Полиакриламид это: Полиакриламид — полимер акриамида

описание основных свойств ПАА. Применение вещества в добывающей промышленности и других сферах
Диоксид кремния для сельского хозяйства

Статья 19

Диоксид кремния для сельского хозяйства

Диоксид кремния способствует увеличению количество подвижных фосфатов в различных грунтах. Поэтому он применяется фермерами при предпосевной обработке почвы и семян, а также при...

Диоксид кремния

Статья 53

Диоксид кремния

- синтетическое вещество, полученное путем нагревания кремния до +500 С. Представляет собой бесцветные твердые кристаллы. Используется в...

Статья 59

Битум 100/130 - смесь углеводородов со специальными добавками, выпускаемая по лицензированной технологии «Битурокс» в соответствии с ГОСТ 22245-90. Материал широко используется в...

Битум дорожный БНД 60/90

Статья 121

Битум дорожный БНД 60/90

Битум дорожный БНД 60/90 – это качественный продукт переработки нефти, содержащий в своем химическом составе высокомолекулярные углеводороды и их производные (неметаллические),...

Дизельное топливо Евро-5

Статья 103

Дизельное топливо Евро-5

Дизельное топливо Евро-5 считается безопасным и универсальным нефтяным продуктом высокой очистки, который идеально подходит для отечественных и иностранных автомобилей. При этом год...

Хлопковая целлюлоза

Статья 291

Хлопковая целлюлоза

Хлопковая целлюлоза – это очищенный и тщательно переработанный волокнистый материал рыхлой консистенции. Он содержит высокую концентрацию альфа-целлюлозы, имеет белый цвет и...

Сульфированный асфальт

Статья 227

Сульфированный асфальт

Сульфированный асфальт – высокоэффективный ингибитор глин на основе альфатенов. Представляет собой порошок черного цвета, используемый в качестве эмульгатора, лубриканта,...

Полианионная целлюлоза

Статья 291

Полианионная целлюлоза

Полианионная целлюлоза – вид солей натрия карбоксиметилцеллюлозы с отличной степенью замещения. Внешне напоминает порошкообразное вещество без запаха и вкуса, которое хорошо...

Полиакрилат натрия

Статья 293

Полиакрилат натрия

Полиакрилат натрия – нетоксичное химическое вещество, растворяемое в воде и щелочных растворах без осадка. Состоит из цепей акрилатных соединений, обладающим положительным анионным...

Полиакриламид- важнейший флокулянт. Основные сведения.

Под  названием  "полиакриламид"  обычно  объединяется  группа полимеров и сополимеров на основе акриламида и его производных. Полиакриламид относится к числу доступных и сравнительно недорогих водорастворимых полимеров с уникальным комплексом прикладных свойств. Сегодня трудно найти какую-либо область техники и технологии, где не применялись бы полиакриламидные реагенты. В частности, они являются высокоэффективными флокулянтами при извлечении и обогащении полезных ископаемых, при очистке питьевой и промышленных сточных вод. Они нашли широкое применение в качестве загустителей буровых растворов, дегидратан-тов, агентов снижающих гидравлическое сопротивление жидкостей в нефте- и газодобывающей промышленности, в качестве структурообразователей почв в сельском хозяйстве и дорожном строительстве. Как пленкообразователи, они используются в производстве минеральных удобрений и лекарственных аппаратов пролонгированного действия, при создании фоторезисторных композиций и микросхем в радио­электронной промышленности. Приведенные примеры являются далеко не полным перечнем областей применения полиакриламида. Промышленное производство, полиакриламида, началось в начале 50-х годов, и в течение последних  лет интенсивно развивалось на качественном и количественном уровнях. Мировое производство полиакриламидных реагентов в настоящее время продолжает неук­лонно возрастать, однако темпы роста далеко не достаточны для удовлетворения растущих потребностей в нем (ежегодная потребность в полиакриламидных реагентах возрастает более чем на 6%). Поли­акриламидные реагенты выпускаются в виде растворов, дисперсий, гранул или порошка с широким диапазоном свойств  в зависимости от назначения могут получаться растворимыми, ограниченно набухаю­щими каучукоподобными гелями и нерастворимыми. В настоящее вре­мя мировое производство полиакриламидных реагентов превышает 200 тыс. т/год.

