kyselina polyakrylová. Kyselina polymetakrylová
Oblasť techniky Vynález sa týka chemickej technológie na výrobu syntetických makromolekulárnych zlúčenín. Technickou úlohou je vyvinúť spôsob výroby vysoko čistej, jemne dispergovanej, práškovej, ľahko dávkovanej bezvodej kyseliny polyakrylovej. LÁTKA: navrhuje sa spôsob získania kyseliny polyakrylovej radikálovou polymerizáciou monoméru rozpusteného v rozpúšťadle za prítomnosti iniciátora, vyznačujúci sa tým, že izolácia kyseliny polyakrylovej sa uskutočňuje štvorstupňovou destiláciou rozpúšťadla vo vákuu a v prvom stupni sa destilácia uskutočňuje pri zvyškovom tlaku 550-110 mm Hg, intenzívnom miešaní a teplote 104-85 °C, v druhom stupni sa destilácia uskutočňuje pri zvyškovom tlaku 100-20 °C. mm Hg. a teplote 85-60 °C, v treťom stupni - pri zvyškovom tlaku 20-10 mm Hg, pomalom miešaní a teplote 60-55 °C, vo štvrtom stupni - pri zvyškovom tlaku 10- 3 mm Hg, pri najnižšej rýchlosti miešadla a teplote 55-50°C a polymerizácia kyseliny akrylovej sa uskutočňuje pri teplote 102-104°C počas 60-70 minút od konca indukcie po pridaní do rozpúšťadla zahriateho na 94 až 95 °C vopred pripravenej polymerizačnej zmesi obsahujúcej kyselinu akrylovú rozpustenú v rozpúšťadle a iniciátor. Navrhovaná metóda je jednoduchá a ekonomická, nevyžaduje zložitý hardvérový dizajn. Získaný prášok bezvodej kyseliny polyakrylovej nachádza uplatnenie v medicíne, najmä na výrobu cementových výplňových kompozícií používaných v terapeutickej stomatológii. 2 w.p. f-ly.
Chemická technológia výroby syntetických makromolekulových zlúčenín Oblasť techniky Vynález sa týka chemickej technológie výroby syntetických makromolekulárnych zlúčenín, a to výroby kyseliny polyakrylovej vo forme prášku, na použitie napríklad v medicíne, najmä na vytváranie kompozícií cementových výplní používaných v terapeutickej stomatológii.
Polykarboxylátové cementy sú v poslednej dobe považované za najsľubnejšie materiály pre výplňové materiály, spravidla predstavujú oddelene skladovaný prášok (oxid zinočnatý a modifikujúce zložky) a kvapalinu (30-50% vodný roztok kyseliny dioxypolykarboxylovej s molekulovou hmotnosťou 80 000- 180 000), ktorý po zmiešaní v dôsledku zosieťovania lineárnych makromolekúl s polyvalentnými katiónmi vytvorí cementovú formovaciu hmotu, ktorá tuhne pri izbovej teplote 4-9 minút, má dostatočnú pevnosť a priľnavosť k tkanivám zubov s minimálnym dráždivým účinkom. Kyselina polyakrylová má dobrú priľnavosť ku sklovine a dentínu zuba, je vysoko rozpustná vo vode a je schopná tvoriť chelátové zlúčeniny, preto si zaslúži pozornosť pri výrobe polykarboxylátových cementov.
Známy spôsob výroby kyseliny polyakrylovej vo forme gélu radikálovou polymerizáciou akrylového monoméru vo vodnom prostredí v prítomnosti sieťovacieho činidla v dvojzávitovkovom reaktore s niekoľkými lopatkovými miešadlami a časti povrchu resp. celý povrch reaktora je neustále ochladzovaný na teplotu nie vyššiu ako 70 °C vonkajším kvapalným chladiacim činidlom. V tomto prípade má povrch drsnosť nie väčšiu ako 3 μm a lopatky miešadla sú vybavené kanálikmi pre kvapalné chladiace činidlo. Výsledkom je hydrofilný polymér používaný ako absorbent, napríklad ako jednorazové utierky, hygienické výrobky, pri úprave pôdy na poľnohospodárske a záhradnícke účely a ako dehydratátory (1).
Výsledný materiál je nevhodný na vytváranie kompozícií používaných v stomatológii práve pre svoje hydrofilné vlastnosti.
Známy spôsob získavania vodných roztokov kyseliny polyakrylovej na vytvorenie kompozícií používaných v zubnom lekárstve radikálovou polymerizáciou 36,5 až 37,5 % vodného roztoku kyseliny akrylovej za pôsobenia peroxidu vodíka pri počiatočnej teplote 40 až 70 °C v prítomnosti 0,005 - 0,035 hmotn. hydrochinónu a 0,36-0,72 hmotn. na množstve sodnej soli kyseliny akrylovej kyseliny tioglykolovej vzorca NAOOC-CH2-SH ako regulátora molekulovej hmotnosti. Okrem toho sa pridávanie činidiel uskutočňuje v troch rovnakých častiach, pretože s pridaním každej dávky kyseliny akrylovej obsahujúcej hydrochinón a sodnú soľ kyseliny tioglykolovej a paralelným pridaním 40 % roztoku peroxidu vodíka teplota reakčnej hmoty spontánne stúpne na 98 až 100 °C. Pred pridaním ďalšej dávky činidiel sa zníži na 40 ± 2 °C. 15 minút po pridaní tretej časti reakčných činidiel sa do reakčnej hmoty pridá peroxid vodíka a zmes sa zahrieva 1 hodinu na 90 °C. Trvanie procesu je 2 hodiny. Získajte roztok kyseliny polyakrylovej s koncentráciou 36,3 hm. s viskozitou 14,0 Pa·s (2).
Tento spôsob umožňuje získať stabilnejšie ako bežné vodné roztoky kyseliny polyakrylovej, avšak stále dochádza k zvýšeniu viskozity pri dlhodobom skladovaní roztoku, čo znižuje spotrebiteľské vlastnosti produktu.
