O ácido poliacrílico é um polímero único com alta capacidade de absorção de água. Este composto é biologicamente inerte, por isso é amplamente utilizado na fabricação de produtos de higiene e cosméticos, além de material auxiliar na medicina. Os poliacrilatos (sais ácidos), que possuem propriedades físicas e mecânicas melhoradas, têm um escopo ainda mais amplo.
Descrição
O ácido poliacrílico é uma substância macromolecular, cuja unidade monomérica é o composto CH2=CH−COOH (ácido acrílico ou propenoico, etenocarboxílico). Este polímero não tem toxicidade, boa solubilidade em água e alta resistência a álcalis.
A fórmula química do ácido poliacrílico é (C2H3COOH) . A fórmula estrutural do composto é mostrada na figura abaixo.
O ácido poliacrílico é um poliácido fraco típico. Suas macromoléculas possuem grupos funcionais que têm a capacidade deà dissociação eletrolítica. Aparece como um líquido âmbar claro ou pó granulado branco.
Propriedades
As principais propriedades físicas e químicas do ácido poliacrílico são:
- A temperatura na qual este polímero se torna sólido, ignorando a fase de cristalização (estado vítreo) - 106 °C.
- Ao aquecido, formam-se anidridos e, se a temperatura exceder 250 °C, inicia-se a reação de eliminação do dióxido de carbono do grupo carboxila - COOH, bem como a reticulação de macromoléculas, que leva à formação de polímeros de estrutura espacial e um aumento no grau de polimerização.
- Os sais deste polímero possuem maior estabilidade térmica. Esta propriedade é usada para produzir fibras enxertadas com ácido poliacrílico forte.
- Ao interagir com álcalis (C2H3COOH) forma sais, no reação com álcoois - ésteres.
- Após a polimerização em solventes, o polímero torna-se duro e quebradiço e mantém essas qualidades mesmo a uma temperatura de 240 °C.
- Quando álcoois de baixo peso molecular reagem com este ácido, são obtidos ésteres de diferentes estruturas espaciais.
- Uma mudança acentuada nas propriedades do polímero ocorre em um grau muito baixo de conversão de grupos funcionais (apenas 0,1% de etilenoglicol é necessário para reticular moléculas com massa de 50 kDa).
Uma das propriedades de uma solução aquosa de ácido poliacrílico é que quandoum aumento no peso molecular de um determinado polímero também aumenta a viscosidade da solução, que está associada ao crescimento de macromoléculas e seu efeito sobre a água. Ao mesmo tempo, a viscosidade da solução não depende da tensão de cisalhamento aplicada e é um valor constante em uma ampla faixa de medição, em contraste com outros polímeros polieletrólitos. Quando a acidez da solução muda, as fibras de ácido poliacrílico sofrem contração ou alongamento como resultado da conversão de energia química em energia mecânica.
Solubilidade
(C2H3COOH) dissolve-se bem nas seguintes substâncias:
- água;
- dióxido de dietileno;
- álcool metílico e etílico;
- amida do ácido fórmico;
- dimetilformamida.
A solução aquosa de ácido poliacrílico tem um efeito polieletrólito (capaz de dissociação eletrolítica), que aumenta linearmente com o aumento do grau de neutralização.
A substância é insolúvel em compostos como:
- monômero de ácido acrílico;
- acetona;
- etoxietano;
- hidrocarbonetos.
Com soluções catiônicas e surfactantes, a substância pode formar sais insolúveis.
Receber
A síntese do ácido poliacrílico é realizada por polimerização do monômero. A reação ocorre em meio aquoso, onde é adicionado um agente de reticulação, ou em solventes orgânicos. A mistura é geralmente realizada em um reator de pás e a superfície do equipamentoresfriado a 70 °C com refrigerante líquido. O produto final é um gel - um polímero hidrofílico que absorve ativamente a umidade.
Uma solução aquosa ácida mais estável pode ser obtida pela ação do peróxido de hidrogênio e pela adição de uma pequena quantidade de para-diidroxibenzeno com tioglicolato de sódio, utilizado para controlar o peso molecular. O produto final da reação é usado em odontologia.
Aplicação de ácido poliacrílico
Este polímero é mais amplamente utilizado como superabsorvente (para capturar e reter líquidos) em enchimentos de fraldas para bebês e adultos, absorventes higiênicos, fraldas descartáveis e outros produtos similares.
