Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Полиакриламид
Полиакриламид.svg
Имена
Название ИЮПАК
поли (2-пропенамид)
Идентификаторы
ChemSpider
  • никто
ECHA InfoCard100.118.050 Отредактируйте это в Викиданных
UNII
Характеристики
(C 3 H 5 НЕТ) n
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
☒N проверить  ( что есть   ?)проверитьY☒N
Ссылки на инфобоксы

Полиакриламид ( поли (2-пропенамид) IUPAC или поли (1-карбамоилэтилен) , сокращенно ПАМ) представляет собой полимер (-CH 2 CHCONH 2 -), образованный из субъединиц акриламида . Его можно синтезировать как простую линейно-цепную структуру или сшитую , обычно с использованием N , N' - метиленбисакриламида . В сшитой форме возможность присутствия мономера еще больше снижается. Он обладает высокой водопоглощением, образует мягкий гель при гидратации, используется в таких приложениях, как электрофорез в полиакриламидном геле., а также могут называться призрачными кристаллами при сшивании и при производстве мягких контактных линз . В форме с прямой цепью он также используется в качестве загустителя и суспендирующего агента. Совсем недавно он использовался в качестве подкожного наполнителя для эстетической хирургии лица (см. Аквамид ).

Физико-химические свойства [ править ]

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

Использование полиакриламида [ править ]

Одним из наиболее распространенных применений полиакриламида является флокуляция твердых частиц в жидкости. Этот процесс применяется к очистке воды и к таким процессам, как изготовление бумаги и трафаретная печать. Полиакриламид может поставляться в порошковой или жидкой форме, причем жидкая форма подразделяется на подкатегории растворного и эмульсионного полимера. Даже если эти продукты часто называют «полиакриламидом», многие из них на самом деле сополимеров из акриламида и одного или более других химических соединений, такие как акриловая кислота или ее соль. Основным следствием этого является придание «модифицированному» полимеру особого ионного характера.

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 для кондиционирования почвы была разработана в 1950-х годах компанией Monsanto и продавалась под торговой маркой Krilium . 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 выпуске журнала Soil Science за июнь 1952 года , том 73, июнь 1952 г., посвященный полимерным почвенным кондиционерам.

Первоначальный состав Krilium было трудно использовать, потому что он содержал кальций, который сшивал линейный полимер в полевых условиях. Даже несмотря на сильную маркетинговую кампанию, компания « Крилиум» отказалась от Monsanto.

Спустя 34 года журнал Soil Science захотел обновить технологию кондиционирования почвы и опубликовал еще один специальный выпуск, посвященный полимерному кондиционеру почвы и особенно линейному водорастворимому анионному полиакриламиду, в выпуске за май 1986 года, том 141, номер 5.

В предисловии, написанном Артуром Уоллесом из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе и Шелдоном Д. Нельсоном из УБЯ, частично говорилось:

Новые водорастворимые почвенные кондиционеры можно использовать 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 строительных площадках для борьбы с эрозией , чтобы защитить качество воды в близлежащих реках и ручьях. [1]

Полимер также используется для изготовления игрушек Gro-Beast, которые расширяются при помещении в воду, таких как Test Tube Aliens . 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 индустрии очистки питьевой воды . Соли трехвалентного металла, как хлорид железа и хлорид алюминия , соединяется с помощью длинных полимерных цепей полиакриламида. Это приводит к значительному увеличению скорости флокуляции . Это позволяет водоочистным сооружениям значительно улучшить удаление общего содержания органических веществ (ТОС) из сырой воды.

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

Он также использовался при синтезе первой жидкости Богера .

Лаборатории молекулярной биологии [ править ]

Полиакриламид впервые был использован в лабораторных условиях в начале 1950-х годов. В 1959 г. группы Дэвиса и Орнштейна [2] и Раймонда и Вайнтрауба [3] независимо друг от друга опубликовали информацию об использовании электрофореза в полиакриламидном геле для разделения заряженных молекул . [3] Этот метод широко применяется сегодня и остается обычным протоколом в лабораториях молекулярной биологии .