Cieľom vynálezu je vyvinúť spôsob získania vysoko čistej, bez nečistôt, ľahko dávkovanej, práškovej, jemne dispergovanej, bezvodej polyakrylovej kyseliny, pretože práve v tejto forme je tento prípravok najvhodnejší na dlhodobé skladovanie a rýchlu prípravu roztoku akejkoľvek koncentrácie spotrebiteľom na získanie cementovej formovacej hmoty.
Problém je vyriešený v navrhovanom spôsobe získania prášku kyseliny polyakrylovej jednostrojovou technológiou v polymerizačnom odparovači so smaltovaným vnútorným povrchom. Okrem toho, na rozdiel od známych metód, polymerizácia kyseliny akrylovej sa neuskutočňuje vo vodnom roztoku, ale v toluéne pri objemovom pomere kyselina akrylová: toluén rovnajúcom sa 1: (7-10) v prítomnosti iniciátora - a "-azobisizobutyronitril v množstve 1,2-1,3 % hmotn. vzhľadom na monomér. Toluén zahriaty na 94-95°C, pridá sa polymerizačná zmes: kyselina akrylová vopred rozpustená v toluéne s iniciátorom. Proces polymerizácie je prebieha pri teplote 102-104°C počas 60-70 minút od skončenia indukčnej periódy. Potom sa kyselina polyakrylová izoluje štvorstupňovou destiláciou toluénu vo vákuu:
Stupeň 1 - pri teplote 104-85°C a zvyškovom tlaku 550-110 mm Hg. jeden a pol hodiny za intenzívneho miešania (300 otáčok za minútu) na začiatku a zastavenia miešania na konci,
2. stupeň - pri teplote 85-60°C a zvyškovom tlaku 100-20 mm Hg. do hodiny (na konci tejto fázy získa polymerizačná hmota vlastnosti drobivosti),
3. stupeň - za pomalého miešania (60 ot./min.), teplota 60-55°C a zvyškový tlak 20-10 mm Hg. do 1 hodiny 15 minút,
4. stupeň - pri najnižších otáčkach miešadla (15 ot./min.), teplote 55-50°C a zvyškovom tlaku 10-3 mm Hg. do 60-70 minút.
Celková doba trvania destilácie je približne 5 hodín. Procesy polymerizácie a destilácie sa uskutočňujú v polymerizačnom odparovači vybavenom miešadlom s kotvovým rámom s ďalšími asymetrickými horizontálnymi lopatkami a medzerou medzi vonkajším okrajom miešadla a vnútorným povrchom zariadenia nie väčšou ako 2-6 mm. Teplota v polymerizačnom odparovači sa udržiava pomocou vykurovacieho systému, ako je elektrický ohrev, a chladiaceho systému, ako je chladiaca špirála. Výsledkom je kyselina polyakrylová s nasledujúcimi vlastnosťami:
1) Vzhľad - biely voľne tečúci prášok;
3) sypná hmotnosť - 0,21 g / cm3.
Charakteristické črty navrhovanej metódy sú:
Uskutočnenie polymerizácie v polymerizačnom odparovači so smaltovaným vnútorným povrchom pri teplote 102-104°C počas 60-70 minút od konca indukčnej periódy po pridaní polymerizačnej zmesi do rozpúšťadla zahriateho na 94-95°C: akryl kyselina vopred rozpustená v rozpúšťadle s iniciátorom . Okrem toho je celkový pomer monoméru k rozpúšťadlu 1:(7-10) a iniciátor sa používa v množstve 1,2-1,3 % hmotn. vzhľadom na monomér.
Spomedzi organických rozpúšťadiel je ako rozpúšťadlo výhodný toluén, pretože. na rozdiel od organohalogenidov, benzénu a pod., je to látka málo toxická a menej horľavá. Ako iniciátor má a,-azobisizobutyronitril výhodu, pretože neobsahuje benzénové kruhy, ktorých prítomnosť je v hotovom polyméri kategoricky neprijateľná;
Vytvorenie vnútorného povrchu polymerizačného výparníka zo smaltu, ktorý minimalizuje prítomnosť kontaminantov a nečistôt v hotovom produkte;
Miešanie počas polymerizácie a počas destilácie toluénu sa uskutočňuje rôznymi rýchlosťami pomocou miešadla s kotvovým rámom vybaveného ďalšími asymetrickými horizontálnymi lopatkami, čo prispieva k lepšiemu premiešaniu polymerizačnej zmesi, a medzery medzi vonkajším okrajom miešadla a vnútorným povrch aparatúry nie je väčší ako 2-6 mm, čo zaisťuje efektívnu obnovu povrchu miešanej zmesi v miestach najpravdepodobnejšieho horenia, znižuje veľkosť teplotného gradientu prestupu tepla, t.j. vedie k prevencii procesov skleného prechodu;
Izolácia kyseliny polyakrylovej sa vykonáva štvorstupňovou destiláciou toluénu vo vákuu:
Stupeň 1 - pri teplote 104-85°C a zvyškovom tlaku 550-110 mm Hg. jeden a pol hodiny, pričom na začiatku intenzívne miešajte a na konci premiešajte,
2. stupeň - pri teplote 85-60°C a zvyškovom tlaku 100-20 mm Hg. do hodiny (na konci tejto fázy získa polymerizačná hmota vlastnosti drobivosti),
3. stupeň - za pomalého miešania, teplota 60-55°C a zvyškový tlak 20-10 mm Hg. do 1 hodiny 15 minút,
4. stupeň - pri najnižších otáčkach miešadla, teplote 55-50°C a zvyškovom tlaku 10-3 mm Hg. do 60-70 minút.
Celkové trvanie destilácie je asi 5 hodín a umožňuje dosiahnuť úplné odstránenie toluénu.
Príklad získania prášku kyseliny polyakrylovej.
