WikiDer > Полиакриламид

Polyacrylamide
Полиакриламид
Полиакриламид.svg
Имена
Название ИЮПАК
поли (2-пропенамид)
Идентификаторы
ChemSpider
  • никто
ECHA InfoCard100.118.050 Отредактируйте это в Викиданных
UNII
Характеристики
(C3ЧАС5НЕТ)п
Если не указано иное, данные для материалов приведены в их стандартное состояние (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
☒N проверять (что проверитьY☒N ?)
Ссылки на инфобоксы

Полиакриламид (ИЮПАК поли (2-пропенамид) или же поли (1-карбамоилэтилен), сокращенно PAM) является полимер (-CH2CHCONH2-) сформированный из акриламид субъединицы. Его можно синтезировать как простую линейно-цепную структуру или сшитый, обычно используя N,N'-метиленбисакриламид. В сшитой форме возможность присутствия мономера еще больше снижается. Он хорошо впитывает воду, образует мягкую гель при гидратации используется в таких приложениях, как электрофорез в полиакриламидном геле, а также могут называться призрачными кристаллами при сшивании, а также при производстве мягких контактные линзы. В форме прямой цепи он также используется как загуститель и приостановка агент. Совсем недавно он использовался как подкожный наполнитель для эстетической хирургии лица (см. Аквамид).

Физико-химические свойства

Линейный полиакриламид - водорастворимый полимер. Обычно это неионный полимер, но из-за гидролиза некоторых амидных групп они могут превращаться в карбоксильные группы, придающие полиакриламиду некоторые слабые анионные свойства.

Использование полиакриламида

Одно из самых распространенных применений полиакриламида - флокулировать твердые вещества в жидкости. Этот процесс применяется к очистка водыи такие процессы, как изготовление бумаги и трафаретная печать. Полиакриламид может поставляться в порошковой или жидкой форме, причем жидкая форма подразделяется на подкатегории растворных и эмульсионных полимеров. Хотя эти продукты часто называют полиакриламидами, многие из них на самом деле являются сополимеры из акриламид и один или несколько других химических веществ, таких как акриловая кислота или его соль. Основным следствием этого является придание «модифицированному» полимеру особого ионный персонаж.

Другое распространенное использование полиакриламида и его производных - это подземные разработки, такие как повышение нефтеотдачи пластов. Водные растворы с высокой вязкостью могут быть получены с низкими концентрациями полиакриламидных полимеров, и их можно закачивать для улучшения экономических показателей обычного заводнения.

Линейная форма кондиционирования почвы была разработана в 1950-х гг. Компания Monsanto и продавалась под торговой маркой Крилий. Технология кондиционирования почвы была представлена ​​на симпозиуме «Улучшение структуры почвы», состоявшемся в Филадельфии, штат Пенсильвания, 29 декабря 1951 года. Технология была тщательно задокументирована и была опубликована в июньском выпуске журнала за 1952 год. Почвоведение, том 73, июнь 1952 г., посвященный полимерным почвенным кондиционерам.

Первоначальная формулировка Крилий было трудно использовать, потому что он содержал кальций, который сшивал линейный полимер в полевых условиях. Даже при сильной маркетинговой кампании Крилий был оставлен Monsanto.

Спустя 34 года журнал Почвоведение хотел обновить технологию кондиционирования почвы и опубликовал еще один специальный выпуск о полимерном кондиционере почвы и особенно о линейном водорастворимом анионном полиакриламиде в выпуске за май 1986 года, том 141, номер 5.

Предисловие, написанное Артур Уоллес из UCLA и Шелдон Д. Нельсон из BYU заявлено частично:

Новые водорастворимые почвенные кондиционеры можно при использовании в соответствии с установленными процедурами:

  1. увеличивают поровое пространство в почвах, содержащих глину
  2. увеличить проникновение воды в почвы, содержащие глину
  3. предотвращать образование корки в почве
  4. остановить эрозию и сток воды
  5. сделать рыхлую почву, которую легко возделывать
  6. ускорить высыхание почвы после дождя или полива, чтобы почву можно было быстрее обработать

Следовательно, они переводятся в

  1. более сильные, крупные растения с более обширной корневой системой
  2. более раннее прорастание семян и созревание урожая
  3. более эффективное использование воды
  4. более легкое удаление сорняков
  5. больше отклика на удобрения и новые сорта сельскохозяйственных культур
  6. меньше болезней растений, связанных с плохой аэрацией почвы
  7. снижение энергозатрат на обработку почвы

Сшитая форма, удерживающая воду, часто используется в садоводстве и сельском хозяйстве под торговыми названиями, такими как Broadleaf P4, Swell-Gel и так далее.

