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Solution de polyacrylate de sodium, formule chimique (C3H3NaO2) n, est un nouveau matériau polymère fonctionnel et un produit chimique important. Le produit solide est un bloc ou une poudre blanche ou jaune clair, et le produit liquide est un liquide visqueux incolore ou jaune clair. Il est insoluble dans l'éthanol, l'acétone et d'autres solvants organiques. Il ne se décomposera pas lorsqu'il sera chauffé à 300 degrés. La viscosité longue durée change très peu et n'est pas facile à corrompre. Facilement affectée par les acides et les ions métalliques, la viscosité diminue. Rencontre avec des ions métalliques divalents et supérieurs (tels que l'aluminium, le plomb, le fer, le calcium, le magnésium, le zinc) pour former son sel insoluble, provoquant une réticulation moléculaire-et une précipitation de gel. Il est préparé à partir d’acide acrylique et de ses esters par polymérisation en solution aqueuse. Inodore, soluble dans une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium, précipité dans l'hydroxyde de calcium, l'hydroxyde de magnésium et d'autres solutions aqueuses. Il est souvent utilisé comme agent de traitement de l'eau, raffinage de la saumure et épaississement du latex, ainsi que comme épaississant et émulsification des aliments.
Le polyacrylate de sodium (ASAP) est un composé polymère qui possède à la fois des groupes hydrophiles et hydrophobes, avec un poids moléculaire relatif allant de plusieurs centaines à plusieurs millions. Sa structure moléculaire unique lui confère d'excellentes propriétés d'absorption d'eau, de dispersibilité, d'épaississement et de formation de film-, ce qui en fait un matériau clé pour les applications interdisciplinaires.
L'utilisation du polyacrylate de sodium est étroitement liée à son poids moléculaire, et différentes plages de poids moléculaires correspondent à des caractéristiques fonctionnelles très différentes :
1.1 Faible poids moléculaire (1 000-5 000)
Dispersant : Dans le traitement de l'eau industrielle, le polyacrylate de sodium de faible poids moléculaire forme une structure de chaîne soluble en chélatant les ions calcium et magnésium, empêchant ainsi le tartre des équipements. Par exemple, son ajout à la tour de refroidissement d'une centrale électrique peut multiplier par trois la durée de vie de l'équipement et empêcher la formation de nouveau tartre dans la bouilloire pendant trois mois.
Aide au lavage : En tant qu'alternative écologique au tripolyphosphate de sodium, sa capacité à disperser les particules de saleté peut améliorer le pouvoir nettoyant des tensioactifs anioniques, tout en possédant également une résistance à l'eau dure et aux températures élevées, avec un taux de biodégradation de plus de 90 %.
Recyclage des métaux : Dans le traitement des eaux usées de galvanoplastie, le recyclage des ressources est obtenu en adsorbant des ions métalliques.
1.2 Poids moléculaire moyen (10 ⁴ -10 ⁶)
Épaississant : dans l'industrie alimentaire, un ajout de 0,1 % peut donner un goût de yaourt faible en gras-comparable à celui des produits entiers et augmenter la densité de la gelée de konjac de 40 %. Dans le domaine cosmétique, sa capacité à réguler la viscosité de la lotion facilite l'application de la texture de la crème pour le visage et peut former un film hydratant pour retenir l'eau.
Agent floculant : Dans le traitement des eaux usées, il forme des sédiments floculants en adsorbant les particules en suspension, permettant ainsi une purification rapide des eaux usées. Par exemple, dans la production d’alumine, l’efficacité de séparation des boues rouges peut être augmentée de 60 %.
Support de médicament : en tant que substrat de formulation à libération prolongée-, il contrôle le taux de libération du médicament, garantissant ainsi que l'effet antihypertenseur dure 24 heures et réduisant le nombre de fois où les patients prennent des médicaments.
1.3 Poids moléculaire élevé (10 ⁶ -10 ⁷)
Résine hautement absorbante : capable d'absorber jusqu'à 500 fois son propre poids d'eau, largement utilisée dans les produits d'hygiène tels que les couches pour bébés et les serviettes hygiéniques. Des expériences dans les champs de coton du Xinjiang ont montré que son utilisation comme agent de rétention d'eau dans le sol peut réduire l'irrigation de 30 % tout en augmentant le rendement de 20 %.