Do polymerizačného odparovača s objemom 160 litrov sa naplní 70 litrov toluénu, pomocou elektrického ohrevu sa teplota zvýši na 94-95 °C, zapne sa kotevný mixér (300 ot./min.), el. zahrievanie sa zníži a rovnomerne sa dodáva polymerizačná zmes, ktorá sa pripraví rozpustením v 24 litroch toluénu 16 litrov kyseliny akrylovej a 0,16 kg iniciátora (a, "-azobisizobutyronitrilu). Pred koncom indukčnej periódy, ktorá je určené začiatkom zvyšovania teploty reakčnej zmesi (keďže sa začína proces polymerizácie), vypnite elektrický ohrev a potom zapnite prívod chladiacej vody do cievky, aby sa zabezpečilo udržiavanie teploty polymerizácie v rozmedzí 102-104 ° C, pretože nižšie teploty neumožňujú iniciátoru, aby sa rozložil na radikály a inicioval proces polymerizácie, a bližšie k bodu varu toluénu (110 °C) je proces polymerizácie ťažko kontrolovateľný a môže dôjsť k vyvrhnutiu reakčnej hmoty. .Toluénová para kondenzuje pod spätným chladičom a vráti sa do polymerizačného odparovača. Za takýchto podmienok sa po 60 až 70 minútach polymerizačný proces ukončí, k polymerizačnému odparovaču sa pripojí chladič-kondenzátor, zberač toluénu a vákuový systém na uskutočnenie procesu destilácie toluénu. V prvom stupni destilácie toluénu za intenzívneho miešania (300 otáčok za minútu) pomocou mixéra s kotvovým rámom, zvyškový tlak 550-100 mm Hg. a teplote 104 až 85 °C destilovalo 61 až 68 1 toluénu počas 1 hodiny 30 minút. V dôsledku stuhnutia polymerizačnej hmoty na konci tohto stupňa je miešanie nemožné a miešadlo sa vypne. V druhom stupni destilácie toluénu pri zvyškovom tlaku 100-20 mm Hg. a pri teplote 85 až 60 °C počas 1 hodiny oddestilovalo 15 až 19 1 toluénu. Na konci tejto fázy získa polymerizačná hmota vlastnosť drobivosti a je možné zapnúť miešadlo. V treťom stupni sa za miešania pri rýchlosti 60 otáčok za minútu dosiahne zvyškový tlak 20 až 10 mm Hg. a teplote 60-55 °C počas 1 hodiny 15 minút destilovaných 12-14 1 toluénu. Vo štvrtom stupni, za miešania pri rýchlosti 15 ot./min., zvyškový tlak 10-3 mm Hg. a teplote 55 až 50 °C sa desorbovaný toluén odstráni v priebehu 60 až 70 minút. Získaná kyselina polyakrylová sa vyloží ihneď po ukončení procesu destilácie toluénu, bez čakania na jej ochladenie.
Metóda je jednoduchá, ekonomická, nevyžaduje zložitý hardvérový dizajn.
Kyselina polyakrylová získaná navrhovaným spôsobom má formu bieleho sypkého bezvodého prášku so sypnou hmotnosťou 0,21 g/cm3, bez nečistôt (vrátane toluénu). Kontrola zvyškového toluénu sa uskutočnila extrakciou pentánom a ukázala sa, že v konečnom produkte nie je žiadny toluén.
20% roztok kyseliny polyakrylovej pripravený na základe získaného prášku je priehľadná kvapalina bez mechanických nečistôt a nerozpustných častí s viskozitou 35,1 centistoke.
Polykarboxylátové cementy pripravené s použitím prášku kyseliny polyakrylovej získaného navrhovanou metódou boli schválené klinickými lekármi pri aplikácii v praxi a ukázali, že nie sú horšie ako zahraničné analógy, tk. svojimi charakteristikami plne spĺňajú požiadavky medzinárodnej normy ISO č. 4104: 1) pevnosť v tlaku - 60-65 MN/m 2 ; 2) pevnosť v ťahu - 59-63 MN/m2; 3) priľnavosť - 7-9 MN/m2;
4) čas vytvrdzovania - 7-9 minút; 5) absorpcia vody - 0,1%.
Literatúra
1. RF patent č. 2031097, 6 C 08 F 120/56, 20.03.1995.
2. AS ZSSR č. 1557982, 6 C 08 F 120/06, 25.07.1995.
1. Spôsob výroby kyseliny polyakrylovej radikálovou polymerizáciou monoméru rozpusteného v rozpúšťadle v prítomnosti iniciátora, vyznačujúci sa tým, že izolácia kyseliny polyakrylovej sa uskutočňuje štvorstupňovou destiláciou rozpúšťadla vo vákuu a pri prvý stupeň sa destiluje pri zvyškovom tlaku 550-110 mm Hg, intenzívne miešanie a teplote 104-85°C, v druhom stupni sa destilácia uskutočňuje pri zvyškovom tlaku 100-20 mm Hg . a teplote 85-60 °C, v treťom stupni - pri zvyškovom tlaku 20-10 mm Hg, pomalom miešaní a teplote 60-55 °C, vo štvrtom stupni - pri zvyškovom tlaku 10- 3 mm Hg, pri najnižšej rýchlosti miešadla a teplote 55-50°C a polymerizácia kyseliny akrylovej prebieha pri teplote 102-104°C počas 60-70 minút od konca indukcie po pridaní do rozpúšťadla zahriateho na 94-95 °C vopred pripravenej polymerizačnej zmesi obsahujúcej kyselinu akrylovú rozpustenú v rozpúšťadle a iniciátor.
2. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že sa ako rozpúšťadlo použije toluén v pomere monomér/rozpúšťadlo = 1/7-10 a ako iniciátor -a,"-azobisizobutyronitril v množstve 1,2-1,3 % hmotn. vzhľadom na monomér.
3. Spôsob podľa nároku 1, v y z n a č u j ú c i s a t ý m, že miešanie polymerizačnej zmesi v rôznych stupňoch destilácie rozpúšťadla sa uskutočňuje pomocou mixéra s kotvovým rámom, vybaveného prídavnými asymetrickými horizontálnymi lopatkami, s medzerou medzi vonkajším okrajom mixér a vnútorný smaltovaný povrch polymerizátora-odparovača nie viac ako 2-6 mm.
Podobné patenty:
Vynález sa týka techniky polymerizácie nenasýtených zlúčenín, najmä kyseliny akrylovej, a môže byť použitý pri výrobe polyakrylovej kyseliny s obsahom železa používanej v medicíne (liečivo "FERACRIL") a technológii.
