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Solução de poliacrilato de sódio, fórmula química (C3H3NaO2) n, é um novo material polimérico funcional e um importante produto químico. O produto sólido é um bloco ou pó branco ou amarelo claro, e o produto líquido é um líquido viscoso incolor ou amarelo claro. É insolúvel em etanol, acetona e outros solventes orgânicos. Não se decomporá quando aquecido a 300 graus. A viscosidade duradoura muda muito pouco e não é fácil de corromper.
Facilmente afetado por ácidos e íons metálicos, a viscosidade diminui. Encontro com íons metálicos divalentes e superiores (como alumínio, chumbo, ferro, cálcio, magnésio, zinco) para formar seu sal insolúvel, causando reticulação molecular-e precipitação de gel. É preparado a partir do ácido acrílico e seus ésteres por meio de polimerização em solução aquosa. Inodoro, solúvel em solução aquosa de hidróxido de sódio, precipitado em hidróxido de cálcio, hidróxido de magnésio e outras soluções aquosas. É frequentemente usado como agente de tratamento de água, refino de salmoura e espessante de látex, e também como espessante e emulsificação de alimentos.
O poliacrilato de sódio (ASAP) é um composto polimérico que possui grupos hidrofílicos e hidrofóbicos, com peso molecular relativo variando de várias centenas a vários milhões. Sua estrutura molecular única confere excelentes propriedades de absorção de água, dispersibilidade, espessamento e formação de filme, tornando-o um material essencial para aplicações interdisciplinares.
O uso de poliacrilato de sódio está intimamente relacionado ao seu peso molecular, e diferentes faixas de peso molecular correspondem a características funcionais muito diferentes:
1.1 Baixo peso molecular (1000-5000)
Dispersante: No tratamento de água industrial, o poliacrilato de sódio de baixo peso molecular forma uma estrutura de cadeia solúvel ao quelar íons de cálcio e magnésio, evitando efetivamente a incrustação do equipamento.
Por exemplo, adicioná-lo à torre de resfriamento de uma usina pode prolongar em três vezes a vida útil do equipamento e evitar a formação de novas incrustações na caldeira por três meses.
Auxiliar de lavagem: Como alternativa ecologicamente correta ao tripolifosfato de sódio, sua capacidade de dispersar partículas de sujeira pode aumentar o poder de limpeza dos surfactantes aniônicos, ao mesmo tempo que possui resistência à água dura e altas temperaturas, com taxa de biodegradação superior a 90%.
Reciclagem de metais: No tratamento de águas residuais de galvanoplastia, a reciclagem de recursos é obtida pela adsorção de íons metálicos.
1.2 Peso molecular médio (10 ⁴ -10 ⁶)
Espessante: na indústria alimentícia, uma adição de 0,1% pode tornar o sabor do iogurte desnatado-comparável ao dos produtos gordurosos e aumentar a densidade da geleia de konjac em 40%. Na área cosmética, sua capacidade de regular a viscosidade da loção facilita a aplicação da textura do creme facial, podendo formar uma película hidratante para reter a água.
Agente floculante: No tratamento de esgoto, forma sedimentos floculentos ao adsorver partículas em suspensão, conseguindo uma rápida purificação do esgoto. Por exemplo, na produção de alumina, a eficiência de separação da lama vermelha pode ser aumentada em 60%.
Transportador de medicamentos: como substrato da formulação de liberação-sustentada, controla a taxa de liberação do medicamento, garantindo que o efeito anti-hipertensivo dure 24 horas e reduzindo o número de vezes que os pacientes tomam medicamentos.
1.3 Alto peso molecular (10 ⁶ -10 ⁷)
Resina altamente absorvente: capaz de absorver até 500 vezes o seu próprio peso de água, muito utilizada em produtos de higiene como fraldas infantis e absorventes higiênicos. Experimentos em campos de algodão em Xinjiang mostraram que usá-lo como agente de retenção de água no solo pode reduzir a irrigação em 30% e aumentar o rendimento em 20%.
Fabricação de neve artificial: a neve falsa formada por{0}}reticulação de poliacrilato de sódio é usada em estações de esqui e na construção de cenas de filmes, e suas características de absorção e expansão de água podem simular a qualidade real da neve.
