H3COOH) forme des sels, dans le réaction avec les alcools - esters.
- Après polymérisation dans des solvants, le polymère devient dur et cassant et conserve ces qualités même à une température de 240 °C.
- Lorsque des alcools de faible poids moléculaire réagissent avec cet acide, des esters de différentes structures spatiales sont obtenus.
- Une forte modification des propriétés du polymère se produit à un très faible degré de conversion des groupes fonctionnels (seulement 0,1 % d'éthylène glycol est nécessaire pour réticuler des molécules d'une masse de 50 kDa).
L'une des propriétés d'une solution aqueuse d'acide polyacrylique est que lorsqueune augmentation du poids moléculaire d'un polymère donné augmente également la viscosité de la solution, qui est associée à la croissance des macromolécules et à leur effet sur l'eau. Dans le même temps, la viscosité de la solution ne dépend pas de la contrainte de cisaillement appliquée et est une valeur constante sur une large plage de mesure, contrairement à d'autres polymères polyélectrolytes. Lorsque l'acidité de la solution change, les fibres d'acide polyacrylique subissent une contraction ou un allongement à la suite de la conversion de l'énergie chimique en énergie mécanique.
Solubilité
(C2H3COOH) se dissout bien dans les substances suivantes:
- eau;
- dioxyde de diéthylène;
- alcool méthylique et éthylique;
- Amidure d'acide formique;
- diméthylformamide.
La solution aqueuse d'acide polyacrylique a un effet polyélectrolyte (capable de dissociation électrolytique), qui augmente linéairement avec l'augmentation du degré de neutralisation.
La substance est insoluble dans les composés tels que:
- monomère d'acide acrylique;
- acétone;
- éthoxyéthane;
- hydrocarbures.
Avec des solutions cationiques et des tensioactifs, la substance peut former des sels insolubles.
Recevoir
La synthèse de l'acide polyacrylique est réalisée par polymérisation du monomère. La réaction a lieu en milieu aqueux, où un agent de réticulation est ajouté, ou dans des solvants organiques. Le mélange est généralement effectué dans un réacteur à pales et la surface de l'équipementrefroidi à 70 °C avec un réfrigérant liquide. Le produit final est un gel - un polymère hydrophile qui absorbe activement l'humidité.
Une solution aqueuse acide plus stable peut être obtenue par l'action du peroxyde d'hydrogène et l'ajout d'une petite quantité de para-dihydroxybenzène avec du thioglycolate de sodium, utilisé pour contrôler le poids moléculaire. Le produit final de la réaction est utilisé en dentisterie.
Application d'acide polyacrylique
Ce polymère est le plus largement utilisé comme superabsorbant (pour capturer et retenir le liquide) dans les remplisseurs de couches pour bébés et adultes, les serviettes hygiéniques, les couches jetables et autres produits similaires.
Les autres domaines où l'acide polyacrylique est utilisé sont:
- l'agriculture est un matériau d'amélioration des sols;
- industrie - stabilisants et floculants de solutions colloïdales;
- tannage et production textile - substances pour réduire l'électrification dans l'habillage du cuir et la production de fibres;
- électronique - composant de connexion dans les batteries lithium-ion;
- industriel - dans les systèmes de refroidissement et de climatisation en tant qu'inhibiteur de dépôts et composant d'homogénéité (centrales électriques, raffineries d'acier et de pétrole, engrais).
Cette substance est également utilisée comme additif dans la production de films qui améliorent leur capacité à se colorer et à adhéreravec d'autres matériaux.
Médecine
L'acide et ses sels sont utilisés en médecine aux fins suivantes:
- porteur de substances actives;
- un composant des onguents hémostatiques, des matériaux tissés et non tissés utilisés pour les brûlures et l'inflammation pour accélérer la cicatrisation des plaies;
- liant dans les matériaux d'obturation en dentisterie.
L'avantage de ce matériau est qu'il est biologiquement inerte et peut être utilisé avec des composés bioactifs (enzymes, antibiotiques, facteurs de croissance, etc.).
Polyacrylates
Les sels d'acide polyacrylique sont des polymères d'esters de ce composé. En apparence, ils ressemblent à des paraffines. Ils sont caractérisés par les propriétés suivantes:
- résistance aux alcalis et acides dilués, à la lumière et à l'oxygène;
- la décomposition avec des solutions alcalines est observée à une température de 80 à 100 °C, avec formation d'acide polyacrylique;
- chauffés au-dessus de 150 °C, ils subissent une destruction thermique, des molécules de polyacrylate se réticulent, des monomères (environ 1 %) et des produits volatils sont libérés;
- les polyacrylates sont très solubles dans les monomères, les éthers, les hydrocarbures et l'acétone.
Les sels d'acide polyacrylique sont produits par polymérisation en émulsion ou en suspension, dans une production à petite échelle par polymérisation en bloc.
Utilisation de polyacrylates
Ces composés sont utilisés dans la production des matériaux suivants:
- verre organique;
- divers films;
- fibres synthétiques;
- matériaux de peinture (émaux, vernis, résines);
- compositions adhésives et d'imprégnation (émulsions) pour tissus, papier, cuir, bois.
Les vernis à base de polyacrylates ont de hautes performances:
- haute adhérence aux surfaces métalliques et poreuses;
- bonnes qualités décoratives;
- résistant à l'eau, aux UV, aux intempéries et aux alcalis;
- préservation à long terme des propriétés décoratives (brillance et élasticité) - jusqu'à 10 ans.
Ils sont utilisés pour teindre des produits tels que:
- voitures, avions et autres équipements;
- métal trié;
- plastiques;
- produits d'impression;
- produits de l'industrie électronique;
- industrie alimentaire (production de boîtes de conserve).
Polyacrylate de sodium
Le polyacrylate de sodium est très soluble dans l'eau et ne change pas de structure même à 240 °C. Ce composé est utilisé dans la préparation de solutions fraîches ou salines pour réduire leur viscosité. Le polyacrylate de sodium est capable d'émulsionner les microcristaux, les microsables de carbonates, sulfates et phosphates.
La substance est utilisée dans les industries suivantes:
- industrie pétrolière - préparation des fluides de forage;
- industrie chimique - fabricationdétergents, neige artificielle, ainsi qu'épaississant pour peintures et vernis;
- agriculture - production d'engrais;
- industrie du papier et de la pâte - fabrication de serviettes, papier hygiénique;
- fabrication de sanitaires.
Les fluides de forage formulés avec ce composé présentent les avantages suivants:
- faible densité;
- finesse;
- bonne solubilité dans l'acide requise lors du forage;
- résistant aux hautes températures (jusqu'à 240°C);
- sécurité environnementale.
Cosmétologie
Dans l'industrie cosmétique, le polyacrylate de sodium est utilisé comme épaississant dans la fabrication de produits tels que:
- laque pour cheveux;
- gels douche;
- crèmes;
- shampooing;
- masques faciaux;
- mousse de bain.
La particularité des propriétés de ce supplément réside dans le fait que chaque plus petite particule de polyacrylate de sodium gonfle dans l'eau et crée une sensation de velouté et de douceur sur la peau. Étant donné que la substance a une structure élastomère de type silicone, c'est un bon agent de texture. Les avantages des cosmétiques avec son ajout sont qu'ils ne deviennent pas collants, ils peuvent donner un résultat mat ou satiné. Certains fabricants ajoutent du polyacrylate de sodium aux cosmétiques colorés.