Vynález sa týka chémie makromolekulových zlúčenín, presnejšie polyakrylovej kyseliny všeobecného vzorca CH s vnútornou viskozitou = 10,0 až 15,0 dl/g a mol. .
Vynález sa týka technológie výroby polymérnych materiálov, najmä výroby fólií na báze aminopolysacharidu chitosanu, ktoré je možné použiť v strojárstve ako fólie na optické účely a hydrofilné transparentné povlaky na detailoch optiky.
Vynález sa týka oblasti organických makromolekulových zlúčenín, konkrétne nových biokompatibilných amfifilných homopolymérov vhodných na vytváranie liekových foriem, biologicky aktívnych látok a solubilizáciu ťažko rozpustných látok, ako aj jednostupňového spôsobu získania takýchto homopolymérov. Amfifilné homopolyméry majú všeobecný vzorec kde M je monomér vybraný zo skupiny pozostávajúcej z N-vinylpyrolidónu, N-izopropylakrylamidu, N-(2-hydroxypropyl)metakrylamidu, etylénamínu, 2-alyloxybenzaldehydu, akrylamidu, kyseliny akrylovej a jej esterov, kyseliny metakrylovej a jeho estery a N-dialkylakrylamid; R je alifatická lineárna alebo rozvetvená hydrofóbna skupina s dlhým reťazcom; n je celé číslo od 6 do 125. Spôsob prípravy uvedených homopolymérov spočíva v radikálovej homopolymerizácii monoméru v organickom rozpúšťadle v prítomnosti radikálového iniciátora homopolymerizácie a regulátora rastu dĺžky reťazca. Ako regulátor rastu reťazca sa používa alifatický merkaptoamín s dlhým reťazcom alebo merkaptoaminochlorid kyseliny chlorovodíkovej. ÚČINOK: Vynález umožňuje vyvinúť jednostupňovú metódu na získanie amfifilných homopolymérov, zvýšiť výťažok cieľového produktu a tiež skrátiť čas na jeho prípravu. 2 n. a 7 z.p. f-ly, 6 tab., 4 pr.
Oblasť techniky Vynález sa týka oblasti organických makromolekulárnych zlúčenín, konkrétne nových amfifilných polymérnych komplexných zlúčenín, spôsobu ich prípravy, nosiča a kompozície na dodávanie biologicky aktívnych látok, ako aj použitia komplexných zlúčenín ako aktivátorov oxo-biodegradácia karbochínových polymérov. Polymérna komplexná zlúčenina obsahuje hydrofilný fragment amfifilného polyméru, ktorý je komplexovaný s iónmi prechodných kovov. Amfifilný polymér je homopolymér alebo náhodný kopolymér všeobecného vzorca H-[-M-]-S-R, v ktorom [-M-] je hydrofilný fragment pozostávajúci z rovnakých alebo niekoľkých rôznych nepravidelne usporiadaných monomérov vybraných zo skupiny pozostávajúcej z N-vinylpyrolidón, N-izopropylakrylamid, N-(2-hydroxypropyl)metakrylamid, etylénamín, 2-alyloxybenzaldehyd, akrylamid, N-dialkylakrylamid, anhydrid kyseliny maleínovej, kyseliny akrylovej, metakrylovej, maleínovej, fumárovej, škoricovej a estery týchto kyselín; R je hydrofóbna časť všeobecnej štruktúry -(-C8-19alkyl)-CH2-X, kde X je nezávisle H, OH, NH2 alebo NH3CI. V amfifilnom polyméri je najmenej 1 mol. % monomérov sú monoméry obsahujúce karboxylovú skupinu. Číselná priemerná molekulová hmotnosť amfifilného polyméru je v rozsahu od 1 do 30 kDa. Spôsob získania polymérnych komplexných zlúčenín spočíva v tom, že vodný roztok amfifilného polyméru sa spoločne inkubuje s vodným alebo organickým roztokom soli prechodného kovu. Nosičom na dodávanie biologicky aktívnych látok sú micely pozostávajúce z vyššie uvedených komplexných zlúčenín. Kompozícia na dodávanie biologicky aktívnych látok obsahuje aspoň jednu biologicky aktívnu látku a vyššie uvedený nosič. ÚČINOK: Vynález umožňuje získať polymérne komplexné zlúčeniny s vysokým výťažkom a vysokým stupňom čistoty, ako aj získať nosič poskytujúci vysokú znášanlivosť s vodou pre ťažko rozpustné a vo vode nerozpustné biologicky aktívne látky. 5 n. a 6 z.p. f-ly, 3 ill., 2 stoly, 9 pr.
Vynález sa týka chemickej technológie na výrobu syntetických makromolekulárnych zlúčenín
Kyselina polyakrylová modifikovaná zosieťovaným polyakrylamidom
Polyakrylát-polyakrylamidové kopolyméry boli pôvodne navrhnuté tak, aby poskytovali dlhodobú stabilitu počas predĺžených cyklov mokré/suché v prítomnosti vysokých koncentrácií elektrolytov a anorganických látok. Absorpcia deionizovanej vody je tu nižšia (200 g/g), ale zvýšená pevnosť s akrylamidom umožňuje použitie materiálu v nasledujúcich oblastiach:
- Trh produktov pre poľnohospodárstvo a záhradníctvo;
- Kontrola rozliatej medicíny;
- Vodné blokovanie pre vodiče a káble atď.
Okrem priameho použitia suchých a čistých superabsorpčných živíc v aplikáciách je na trhu aj niekoľko ďalších foriem na uľahčenie ich použitia alebo zlepšenie výkonu:
- Kompozity a lamináty.
- Vodné roztoky.
- Polystyrén.
- Vlákna...
Kompozity a lamináty na báze superabsorpčných polymérov
Niektorí výrobcovia, ako napríklad Eti, uvádzajú na trh lamináty a kompozity v kotúčoch alebo doskách s veľmi vysokou absorpciou vody, ako aj ďalšími funkciami: zvýšená mechanická pevnosť vďaka spojeniu s vláknami alebo polyesterovými netkanými textíliami, antimikrobiálne účinky, pridanie inhibítorov korózie, prevádzkové parametre jedným slovom všetky vlastnosti, ktoré sú potrebné na uľahčenie spracovania.