Curativo médico: Como curativo anti-infeccioso, pode absorver o exsudato da ferida e prevenir a supuração, ao mesmo tempo que promove a regeneração das células epidérmicas.
As quatro propriedades principais do poliacrilato de sódio - absorção de água, dispersibilidade, espessamento e formação de filme- - tornam-no um material de base indispensável em vários campos
Absorção de água: de produtos de higiene à economia-de água agrícola
Produtos sanitários: As fraldas infantis podem absorver até 500 vezes o seu próprio peso e manter 85% de absorção de água sob pressão, superando em muito a polpa de madeira tradicional.
Retenção de água agrícola: Após a aplicação em solo arenoso, pode-se formar uma camada de liberação-lenta de água, o que aumenta a taxa de sobrevivência de mudas de milho de 60% para 92%.
Área médica: como componente da lágrima artificial, alivia os sintomas da síndrome do olho seco; Usado durante a cirurgia para absorver fluidos corporais e reduzir o risco de infecção.
Dispersão: da água reciclada industrial à extração de petróleo
Tratamento de água: No sistema de circulação do ar condicionado pode aumentar a eficiência da troca de calor em 25% e reduzir o consumo de energia em 18%.
Extração de petróleo: Como agente de deslocamento de petróleo, o uso da tecnologia de partículas viscoelásticas aumentou em 87,5% a produção diária de antigos campos de petróleo e estendeu em três vezes os ciclos de manutenção de equipamentos.
Fabricação de cerâmica: Como agente redutor de água, aumenta em 40% a resistência à secagem do corpo e reduz fissuras de queima.
Espessamento: do processamento de alimentos à indústria de revestimentos
Indústria alimentícia: Na panificação, a extensibilidade da massa pode ser aumentada em 30% e o volume do pão assado pode ser aumentado em 15%. Na produção de geléias, para evitar estratificação e sedimentação, o prazo de validade é estendido para 12 meses.
Indústria de revestimentos: Melhore o desempenho anti-peeling dos revestimentos de parede em 50% e mantenha a viscosidade estável dentro da faixa de temperatura de -10 graus a 60 graus.
No campo dos produtos químicos de uso diário, adicioná-lo ao shampoo pode aumentar em 40% a maciez do cabelo e facilitar o enxágue.
Propriedades formadoras de filme: de cosméticos a embalagens farmacêuticas
Cosméticos: Como material base da máscara facial, pode carregar 10 vezes o seu próprio peso de essência e evitar gotejamentos. Forme uma película respirável no protetor solar para aumentar o valor do FPS em 20%.
Embalagem farmacêutica: como substrato de medicamento de liberação-sustentada, ela controla a taxa de liberação do medicamento para garantir que a eficácia dos adesivos de nitroglicerina dure 12 horas.
Preservação de alimentos: A formação de película antibacteriana nas embalagens de carne prolonga a vida útil em 3 dias e mantém mais de 90% de frescor e maciez da carne.
A aplicação do poliacrilato de sódio tem penetrado em diversos campos da economia nacional e demonstrado potencial em tecnologias emergentes
Indústria Alimentar: Equilibrando Saúde e Sabor
Alimentos de baixa caloria: Adicionar 0,1% de poliacrilato de sódio aos produtos konjac pode reduzir as calorias em 50%, mantendo uma textura densa.
Melhoria dos produtos de macarrão: Após adicioná-lo ao macarrão, o tempo de cozimento é estendido para 15 minutos e a taxa de quebra é reduzida para menos de 1%.
Produtos lácteos estáveis: evitam a precipitação do soro no iogurte, tornam a textura mais uniforme e aumentam a taxa de sobrevivência dos probióticos em 30%.
Área médica: aplicações inovadoras de biocompatibilidade
Cuidado de feridas: Como curativo de hidrogel, pode absorver o exsudato da ferida e liberar íons de prata, reduzindo a taxa de infecção para menos de 2%.
Administração de medicamentos: em comprimidos de liberação sustentada de insulina, a taxa de liberação do medicamento é controlada para reduzir as flutuações de glicose no sangue em 40%.
Engenharia organizacional: Como material de suporte de bioimpressão 3D, suporta a adesão e proliferação celular, proporcionando possibilidades para a fabricação de órgãos artificiais.