Production de neige artificielle : la fausse neige formée par-polyacrylate de sodium réticulé est utilisée pour les stations de ski et la construction de scènes de cinéma, et ses caractéristiques d'absorption et d'expansion de l'eau peuvent simuler la qualité réelle de la neige.
Pansement médical : en tant que pansement anti-infectieux, il peut absorber l'exsudat de la plaie et prévenir la suppuration, tout en favorisant la régénération des cellules épidermiques.
Applications intersectorielles prises en charge par des performances de base
Les quatre propriétés fondamentales du polyacrylate de sodium - absorption d'eau, dispersibilité, épaississement et film-formant - en font un matériau de base indispensable dans divers domaines.
Absorption d'eau : des produits d'hygiène à l'économie d'eau agricole-
Produits sanitaires : les couches pour bébés peuvent absorber jusqu'à 500 fois leur propre poids et maintenir 85 % d'absorption d'eau sous pression, dépassant de loin la pâte de bois traditionnelle.
Rétention d'eau agricole : après une application sur un sol sableux, une couche d'eau à libération lente-peut se former, ce qui augmente le taux de survie des plants de maïs de 60 % à 92 %.
Domaine médical : en tant que composant de larmes artificielles, soulage les symptômes du syndrome de l'œil sec ; Utilisé pendant une intervention chirurgicale pour absorber les fluides corporels et réduire le risque d’infection.
Dispersion : de l’eau recyclée industrielle à l’extraction pétrolière
Traitement de l'eau : dans le système de circulation de climatisation, il peut augmenter l'efficacité de l'échange thermique de 25 % et réduire la consommation d'énergie de 18 %.
Extraction du pétrole : en tant qu'agent de déplacement du pétrole, l'utilisation de la technologie des particules viscoélastiques a augmenté la production quotidienne des anciens champs pétrolifères de 87,5 % et prolongé de trois fois les cycles de maintenance des équipements.
Fabrication de céramique : En tant qu'agent réducteur d'eau, il augmente la résistance au séchage de la carrosserie de 40 % et réduit les fissures de cuisson.
Épaississement : de l’agroalimentaire à l’industrie du revêtement
Industrie alimentaire : Dans la panification, l'extensibilité de la pâte peut être augmentée de 30 % et le volume du pain cuit peut être augmenté de 15 %. Dans la production de confiture, pour éviter la formation de couches et la sédimentation, la durée de conservation est prolongée jusqu'à 12 mois.
Industrie du revêtement : améliorez de 50 % les performances anti-pelage des revêtements muraux et maintenez une viscosité stable dans la plage de température de -10 degrés à 60 degrés.
Dans le domaine des produits chimiques quotidiens, son ajout au shampoing permet d'augmenter la douceur des cheveux de 40 % et de faciliter leur rinçage.
Propriétés filmogènes : des cosmétiques aux emballages pharmaceutiques
Cosmétiques : en tant que matériau de base du masque facial, il peut transporter 10 fois son propre poids d'essence et éviter les gouttes. Formez un film respirant dans la crème solaire pour augmenter la valeur SPF de 20 %.
Emballage pharmaceutique : en tant que substrat de médicament à libération prolongée-, il contrôle le taux de libération du médicament pour garantir que l'efficacité des patchs de nitroglycérine dure 12 heures.
Conservation des aliments : La formation d'un film antibactérien dans les emballages de viande prolonge la durée de conservation de 3 jours et maintient plus de 90 % de fraîcheur et de tendreté de la viande.
L'application du polyacrylate de sodium a pénétré dans divers domaines de l'économie nationale et a démontré son potentiel dans les technologies émergentes
Industrie alimentaire : équilibrer santé et goût
Aliments faibles en calories : L'ajout de 0,1 % de polyacrylate de sodium aux produits konjac peut réduire les calories de 50 % tout en conservant une texture dense.
Amélioration des produits à base de nouilles : Après l'avoir ajouté aux nouilles, le temps de cuisson est prolongé à 15 minutes et le taux de casse est réduit à moins de 1 %.
Produits laitiers stables : empêchent la précipitation du lactosérum dans le yaourt, rendent la texture plus uniforme et augmentent le taux de survie des probiotiques de 30 %.
Domaine médical : applications innovantes de la biocompatibilité
Soins des plaies : en tant que pansement hydrogel, il peut absorber l'exsudat de la plaie et libérer des ions d'argent, réduisant ainsi le taux d'infection à moins de 2 %.