Napríklad kompozitné konštrukcie Airlaid od ETi s plošnou hmotnosťou 100 - 600 g/m2. m., v závislosti od požiadaviek je možné naplniť 5 - 60 % superabsorpčných látok. Trhy s hotovými výrobkami zahŕňajú: drôtené a káblové blokovanie vody, filtráciu, medicínske produkty, špeciálne obaly, priemyselné utierky a kontrolu rozliatych látok.
Roztoky superabsorpčných polymérov
Táto ľahko použiteľná forma superabsorpčných materiálov sa správa ako skutočný roztok, ktorý sa môže v prípade potreby zriediť vodou a potom nastriekať alebo naniesť nad hlavu, alebo naniesť na substrát, aby sa vytvoril povlak alebo aby sa vytvorila saturácia. Po vysušení a zosieťovaní pri špecifickej teplote (alebo pri teplote miestnosti so špeciálnym zosieťovaním) počas špecifickej doby sa získa potiahnutý substrát, ktorý má superabsorpčnú funkčnosť. Aplikácie zahŕňajú napríklad vodné blokovanie drôtov a káblov... Tabuľka 2 ukazuje príklad vlastností malty (LiquiBlock™ CSP od ETi).
| Vlastnosti malty | |
| Vzhľad | Transparentné |
| Obsah účinnej látky, % | 30 |
| Hustota | 1.06 |
| Viskozita pri 20 °C, v centipoise | 1500 |
| Indikátor vodíka | 5.5 |
| Teplota vytvrdzovania, °C | >= 120 |
| Obsah prchavých organických zlúčenín | Nízka |
| Vlastnosti povlaku | |
| Absorpcia deionizovanej vody, g/g | 50-100 |
| Vzhľad | Priehľadný filmový náter |
| Limitný obsah prchavých organických zlúčenín | Mimoriadne nízka |
Super absorpčné peny
Cieľom je vytvoriť v hydrogéli sieť prepojených pórov na urýchlenie a homogenizáciu napučiavania. To sa dá dosiahnuť súčasnou polymerizáciou, napenením a zosieťovaním superabsorpčného materiálu. Ak sa ktorákoľvek časť hydrogélu dostane do kontaktu s vodou, je lokálne absorbovaná a prejde cez kapiláry na akékoľvek miesto cez otvorené kanáliky, aby vyplnila celý priestor, a to veľmi rýchlo, napríklad za menej ako 30 alebo 60 sekúnd.
Superabsorpčné vlákna ako vrstvy absorbujúce pot v ochrannom odeve
Bola študovaná účinnosť zosieťovaného akrylátového kopolyméru, čiastočne neutralizovaného sodnou soľou, ako absorbentu potu pre bavlnené, polyesterové a polypropylénové netkané textílie. Nižšie uvedený graf "Absorpcia potu vs. rýchlosť" ukazuje výsledky s najlepšími údajmi pre superabsorpčné vlákna pridané do bavlny a slabými údajmi pre polypropylén.
Absorpcia potu v závislosti od rýchlosti.
Superabsorpčné polyméry na balenie bez priameho kontaktu s potravinami
Vďaka svojej vysokej nasiakavosti je možné SAP použiť pri výrobe obalov absorbujúcich úniky. Na výrobu obalov na potraviny je potrebné mať špeciálne superabsorpčné polyméry. Napríklad Úrad pre potraviny a liečivá (FDA) schválil používanie prípravku Luquasorb® FP 800 od spoločnosti BASF na obaly, ktoré neprichádzajú do styku s potravinami. Toto oprávnenie sa vzťahuje na obaly na hydinu, mäso, ryby, ovocie a zeleninu. SAP absorbuje unikajúce tekutiny, ako sú stopy krvi alebo tekutých štiav atď. Potraviny tak zostanú dlhšie čerstvé a atraktívne. Superabsorpčné granule môžu byť začlenené v malých množstvách ako plnivo pri výrobe absorpčných vložiek, čím je balenie efektívnejšie a nákladovo efektívnejšie. Použité podložky je možné likvidovať s domovým odpadom.
Superabsorpčné polyméry sú založené na kyseline akrylovej a jej soliach a derivátoch polymerizovaných pomocou technológií roztokovej alebo suspenznej polymerizácie. Absorpcia vody, kinetika absorpcie, parametre hydrogélu a teda prijateľný tlak pred únikom závisia od povahy použitého katiónu, často sodíka alebo draslíka, stupňa neutralizácie kyseliny akrylovej, zosieťovania roztoku, prípadného následného povrchového zosieťovania častíc superabsorbentu vytvorenie štruktúry jadro-plášť, fyzikálnej formy, ktorá podporuje absorpciu a difúziu tekutín vďaka kapilárnosti.
Tak ako iné plastové materiály, aj superabsorpčné polyméry môžu byť spracované s inými materiálmi na vytvorenie kompozitov, hybridov, viacvrstvových štruktúr a netkaných textílií... Po rozmachu za posledných dvadsať rokov teraz rast spotreby prevyšuje rast spotreby celého trhu s plastmi ako celku. Celosvetová produkcia SAP sa odhaduje v rozsahu 1 až 1,5 milióna ton, čo robí spotrebu SAP v rovnakej hmotnostnej kategórii ako fenolové živice alebo polyamidy.
Všestranné hydrogély, ktoré poskytujú vynikajúce absorpčné rýchlosti a výkon až po miernu absorpciu v dôsledku ich širokého rozsahu chemických štruktúr, sa používajú predovšetkým v superabsorpčných materiáloch na výrobu jednorazových spotrebných výrobkov, ako sú plienky, výrobky pre inkontinenciu dospelých a výrobky pre výrobky osobnej starostlivosti. pre ženy, ktoré tvoria 94 % z celkovej spotreby superabsorpčných polymérov. Zvyšných 6% sa používa na technické a špeciálne aplikácie v širokej škále oblastí: priemyselné a stavebné inžinierstvo, poľnohospodársky a záhradnícky trh, obaly, drôty a káble, hasenie požiarov, zdravotnícke výrobky a výrobky osobnej starostlivosti, hospodárenie s povrchovými vodami ... Vlastnosťou, ktorá spája všetky tieto aplikácie, je vysoká nasiakavosť.