Outras áreas onde o ácido poliacrílico é usado são:
- agricultura é um material para melhoramento do solo;
- indústria - estabilizantes e floculantes de soluções coloidais;
- curtimento e produção têxtil - substâncias para reduzir a eletrificação na confecção de couros e produção de fibras;
- eletrônica - componente de conexão em baterias de íons de lítio;
- industrial - em sistemas de refrigeração e ar condicionado como inibidor de depósitos e componente de homogeneidade (usinas de energia, refinarias de aço e petróleo, fertilizantes).
Esta substância também é usada como aditivo na produção de filmes que melhoram sua capacidade de coloração e aderênciacom outros materiais.
Medicina
Ácido e seus sais são usados na medicina para os seguintes propósitos:
- transportador de substâncias ativas;
- um componente de pomadas hemostáticas, materiais tecidos e não tecidos usados para queimaduras e inflamações para acelerar a cicatrização de feridas;
- ligante em materiais de obturação em odontologia.
A vantagem deste material é que ele é biologicamente inerte e pode ser usado em conjunto com compostos bioativos (enzimas, antibióticos, fatores de crescimento, etc.).
Poliacrilatos
Sais de ácido poliacrílico são polímeros de ésteres deste composto. Na aparência, eles se assemelham a parafinas. Eles são caracterizados pelas seguintes propriedades:
- resistência a álcalis e ácidos diluídos, luz e oxigênio;
- decomposição com soluções alcalinas é observada a uma temperatura de 80–100 °C, com a formação de ácido poliacrílico;
- quando aquecidos acima de 150 °C, sofrem destruição térmica, são liberados moléculas de poliacrilato, monômero (cerca de 1%) e produtos voláteis;
- poliacrilatos são altamente solúveis em monômeros, éteres, hidrocarbonetos e acetona.
Sais de ácido poliacrílico são produzidos por polimerização em emulsão ou suspensão, em pequena escala de produção por polimerização em bloco.
Uso de poliacrilatos
Estes compostos são usados na produção dos seguintes materiais:
- vidro orgânico;
- vários filmes;
- fibras sintéticas;
- materiais de pintura (esm altes, vernizes, resinas);
- composições adesivas e impregnantes (emulsões) para tecidos, papel, couro, madeira.
Os vernizes à base de poliacrilatos têm alta performance:
- alta adesão a superfícies metálicas e porosas;
- boas qualidades decorativas;
- água, UV, clima, resistente a álcalis;
- preservação a longo prazo das propriedades decorativas (brilho e elasticidade) - até 10 anos.
São usados para tingir produtos como:
- carros, aeronaves e outros equipamentos;
- metal sortido;
- plásticos;
- produtos de impressão;
- produtos da indústria eletrônica;
- indústria alimentícia (produção de latas).
Poliacrilato de sódio
O poliacrilato de sódio é muito solúvel em água e não altera sua estrutura mesmo a 240 °C. Este composto é usado na preparação de soluções frescas ou salinas para reduzir sua viscosidade. O poliacrilato de sódio é capaz de emulsificar microcristais, microareias de carbonatos, sulfatos e fosfatos.
A substância é utilizada nas seguintes indústrias:
- indústria petrolífera - preparação do fluido de perfuração;
- indústria química - fabricaçãodetergentes, neve artificial e também como espessante para tintas e vernizes;
- agricultura - produção de fertilizantes;
- indústria de papel e celulose - fabricação de guardanapos, papel higiênico;
- fabricação de louças sanitárias.
Os fluidos de perfuração formulados com este composto apresentam os seguintes benefícios:
- baixa densidade;
- finidade;
- boa solubilidade ácida necessária ao perfurar;
- resistente a altas temperaturas (até 240°C);
- segurança ambiental.
Cosmetologia
Na indústria cosmética, o poliacrilato de sódio é utilizado como espessante na fabricação de produtos como:
- laca;
- gel de banho;
- cremes;
- shampoo;
- máscaras faciais;
- espuma de banho.
A singularidade das propriedades deste suplemento reside no facto de cada partícula mais pequena de poliacrilato de sódio inchar na água e criar uma sensação de aveludado e suavidade na pele. Como a substância possui uma estrutura elastomérica semelhante ao silicone, é um bom agente de texturização. As vantagens dos cosméticos com sua adição é que eles não ficam pegajosos, podem dar um resultado fosco ou acetinado. Alguns fabricantes adicionam poliacrilato de sódio aos cosméticos coloridos.