Administration du médicament : dans les comprimés d'insuline à libération prolongée-, le taux de libération du médicament est contrôlé afin de réduire les fluctuations de la glycémie de 40 %.
Ingénierie organisationnelle : en tant que matériau d’échafaudage de bio-impression 3D, il favorise l’adhésion et la prolifération cellulaire, offrant ainsi des possibilités de fabrication d’organes artificiels.
Domaine de la protection de l'environnement : matériaux clés pour les technologies vertes
Traitement des eaux usées : Dans les eaux usées d'impression et de teinture, le taux d'élimination de la DCO peut être augmenté jusqu'à 95 % et la chromaticité peut être réduite à moins de 50 fois.
Assainissement des sols : Dans les sols contaminés par des métaux lourds, les ions plomb et cadmium sont fixés par chélation, réduisant ainsi l'absorption par les plantes de 80 %.
Purification de l'air : en tant qu'adsorbant, il peut éliminer 90 % du formaldéhyde de l'air et a une efficacité de régénération supérieure à 85 %.
Technologies émergentes : explorateurs dans des domaines pionniers
Électronique flexible : en tant que matériau électrolytique, il augmente la densité énergétique des supercondensateurs à 10 Wh/kg et a une durée de vie du cycle de décharge de charge de plus de 100 000 fois.
Intelligence artificielle : en tant que capteur tactile intégré à la peau du robot, il peut détecter une minuscule pression de 0,1 N avec un temps de réponse inférieur à 10 ms.
Aérospatiale : en tant que matériau à changement de phase, il peut atteindre une plage de fluctuation de température inférieure à ± 2 degrés et une réduction de poids de 30 % dans les systèmes de contrôle thermique des satellites.
La quantité maximale de polyacrylate de sodium ajoutée est de 0,2 % selon les dispositions des variétés supplémentaires GB2760-19962000. La quantité de polyacrylate de sodium dépend des différents types d'aliments, de la qualité des matières premières, des formules et des processus de production. Par conséquent, il est nécessaire de déterminer la quantité optimale par des expériences. En particulier, faites attention au malentendu selon lequel plus vous prenez de grammes, meilleur est l'effet. Le montant de référence est généralement de 0,02 % à 0,1 %.
Comparé à d'autres épaississants, le polyacrylate de sodium présente l'avantage le plus significatif d'une efficacité d'épaississement élevée. Sa viscosité est environ 15 à 20 fois supérieure à celle de la carboxyméthylcellulose de sodium (CMC) et de l'alginate de sodium. Son inconvénient est qu’il présente une mauvaise résistance au sel et à l’eau dure. Sa solubilité et sa viscosité diminueront dans l’eau salée et l’eau dure. Il est donc préférable d’utiliser de l’eau douce pour la dissoudre lors de l’application et la séparer du sel. Si l’eau dure ne peut être utilisée qu’en raison de conditions limitées, un épaississant résistant à l’eau dure peut être utilisé.
Préparation desolution de polyacrylate de sodium:
1. Ajoutez tour à tour de l'eau désionisée et 34 kg d'isopropanol d'agent de transfert de chaîne dans le réacteur et chauffez-les à 80 ~ 82 degrés. Ajouter 14 kg de persulfate d'ammonium et 170 kg de solution aqueuse d'acide acrylique monomère (eau déminéralisée) par goutte à goutte. Après égouttage, la réaction dure 3h. Refroidir à 40 degrés, ajouter une solution aqueuse de NaOH à 30 %, neutraliser à pH 8,0 ~ 9,0 et évaporer l'isopropanol et l'eau pour obtenir un produit liquide. Le séchage par pulvérisation est utilisé pour obtenir le produit solide acide acrylique ou acrylate, qui réagit avec l'hydroxyde de sodium pour obtenir un monomère d'acrylate de sodium. Les alcools sous-produits sont éliminés. Après concentration et ajustement du pH, le monomère est polymérisé avec du persulfate d'ammonium comme catalyseur pour obtenir un monomère d'acrylate de sodium, qui est polymérisé avec de l'acide acrylique et de l'hydroxyde de sodium, puis polymérisé en polyacrylate de sodium sous la catalyse du persulfate d'ammonium. Ajoutez du polyacrylate de sodium avec un poids moléculaire relatif de 1 000 à 3 000 dans le réacteur, préparez une solution aqueuse à 30 %.