Анионная форма линейного водорастворимого полиакриламида часто используется в качестве кондиционера почвы на сельскохозяйственных землях и строительные площадки за борьба с эрозией, чтобы защитить качество воды поблизости реки и ручьи.[1]

Полимер также используется для изготовления игрушек Gro-Beast, которые расширяются при помещении в воду, таких как игрушки Пришельцы из пробирки. Точно так же абсорбирующие свойства одного из его сополимеров могут использоваться в качестве добавки к порошку для тела.

Ионная форма полиакриламида играет важную роль в питьевой водоочистная промышленность. Соли трехвалентных металлов, например хлорид железа и хлорид алюминия, соединены длинными полимерными цепями полиакриламида. Это приводит к значительному увеличению флокуляция ставка. Это позволяет очистка воды растения, чтобы значительно улучшить удаление общего органического содержания (TOC) из сырой воды.

Полиакриламид также часто используется в молекулярной биологии в качестве среды для электрофореза белков и нуклеиновых кислот по методике, известной как СТРАНИЦА.

Он также был использован при синтезе первых Жидкость Богера.

Лаборатории молекулярной биологии

Полиакриламид впервые был использован в лабораторных условиях в начале 1950-х годов. В 1959 году группы Дэвиса и Орнштейна[2] и Раймонда и Вайнтрауба[3] независимо опубликовано об использовании электрофорез в полиакриламидном геле отделить заряженные молекулы.[3] Этот метод широко распространен сегодня и остается распространенным протокол в молекулярная биология лаборатории.

Акриламид находит множество других применений в лабораториях молекулярной биологии, включая использование линейного полиакриламида (LPA) в качестве перевозчик, что способствует осаждению небольших количеств ДНК. Многие поставщики лабораторий продают LPA для этих целей.[4]

Другое использование

Большая часть акриламида используется для производства различных полимеров.[5][6] В 1970-х и 1980-х годах эти полимеры чаще всего использовались при очистке воды.[7] Дополнительные области применения включают в себя связующие, загустители или флокулянты в растворах, цементе, очистке сточных вод, составах пестицидов, косметике, производстве сахара, предотвращении эрозии почвы, переработке руды, упаковке пищевых продуктов, пластмассовых изделиях и производстве бумаги.[5][8] Полиакриламид также используется в некоторых почва.[5] Еще одно применение полиакриламида - это химический промежуточный продукт при производстве N-метилолакриламида и N-бутоксиакриламида.[8]В нефтегазовой промышленности производные полиакриламида, особенно их сополимеры, оказывают существенное влияние на нетрадиционную добычу и гидроразрыв пласта. В качестве неионного мономера он может сополимеризоваться с анионным, например, акриловой кислотой, и катионным мономером, таким как диаллилдиметиламмонийхлорид (DADMAC), и в результате получается сополимер, который может иметь различную совместимость в различных применениях.

Кондиционер почвы

Основными функциями полиакриламидных кондиционеров почвы являются повышение рыхлости, аэрации и пористости почвы, а также уменьшение уплотнения, запыленности и стекания воды. Вторичные функции заключаются в увеличении силы роста растений, цвета, внешнего вида, глубины укоренения и всхожести семян при одновременном снижении потребности в воде, болезней, эрозии и затрат на содержание. Для этого используется FC 2712.

Стабильность

В разбавленном водном растворе, который обычно используется для Повышение нефтеотдачи В областях применения полиакриламидные полимеры подвержены химическому, термическому и механическому разрушению. Химическое разложение происходит, когда лабильный амидный фрагмент гидролизуется при повышенной температуре или pH, что приводит к выделению аммиака и оставшейся карбоксильной группы. Таким образом, степень анионности молекулы увеличивается. Термическое разложение виниловой основной цепи может происходить с помощью нескольких возможных радикальных механизмов, включая автоокисление небольших количеств железа и реакции между кислородом и остаточными примесями в результате полимеризации при повышенной температуре. Механическое разрушение также может быть проблемой при высоких скоростях сдвига, наблюдаемых в призабойной зоне скважины.