Kyselina polyakrylová je jedinečný polymér s vysokou schopnosťou absorpcie vody. Táto zlúčenina je biologicky inertná, preto sa široko používa pri výrobe hygienických a kozmetických výrobkov, ako aj ako pomocný materiál v medicíne. Ešte širší rozsah pre polyakryláty (soli kyselín), ktoré majú zlepšené fyzikálne a mechanické vlastnosti.
Popis
Kyselina polyakrylová je makromolekulárna látka, ktorej monomérnou jednotkou je zlúčenina CH2=CH−COOH (kyselina akrylová alebo propénová, eténkarboxylová). Tento polymér sa vyznačuje absenciou toxicity, dobrou rozpustnosťou vo vode a odolnosťou voči vysoko alkalickým médiám.
Chemický vzorec kyseliny polyakrylovej je (C 2 H 3 COOH) n. Štruktúrny vzorec zlúčeniny je znázornený na obrázku nižšie.
Kyselina polyakrylová je typickým predstaviteľom slabých polykyselín. Jeho makromolekuly majú funkčné skupiny, ktoré sú schopné elektrolytickej disociácie. Vo vzhľade je to číra jantárová kvapalina alebo biely granulovaný prášok.
Vlastnosti
Hlavné fyzikálno-chemické vlastnosti kyseliny polyakrylovej sú:
- Teplota, pri ktorej sa tento polymér stáva tuhým, pričom obchádza kryštalizačnú fázu (sklovitý stav) je 106 °C.
- Pri zahrievaní dochádza k tvorbe anhydridov a ak teplota presiahne 250 ° C, potom začne reakcia eliminácie oxidu uhličitého z karboxylovej skupiny - COOH, ako aj zosieťovanie makromolekúl, čo vedie k tvorbe polymérov. priestorovej štruktúry a zvýšenie stupňa polymerizácie.
- Soli tohto polyméru majú väčšiu tepelnú stabilitu. Táto vlastnosť sa využíva na výrobu silných vlákien očkovaných kyselinou polyakrylovou.
- Pri interakcii s alkáliami (C 2 H 3 COOH) tvorí n soli, v reakcii s alkoholmi - estery.
- Po polymerizácii v rozpúšťadlách polymér stvrdne a skrehne a tieto vlastnosti si zachováva aj pri teplote 240 °C.
- Pri reakcii alkoholov s nízkou molekulovou hmotnosťou s touto kyselinou sa získajú estery rôznych priestorových štruktúr.
- Prudká zmena vlastností polyméru nastáva pri veľmi nízkom stupni konverzie funkčných skupín (na zosieťovanie molekúl s hmotnosťou 50 kDa je potrebných iba 0,1 % etylénglykolu).
Jednou z vlastností vodného roztoku kyseliny polyakrylovej je, že s nárastom molekulovej hmotnosti tohto polyméru sa zvyšuje aj viskozita roztoku, čo súvisí s rastom makromolekúl a ich vplyvom na vodu. Viskozita roztoku zároveň nezávisí od aplikovaného šmykového napätia a je konštantná v širokom rozsahu merania, na rozdiel od iných polyelektrolytových polymérov. Keď sa zmení kyslosť roztoku, vlákna kyseliny polyakrylovej podliehajú kontrakcii alebo predĺženiu v dôsledku premeny chemickej energie na mechanickú energiu.
Na túto tému: Najlepší návrhári svadobných šiat
Rozpustnosť
(C 2 H 3 COOH) n sa dobre rozpúšťa v nasledujúcich látkach:
- voda;
- dietyléndioxid;
- metyl a etylalkohol;
- amid kyseliny mravčej;
- dimetylformamid.
Vodný roztok kyseliny polyakrylovej má polyelektrolytový efekt (schopný elektrolytickej disociácie), ktorý sa lineárne zvyšuje so zvyšujúcim sa stupňom neutralizácie.
Látka je nerozpustná v zlúčeninách, ako sú:
- monomér kyseliny akrylovej;
- acetón;
- etoxyetán;
- uhľovodíky.
S katiónovými roztokmi a povrchovo aktívnymi látkami môže látka tvoriť nerozpustné soli.
Potvrdenie
Syntéza kyseliny polyakrylovej sa uskutočňuje polymerizáciou monoméru. Reakcia prebieha vo vodnom prostredí, kde sa pridáva sieťovacie činidlo, alebo v organických rozpúšťadlách. Miešanie sa zvyčajne uskutočňuje v lopatkovom reaktore a povrch zariadenia sa ochladí na 70 °C pomocou kvapalného chladiva. Konečným produktom je gél – hydrofilný polymér, ktorý aktívne absorbuje vlhkosť.
Stabilnejší vodný roztok kyseliny možno získať pôsobením peroxidu vodíka a pridaním malého množstva para-dihydroxybenzénu s tioglykolátom sodným, ktorý sa používa na kontrolu molekulovej hmotnosti. Konečný produkt reakcie sa používa v zubnom lekárstve.
Aplikácia kyseliny polyakrylovej
Tento polymér sa najčastejšie používa ako superabsorbent (na zachytávanie a zadržiavanie tekutín) vo výplniach detských a dospelých plienok, hygienických vložkách, jednorazových plienkach a iných podobných výrobkoch.
Ďalšie oblasti, kde sa kyselina polyakrylová používa, sú:
- poľnohospodárstvo - materiál na zlepšenie vlastností pôdy;
- priemysel - stabilizátory a flokulanty koloidných roztokov;
- výroba kože a textilu - látky na zníženie elektrifikácie pri úprave kože a získavaní vlákien;
- elektronika - spojovací komponent v lítium-iónových batériách;
- priemyselná výroba - vo vodných chladiacich a klimatizačných systémoch ako inhibítor usadenín a zložka udržiavajúca rovnomernosť zmesí (elektrárne, oceliarne a ropné rafinérie, výroba hnojív).
Na túto tému: "Človek nie je rúra" - Počítanie kalórií nie je potrebné
Táto látka sa tiež používa ako prísada pri výrobe fólií, ktoré zlepšujú ich schopnosť lakovania a priľnavosti k iným materiálom.