Campo de proteção ambiental: materiais essenciais para tecnologia verde
Tratamento de águas residuais: Nas águas residuais de impressão e tingimento, a taxa de remoção de DQO pode ser aumentada para 95% e a cromaticidade pode ser reduzida para menos de 50 vezes.
Remediação do solo: Em solo contaminado com metais pesados, os íons chumbo e cádmio são fixados por quelação, reduzindo a absorção pelas plantas em 80%.
Purificação do ar: Como adsorvente, pode remover 90% do formaldeído do ar e tem uma eficiência de regeneração superior a 85%.
Tecnologias emergentes: exploradores em campos fronteiriços
Eletrônica flexível: Como material eletrolítico, aumenta a densidade de energia dos supercapacitores para 10Wh/kg e tem um ciclo de vida de carga e descarga de mais de 100.000 vezes.
Inteligência Artificial: Como sensor tátil na pele do robô, pode detectar uma pequena pressão de 0,1N com um tempo de resposta inferior a 10ms.
Aeroespacial: Como material de mudança de fase, pode atingir uma faixa de flutuação de temperatura inferior a ± 2 graus e uma redução de peso de 30% em sistemas de controle térmico de satélite.
A quantidade máxima de poliacrilato de sódio adicionada é de 0,2% de acordo com as disposições das variedades suplementares GB2760-19962000. A quantidade de poliacrilato de sódio é afetada por diferentes tipos de alimentos, qualidade da matéria-prima, fórmulas e processos de produção. Portanto, é necessário determinar a quantidade ideal através de experimentos. Em particular, preste atenção ao mal-entendido de que quanto mais gramas você ingerir, melhor será o efeito. O valor de referência é geralmente de 0,02% a 0,1%.
Comparado com outros espessantes, o poliacrilato de sódio tem a vantagem mais significativa de alta eficiência de espessamento. Sua viscosidade é cerca de 15-20 vezes maior que a da carboximetilcelulose de sódio (CMC) e do alginato de sódio. Sua desvantagem é que possui baixa resistência ao sal e à água dura. Sua solubilidade e viscosidade diminuirão em água salgada e água dura. Portanto, é melhor usar água macia para dissolvê-la na aplicação e separá-la do sal. Se a água dura só puder ser usada devido a condições limitadas, poderá ser usado um espessante resistente à água dura.
Preparação desolução de poliacrilato de sódio:
1. Adicione água deionizada e 34 kg de agente de transferência de corrente isopropanol no reator e aqueça-os a 80 ~ 82 graus. Adicione 14 kg de persulfato de amônio e 170 kg de solução aquosa de monômero de ácido acrílico (água deionizada) gota a gota. Após o gotejamento, a reação dura 3h. Resfrie a 40 graus, adicione solução aquosa de NaOH a 30%, neutralize para pH 8,0 ~ 9,0 e evapore o isopropanol e a água para obter o produto líquido. A secagem por pulverização é utilizada para obter o produto sólido ácido acrílico ou acrilato, que reage com o hidróxido de sódio para obter o monômero de acrilato de sódio. Os álcoois de-produtos são removidos. Após concentração e ajuste de pH, o monômero é polimerizado com persulfato de amônio como catalisador para obter o monômero de acrilato de sódio, que é polimerizado com ácido acrílico e hidróxido de sódio e depois polimerizado em poliacrilato de sódio sob a catálise de persulfato de amônio. Adicione poliacrilato de sódio com peso molecular relativo de 1000 ~ 3000 ao reator. Prepare uma solução aquosa a 30%.
2. Método de polimerização: adicione uma certa quantidade de água deionizada em um frasco de quatro gargalos de 500mL equipado com agitador, condensador de refluxo, termômetro e funil de gota, em seguida, adicione o agente de transferência de cadeia bissulfito de sódio (a quantidade representa 4,5% da massa do sistema), mexa e dissolva, aqueça até 65 graus e comece a soltar o monômero de ácido acrílico e a solução aquosa de persulfato de amônio iniciador. A fração mássica do ácido acrílico monômero representa 30% do sistema, e a fração mássica do persulfato de amônio representa 0,06% do sistema. O tempo de queda é de 3h e a temperatura é mantida por 3h após a queda. Neutralize com solução aquosa de hidróxido de sódio a 30% até um valor de pH de 7 a 7,5 para obter incolor, viscoso e de baixo peso molecularsolução de poliacrilato de sódio.