Экологические последствия

Были высказаны опасения, что полиакриламид, используемый в сельском хозяйстве, может загрязнять пищу акриламид, известный нейротоксин и канцероген.[9] Хотя сам полиакриламид относительно нетоксичен, известно, что коммерчески доступный полиакриламид содержит незначительные остаточные количества акриламида, оставшиеся от его производства, обычно менее 0,05%. ж / б.[10]

Кроме того, существуют опасения, что полиакриламид может деполимеризоваться с образованием акриламида. В исследовании, проведенном в 2003 г. Центральная научная лаборатория в Сэнд Хаттон, АнглияС полиакриламидом обращались так же, как и с пищей во время приготовления. Было показано, что эти условия не вызывают значительной деполимеризации полиакриламида.[11]

В исследовании, проведенном в 1997 г. Канзасский государственный университет, влияние условий окружающей среды на полиакриламид было протестировано, и было показано, что разложение полиакриламида при определенных условиях может вызывать высвобождение акриламида.[12] Экспериментальный план этого исследования, а также его результаты и их интерпретация были поставлены под сомнение.[13][14] и исследование 1999 г. Nalco Chemical Company не воспроизводил результаты.[15]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Стандарты строительных контрактов [1] «Стандартные спецификации штата Калифорния»
  2. ^ Дэвис и Орнштейн В архиве 2011-09-26 на Wayback Machine. Pipeline.com. Проверено 11 июня 2012.
  3. ^ а б Рейнольдс С., Вайнтрауб Л. (18 сентября 1959 г.). «Акриламидный гель в качестве поддерживающей среды для зонного электрофореза». Наука. 130 (3377): 711. Дои:10.1126 / science.130.3377.711. PMID 14436634. S2CID 7242716.
  4. ^ GenElute ™ -LPA от Sigma-Aldrich. biocompare.com
  5. ^ а б c Environment Canada; Министерство здравоохранения Канады (август 2009 г.). «Скрининговая оценка проблемы: 2-пропенамид (акриламид)». Окружающая среда и изменение климата Канада. Правительство Канады.
  6. ^ Управление по предотвращению загрязнения и токсичным веществам (сентябрь 1994 г.). «II. Производство, использование и тенденции» (простой текст). Резюме по химическому составу акриламида (отчет). Агентство по охране окружающей среды США. EPA 749-F-94-005a. Получено 30 ноября, 2013.
  7. ^ «Полиакриламид». Банк данных по опасным веществам. Национальная медицинская библиотека США. 14 февраля 2003 г. Структура потребления. CASRN: 9003-05-8. Получено 30 ноября, 2013.
  8. ^ а б Дотсон, GS (апрель 2011 г.). «Профиль кожи NIOSH (SK): акриламид [CAS № 79-06-1]» (PDF). Публикация DHHS (NIOSH) № 2011-139. Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
  9. ^ https://www.cdc.gov/niosh/docs/2011-139/pdfs/2011-139.pdf
  10. ^ Woodrow JE; Seiber JN; Миллер ГК. (23 апреля 2008 г.). «Высвобождение акриламида в результате облучения солнечным светом водных смесей полиакриламида и железа». Журнал сельскохозяйственной и пищевой химии. 56 (8): 2773–2779. Дои:10.1021 / jf703677v. PMID 18351736.
  11. ^ Ahn JS; Замок Л. (5 ноября 2003 г.). «Тесты на деполимеризацию полиакриламидов как потенциального источника акриламида в подогретой пище». Журнал сельскохозяйственной и пищевой химии. 51 (23): 6715–6718. Дои:10.1021 / jf0302308. PMID 14582965.
  12. ^ Смит EA; Prues SL; Oehme FW. (Июнь 1997 г.). «Экологическая деградация полиакриламидов. II. Влияние воздействия окружающей среды (вне помещений)». Экотоксикология и экологическая безопасность. 37 (1): 76–91. Дои:10.1006 / eesa.1997.1527. PMID 9212339. Архивировано из оригинал на 2016-04-20. Получено 2007-11-02.
  13. ^ Kay-Shoemake JL; Watwood ME; Lentz RD; Сойка RE. (Август 1998 г.). «Полиакриламид как источник органического азота для почвенных микроорганизмов с потенциальным воздействием на неорганический почвенный азот в сельскохозяйственных почвах». Биология и биохимия почвы. 30 (8/9): 1045–1052. Дои:10.1016 / S0038-0717 (97) 00250-2.
  14. ^ Gao JP; Lin T; Ван В; Yu JG; Юань SJ; Ван С.М. (1999). «Ускоренная химическая деструкция полиакриламида». Макромолекулярные симпозиумы. 144: 179–185. Дои:10.1002 / masy.19991440116. ISSN 1022-1360.
  15. ^ Ver Vers LM. (Декабрь 1999 г.). «Определение мономера акриламида в исследованиях разложения полиакриламида с помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии». Журнал хроматографической науки. 37 (12): 486–494. Дои:10.1093 / chromsci / 37.12.486. PMID 10615596.