Liek
Kyselina a jej soli sa v medicíne používajú na tieto účely:
- nosič účinných látok;
- súčasť hemostatických mastí, tkaných a netkaných materiálov používaných na popáleniny a zápaly na urýchlenie hojenia rán;
- spojivová prísada vo výplňových materiáloch v zubnom lekárstve.
Výhodou tohto materiálu je, že je biologicky inertný a možno ho použiť spolu s bioaktívnymi zlúčeninami (enzýmy, antibiotiká, rastové faktory a iné).
Polyakryláty
Soli kyseliny polyakrylovej sú polyméry esterov tejto zlúčeniny. Vo vzhľade pripomínajú parafíny. Vyznačujú sa nasledujúcimi vlastnosťami:
- odolnosť voči zriedeným zásadám a kyselinám, svetlu a kyslíku;
- rozklad alkalickými roztokmi sa pozoruje pri teplote 80–100 °C za vzniku kyseliny polyakrylovej;
- pri zahriatí nad 150 °C prechádzajú tepelnou deštrukciou, molekuly polyakrylátu sa zosieťujú, uvoľňuje sa monomér (asi 1 %) a prchavé produkty;
- polyakryláty sú vysoko rozpustné v monoméroch, éteroch, uhľovodíkoch a acetóne.
Soli kyseliny polyakrylovej sa získavajú emulznou alebo suspenznou polymerizáciou, pri výrobe v malom meradle - blokovou polymerizáciou.
Použitie polyakrylátov
Tieto zlúčeniny sa používajú pri výrobe nasledujúcich materiálov:
- organické sklo;
- rôzne filmy;
- syntetické vlákna;
- farby a laky (emaily, laky, živice);
- lepiace a impregnačné zmesi (emulzie) na látky, papier, kožu, drevo.
Laky na báze polyakrylátov majú vysoké úžitkové vlastnosti:
- vysoká priľnavosť na kovové a porézne povrchy;
- dobré dekoratívne vlastnosti;
- odolnosť voči vode, ultrafialovému žiareniu, poveternostným vplyvom, zásadám;
- dlhodobé zachovanie dekoratívnych vlastností (lesk a elasticita) - až 10 rokov.
Používajú sa na farbenie produktov, ako sú:
- autá, lietadlá a iné vybavenie;
- vysoko kvalitný kov;
- plasty;
- tlačiarenské výrobky;
- výrobky elektrotechnického priemyslu;
- potravinársky priemysel (výroba konzerv).
Polyakrylát sodný
Sodná soľ kyseliny polyakrylovej (Sodium polyakrylát) je veľmi dobre rozpustná vo vode a nemení svoju štruktúru ani pri teplote 240°C. Táto zlúčenina sa používa pri príprave čerstvých alebo slaných roztokov na zníženie ich viskozity. Polyakrylát sodný je schopný emulgovať mikrokryštály, mikropiesok z uhličitanov, síranov a fosforečnanov.
| č. p / p | Obsah vlhkosti v kyseline akrylovej, hmotn. | Vlastnosti kyseliny polyakrylovej | |||
| Objemová hmotnosť, g/cm3 | Sypný uhol, ° | Disperzita: priemerná veľkosť častíc, mikróny | Poznámka | ||
| 1 | 0.01 | 0.28 | 45 | 18 | Hodvábny, voľne tečúci prášok* |
| 2 | 0.05 | 0.33 | 47 | - | - |
| 3 | 0.075 | 0.38 | 47 | - | - |
| 4 | 0.100 | 0.42 | 50 | - | |
| 5 | 0.125 | 0.46 | 52 | 25 | Hrubé častice, znížená hodvábnosť a tekutosť* |
| 6 | 0.150 | 0.48 | 54 | - | - |
| 7 | 0.175 | 0.51 | 54 | - | - |
| 8 | 0.200 | 0.54 | 55 | - | - |
| 9 | 0.225 | 0.56 | 57 | - | - |
| 10 | 0.250 | 0.58 | 58 | - | - |
| 11 | 0.600 | 0.73 | 61 | 79 | Výrazná tvorba kôry |
*Cm. mikrofotografie PAK.
Takže pri použití kompozitu Akvion by mal byť pracovný čas 2,0-2,5 minúty, t.j. počas tejto doby by sa mal PAA rozpustiť a potom by mal kompozit vytvrdnúť do 4,5-5,0 minút. Preto by kyselina akrylová vstupujúca do výroby PAA nemala obsahovať viac ako 0,075 % hmotn. vlhkosti. V opačnom prípade musí prejsť predbežnou fázou dehydratácie. V procese získavania PAA je tiež potrebné dodržiavať opatrenia, ktoré zabraňujú vniknutiu vlhkosti, a to: zariadenie - polymerizátor, tesnenia, tesnenia musia byť absolútne suché; (50-60 ° C), t.j. pri teplote nad rosný bod.
Študoval sa vplyv stupňa vlhkosti východiskového monoméru kyseliny akrylovej na tekutosť, objemovú hmotnosť a disperziu biokompatibilného dentálneho materiálu - kyseliny polyakrylovej.
Ukázalo sa, že na získanie vysokokvalitného PAA so stabilitou pri skladovaní (nepodlieha spekaniu), vysokou rozpustnosťou, pohodlnosťou a jednoduchosťou dávkovania je potrebné použiť kyselinu akrylovú s obsahom vlhkosti nepresahujúcim 0,075 % hmotn. počiatočný monomér.
Pri výrobe PAK je potrebné zabezpečiť opatrenia, ktoré vylučujú vniknutie vlhkosti (suché zariadenie, tesnosť, kondicionovaný PAK pri vykladaní a balení by mal mať teploty nad rosným bodom).
Je potrebné sprísniť požiadavky na obsah vlhkosti vo východiskovom monoméri kyseliny akrylovej, prípadne vyvinúť spôsob a technológiu jej dehydratácie.
Bibliografia
Kuryakina N.V. Terapeutická stomatológia v detskom veku. - M.: Lekárska kniha: Iz-vo NGMA, 2004. - 744 s.