Акриламид имеет много других применений в лабораториях молекулярной биологии, включая использование линейного полиакриламида (LPA) в качестве носителя , который помогает в осаждении небольших количеств ДНК . Многие поставщики лабораторий продают LPA для этих целей. [4]

Другое использование [ править ]

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 горшках . [5] Другое использование полиакриламида - это промежуточный химический 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 [ править ]

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 прорастания семян при одновременном снижении потребности в воде, болезней, эрозии и затрат на содержание. Для этого используется FC 2712.

Стабильность [ править ]

В разбавленном водном растворе, который обычно используется для повышения нефтеотдачи пластов , полимеры полиакриламида 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.

Воздействие на окружающую среду [ править ]

Высказывались опасения, что полиакриламид, используемый в сельском хозяйстве, может загрязнять пищу акриламидом , известным нейротоксином и канцерогеном . [9] Хотя сам полиакриламид относительно нетоксичен, известно, что коммерчески доступный полиакриламид содержит незначительные остаточные количества акриламида, оставшиеся от его производства, обычно менее 0,05% мас. / Мас . [10]

Кроме того, существуют опасения, что полиакриламид может деполимеризоваться с образованием акриламида. В исследовании, проведенном в 2003 году в Центральной научной лаборатории в Санд-Хаттоне , Англия , с 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 году в Университете штата Канзас , было проверено влияние условий окружающей среды на полиакриламид, 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], а исследование 1999 года, проведенное компанией Nalco Chemical Company , не воспроизводило результаты. [15]

См. Также [ править ]

  • Аквамид
  • Хитозан
  • Рока-Хиль
  • Полиакрилат натрия , аналогичный материал

Ссылки [ править ]

  1. ^ Стандарты строительных контрактов [1] «Стандартные спецификации штата Калифорния»
  2. ↑ Дэвис и Орнштейн. Архивировано 26 сентября 2011 г. в Wayback Machine . Pipeline.com. Проверено 11 июня 2012.
  3. ^ a b Рейнольдс S, Вайнтрауб L (18 сентября 1959 г.). «Акриламидный гель в качестве поддерживающей среды для зонного электрофореза». Наука . 130 (3377): 711. DOI : 10.1126 / science.130.3377.711 . PMID  14436634 . S2CID  7242716 .
  4. ^ GenElute ™ -LPA от Sigma-Aldrich . biocompare.com
  5. ^ a b c Окружающая среда Канады ; 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 токсичных веществ (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 . Проверено 30 ноября 2013 года .
  7. ^ «Полиакриламид» . Банк данных по опасным веществам . Национальная медицинская библиотека США. 14 февраля 2003 г. Структура потребления. CASRN: 9003-05-8 . Проверено 30 ноября 2013 года .
  8. ^ a b 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. ^ Вудроу JE; Seiber JN; Миллер ГК. (23 апреля 2008 г.). «Высвобождение акриламида в результате солнечного облучения водных смесей полиакриламида и железа». Журнал сельскохозяйственной и пищевой химии . 56 (8): 2773–2779. DOI : 10.1021 / jf703677v . PMID 18351736 . 
  11. ^ Ан 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. DOI : 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. DOI : 10,1006 / eesa.1997.1527 . PMID 9212339 . Архивировано из оригинала на 2016-04-20 . Проверено 2 ноября 2007 . 
  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. DOI : 10.1016 / S0038-0717 (97) 00250-2 .
  14. ^ Гао JP; Lin T; Ван В; Yu JG; Юань SJ; Ван С.М. (1999). «Ускоренная химическая деструкция полиакриламида». Макромолекулярные симпозиумы . 144 : 179–185. DOI : 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. DOI : 10.1093 / chromsci / 37.12.486 . PMID 10615596 .