3. polimerização da loção: a solução de monômero é neutralizada pelo ácido acrílico através de solução de hidróxido de sódio e, em seguida, é adicionada uma pequena quantidade de acrilamida. Em um balão de reação de 250mL, adicione solução de monômero e dodecilsulfonato de sódio, mexa e misture uniformemente. Ao mesmo tempo, aplicar nitrogênio e desoxigenar por 20min, e adicionar agente redutor, emulsificante, solvente e oxidante. O sistema foi aquecido a 45 graus e a polimerização foi completada após 4 horas. Quando a temperatura subir para uma certa quantidade de água, pare a reação. Finalmente, a solução reacional é filtrada e seca para obter o produto em pó (PAA Na).
É amplamente utilizado. Usando sua propriedade de viscosidade e espessamento, a solução aquosa deste produto é amplamente utilizada como adesivo à base de água, agente de viscosidade e espessante para loções, plásticos e borracha. No acabamento de tecidos, é utilizado como agente de ligação e pegajosidade para flocagem, tratamento à prova d'água, estamparia e tingimento, colagem unilateral de carpetes e tecidos não{3}}tecidos.
É utilizado como adesivo e espessante em cosméticos e medicamentos. Sua coesão pode ser usada como inibidor de incrustações para tratamento de água em caldeiras e outros tratamentos de água, o que pode inibir a formação de incrustações como carbonato de cálcio e sulfato de cálcio.
Também é utilizado como acelerador de clarificação de licores de açúcar, bebidas e fontes de água encanada; Acelerador de precipitação para refino de água salgada na indústria de soda eletrolítica;
Agente de recuperação de proteínas de águas residuais da indústria alimentícia, etc. Sua dispersibilidade pode ser usada como agente de fabricação de papel, dispersante de pigmentos, dispersante de pesticidas, etc.
Pode ser usado como adesivo para fabricação de papel, solvente adesivo para fundição, agente formador de filme fluorescente para lâmpadas fluorescentes e lâmpadas de mercúrio.
Quando usado como aditivo alimentar, pode interagir com a proteína como eletrólito para alterar a estrutura da proteína, aumentar a viscoelasticidade dos alimentos e melhorar a adesão da proteína na farinha;
É usado para pães, bolos, latas, sorvetes, molhos, sucos de frutas, etc. Também tem efeitos de espessamento, dispersão, estabilidade, retenção de água, preservação de frescor, etc.
Também pode ser utilizado como matéria-prima de resina superabsorvente e como condicionador de solo.
A solução de poliacrilato de sódio é um material transformador com aplicações-de longo alcance em todos os setores. Sua capacidade de absorver, reter e liberar água revolucionou os cuidados pessoais, a agricultura e a gestão ambiental. Embora persistam desafios relacionados com a biodegradabilidade e a poluição por microplásticos, a investigação em curso sobre alternativas sustentáveis e materiais inteligentes oferece soluções promissoras. À medida que as indústrias priorizam a conservação da água e a circularidade, o poliacrilato de sódio continuará a desempenhar um papel vital na definição de um futuro-eficiente em termos de recursos. Ao equilibrar a inovação com a gestão ambiental, este polímero notável pode impulsionar o progresso em direção a um mundo mais sustentável.
Perguntas frequentes
Para que é usado o poliacrilato de sódio?
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Algumas aplicações incluem espessantes, floculantes, dispersantes e agentes redutores de arrasto. Os poliacrilatos também são usados como adesivos ou revestimentos ecológicos. Além disso, o poliacrilato de sódio é usado em fraldas de papel e roupas de máxima absorção como material absorvente.
Como fazer gel com poliacrilato de sódio?
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Processo para preparação de gel de poliacrilato de sódio, caracterizado por compreender o tratamento do poli-acrilato de sódio com água na proporção de 1 a 10 g/l. de água por um tempo entre 1 e 300 segundos e a uma temperatura entre-entre 10 e 40 graus C, para obter o gel.
Quais são as desvantagens do poliacrilato de sódio?
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Pequenas partículas de poliacrilato de sódio, se inaladas, podem irritar as vias respiratórias e causar irritação pulmonar com exposição prolongada. O processo de fabricação pode criar contaminantes como o ácido acrílico, que está associado a queimaduras na pele, lesões oculares e corrosão da pele.
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