Vyazmitina A.V., Usevich T.L. Náuka o materiáloch v zubnom lekárstve. - Rostov na Done: Phoenix, 2002. - 352 s.
Polyméry a kopolyméry esterov, amidov a nitrilov kyseliny akrylovej a metakrylovej sa spájajú pod všeobecným názvom -- akryláty.
Kyselina polyakrylová
získaný radikálovou polymerizáciou. Iniciátormi sú peroxidy, persírany, azo- a diazozlúčeniny. Polymerizácia prebieha vysokou rýchlosťou aj pri nízkych (20--25 °C) teplotách. Najvýhodnejšie je uskutočňovať polymerizáciu v roztoku. Rozpúšťadlom môže byť voda, xylén, benzén. Kyselina polyakrylová je pevná, matne biela, krehká hmota pripomínajúca porcelán, je rozpustná vo vode, formamide, ťažko v alkohole, nerozpustná v monoméri. Pri 230--240 0 C sa začína rozkladať. Kyselina polyakrylová, získaná pri nízkych teplotách, má vysokú molekulovú hmotnosť, vo vode sa nerozpúšťa, ale iba napučiava.
Polymérne makromolekuly majú prevažne lineárnu štruktúru. Niektoré jednotky makromolekúl kyseliny polyakrylovej sú spojené vo vzore hlava-hlava, ale veľká väčšina je hlava-chvost:
Kyselina polymetakrylová
získané radikálovou polymerizáciou v prítomnosti iniciátorov, ktoré dramaticky zvyšujú rýchlosť polymerizácie. Zavedenie metylovej skupiny do a-polohy do molekuly kyseliny akrylovej trochu spomaľuje proces polymerizácie a uľahčuje jeho reguláciu. Vzhľad kyseliny polymetakrylovej sa nelíši od kyseliny polyakrylovej. Má tiež matnú bielu farbu a má takmer rovnakú tvrdosť.
Kyselina polymetakrylová je rozpustná vo vode a nerozpustná v nepolárnych rozpúšťadlách. So zvyšujúcou sa molekulovou hmotnosťou polymetakrylátu klesá jeho rozpustnosť vo vode. Chemické vlastnosti polyakrylových a polymetakrylových kyselín sú podobné vlastnostiam viacsýtnych nasýtených organických kyselín.
Široko sa používajú na získanie povrchových úprav kože a obuvi, ako aj emulgátorov. Soli kyseliny polyakrylovej a polymetakrylovej sa používajú ako zahusťovadlá, pretože ich roztoky majú veľmi vysokú viskozitu.
Veľký význam majú kopolyméry kyseliny akrylovej a metakrylovej s inými vinylovými a divinylovými monomérmi. Pri kopolymerizácii s diénmi tvorí kyselina akrylová kaučuky.
Takéto gumy môžu byť vulkanizované polyvalentnými kovmi:
Tieto gumy sú veľmi tepelne odolné. Niektoré kopolyméry kyseliny metakrylovej sa používajú ako iónomeničové živice.
Polymetylmetakrylát sa získava radikálovou polymerizáciou metylmetakrylátu. Polymerizácia sa najčastejšie uskutočňuje blokovou metódou, pretože tak vzniká organické sklo s najlepšími optickými vlastnosťami. Prítomnosť iniciátorov, ultrafialové žiarenie urýchľuje proces polymerizácie. Keď teplota stúpa, rýchlosť reakcie sa zvyšuje, ale molekulová hmotnosť klesá. Molekulová hmotnosť polyméru je v rozsahu od 50 000 do 200 000, hustota je 1,18 g/cm3 a teplota skleného prechodu je približne 98 °C. Pri 260--270 °C sa polymér zničí. Polymetylmetakrylát je vysoko rozpustný v acetóne, dichlóretáne a niektorých esteroch. Používa sa hlavne na získavanie organického skla.
Ostatné estery kyseliny metakrylovej sa používajú na výrobu lakov, fólií, flexibilných hadíc atď.
Okrem esterov kyseliny akrylovej a kyseliny metakrylovej má veľký praktický význam nitril kyseliny akrylovej.
Polyakrylonitril sa získava radikálovou emulznou polymerizáciou akrylonitrilu. Iniciátormi procesu sú najčastejšie peroxid vodíka, persírany alebo perboritany, disperzným médiom je zvyčajne voda. Počas polymerizácie sa polymér vyzráža vo forme malých, ľahko filtrovateľných častíc.
Polyakrylonitril sa nerozpúšťa v rozpúšťadlách vhodných na rozpúšťanie iných akrylových živíc. Skupiny --CN obsiahnuté v makromolekulách spôsobujú silnú medzimolekulovú interakciu.
Polyakrylonitril sa rozpúšťa len vo vysoko polárnych rozpúšťadlách: dimetylformamid, dimetylkyánamid, v koncentrovaných vodných roztokoch niektorých solí (KCNS, ZnCl 2, ZnBr 2). Jeho rozpustnosť klesá po pôsobení vodného roztoku formaldehydu.
V závislosti od podmienok polymerizácie sa molekulová hmotnosť polyakrylonitrilu pohybuje od 20 000 do 350 000, hustota je približne 1,17 g/cm3; teplota skleného prechodu 80°C, rozkladá sa pri 220°C. Polyakrylonitril pri zahrievaní mení farbu a proces zahrievania je vždy sprevádzaný stratou rozpustnosti.
Polyakrylonitril má dostatočne vysoké fyzikálne a mechanické vlastnosti. Čo sa týka odolnosti voči svetlu, prekonáva takmer všetky známe polyméry.
Na získanie syntetických vlákien a plastov sa používa veľké množstvo polyakrylonitrilu. Polyakrylonitrilové vlákno svojimi vlastnosťami pripomína vlnu a je dobre farbené.
Veľký priemyselný význam majú kopolyméry akrylonitrilu s vinylchloridom, vinylacetátom, styrénom, estermi kyseliny akrylovej a metakrylovej, izobutylénom, butadiénom atď.. Kopolyméry butadiénu s akrylonitrilom sa používajú na výrobu olejovzdorných kaučukov. V porovnaní s polystyrénom majú kopolyméry styrénu a akrylonitrilu zvýšenú tepelnú odolnosť.