2. Méthode de polymérisation : ajoutez une certaine quantité d'eau désionisée dans un flacon à quatre cols de 500 ml équipé d'un agitateur, d'un condenseur à reflux, d'un thermomètre et d'un entonnoir, puis ajoutez l'agent de transfert de chaîne bisulfite de sodium (la quantité représente 4,5 % de la masse du système), remuez et dissolvez, chauffez jusqu'à 65 degrés et commencez à laisser tomber la solution aqueuse de persulfate d'ammonium monomère d'acide acrylique et d'initiateur. La fraction massique de l'acide acrylique monomère représente 30 % du système et la fraction massique du persulfate d'ammonium représente 0,06 % du système. Le temps de chute est de 3h, et la température est maintenue pendant 3h après la chute. Neutraliser avec une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium à 30 % jusqu'à un pH de 7 à 7,5 pour obtenir un poids moléculaire incolore, visqueux et de faible poids moléculaire.solution de polyacrylate de sodium.
3. Polymérisation de la lotion : la solution monomère est neutralisée par l'acide acrylique à travers une solution d'hydroxyde de sodium, puis une petite quantité d'acrylamide est ajoutée. Dans un flacon de réaction de 250 ml, ajoutez la solution de monomère et le dodécylsulfonate de sodium, remuez-les et mélangez-les uniformément. En même temps, appliquez de l'azote et désoxygénez pendant 20 minutes, puis ajoutez un agent réducteur, un émulsifiant, un solvant et un oxydant. Le système a été chauffé à 45 degrés et la polymérisation a été achevée au bout de 4 heures. Lorsque la température atteint une certaine quantité d'eau, arrêtez la réaction. Enfin, la solution réactionnelle est filtrée et séchée pour obtenir un produit en poudre (PAA Na).
Il est largement utilisé. Grâce à sa propriété de viscosité et d'épaississement, la solution aqueuse de ce produit est largement utilisée comme adhésif à base d'eau, agent de viscosité et épaississant pour les lotions, le plastique et le caoutchouc. Dans la finition des tissus, il est utilisé comme agent de liaison et agent collant pour le flocage, le traitement imperméable, l'impression et la teinture, l'encollage d'un côté des tapis et des tissus non tissés -.
Il est utilisé comme adhésif et épaississant en cosmétique et en médecine. Sa cohésion peut être utilisée comme inhibiteur de tartre pour le traitement de l'eau dans les chaudières et autres traitements de l'eau, ce qui peut inhiber la formation de tartre tel que le carbonate de calcium et le sulfate de calcium.
Il est également utilisé comme accélérateur de clarification pour les liqueurs sucrées, les boissons et les sources d'eau du robinet ; Accélérateur de précipitation pour le raffinage de l’eau salée dans l’industrie de la soude électrolytique ;
Agent de récupération des protéines des eaux usées de l'industrie alimentaire, etc. Sa dispersibilité peut être utilisée comme agent de fabrication du papier, dispersant de pigments, dispersant de pesticides, etc.
Il peut être utilisé comme adhésif pour la fabrication du papier, solvant adhésif pour le moulage, agent filmogène fluorescent pour lampe fluorescente et lampe au mercure.
Lorsqu'il est utilisé comme additif alimentaire, il peut interagir avec les protéines comme électrolyte pour modifier la structure des protéines, améliorer la viscoélasticité des aliments et améliorer l'adhésion des protéines dans la farine ;
Il est utilisé pour le pain, les gâteaux, les canettes, les glaces, les produits en sauce, les jus de fruits, etc. Il a également des effets d'épaississement, de dispersion, de stabilité, de rétention d'eau, de préservation de la fraîcheur, etc.
Il peut également être utilisé comme matière première de résine super absorbante et comme amendement du sol.
La solution de polyacrylate de sodium est un matériau transformateur avec des applications-d'une grande portée dans tous les secteurs. Sa capacité à absorber, retenir et libérer l’eau a révolutionné les soins personnels, l’agriculture et la gestion de l’environnement. Alors que les défis liés à la biodégradabilité et à la pollution microplastique persistent, la recherche en cours sur des alternatives durables et des matériaux intelligents offre des solutions prometteuses. Alors que les industries accordent la priorité à la conservation de l'eau et à la circularité, le polyacrylate de sodium continuera à jouer un rôle essentiel dans l'élaboration d'un avenir -efficace en ressources. En équilibrant innovation et gestion de l’environnement, ce polymère remarquable peut favoriser le progrès vers un monde plus durable.
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