1  Краткая характеристика основного исходного соединения

Акриламид (2–пропенамид) СН2=СН-С(О)NН2 молекулярная масса составляет 71,08. Это бесцветные кристаллы с температурой плавления 84,5°С и температурой кипения 215°С. Плотность составляет1,122 г/мл при 30°С. Растворимость при 30°С (в г/100мл растворителя) составляет: 215,5 в воде, 155 в метаноле, 63,1 в ацетоне, 0,346 в бензоле. Группа С(О)NН2 вступает в реакции характерные для алифатических амидов карбоновых кислот. При взаимодействии с водным раствором формальдегида в присутствии оснований (рН 7-9) превращается в неустойчивый N- метилолакриламид СН2=СНС(О)NНСН2ОН а в присутствии кислотных катализаторов и в из­бытке акриламида в N,N'-метилен-бис-акриламид (CH2=CHCONH)2CH2. По двойной связи акриламид легко при­соединяет первичные и вторичные алифатические амины, NH3, спирты, меркаптаны, H2S, кетоны и др. С диеновыми углеводородами всту­пает в диеновый синтез. Электрохимческой гидродимеризацией превращается в адиподиамид. Полимеризуется с образованием полиакриламида и сополимеризуется с акриловыми мономерами, стиролом, винилиденхлоридом. В присутвии сильных оснований в апротонных растворителях образует, поли-β-аланин СН

2= CHCONH—[CH2CH2CONH]n—CH2CH2CONH2.

Акриламид пожароопасен; токсичен. Поражает нервную систему, а также печень и почки; легко проникает через не­поврежденную кожу; раздражает слизистые оболочки глаз

2  Общие сведения о синтезе полиакриламида.

Основным методом синтеза полимеров на основе акриламида  и других ненасыщенных амидов является радикальная полимеризация, кото­рую можно проводить всеми известными способами.В растворе, это процессы полимеризации в растворителях, в которых растворимы и мономер, и полимер. Для полиакриламида число таких растворителей невелико; вода, уксусная и муравьиная кислоты.

Эмульсии, это полимеризации в обратных эмульсиях водный раствор гидро­фильного мономера диспергируется (до размера частиц 1 - 10 мкм) в гидрофобной органической фазе (ароматические, алифатические и галогенсодержашие углеводороды) в присутствии эмульгаторов эмульсий типа "вода в масле". Процесс инициируете» маслорастворимым или водорастворимым инициатором. Процесс полимеризации в обратных эмульсиях мало изучен отсутствует количественная теория полимеризации.

Сус­пензии. Исходную систему получают диспергированием водного раствора мономера в виде мелких капель с диаметром 0,1 - 5 мм в органичес­кой жидкости при механическом перемешивании в присутствии стабилизаторов (защитных коллоидов). В качестве дисперсионной среды могут использоваться ароматические и алифатические насыщен­ные углеводороды. Инициирование полимеризации обеспечивается применением различ­ных водорастворимых инициаторов, УФ- и  γ –облучения.

Каждый из способов имеет свои особенности, обусловливаю­щие свойства полимеров и технико-экономические показатели произ­водства

3 Полимеризация в растворе

Среди способов синтеза полимеров на основе акриламида важное место занимает полимеризация в водных растворах. Основными факторами, определяющими распространенность этого способа полимеризации, являются высокие скорости образования полимера и возможность получения в этих условиях полимера с высокой молекулярной массой. Предполагается, что причиной специфического влияния  воды на полимеризацию акриламида является протонирование радикала, приводящее к локализации неспаренного электрона, в результате чего

повышается реакционная способность макрорадикалавыражающаяся в высоких значениях константы скорости роста цепи. Взаимное отталкивание одноименно заряженных ради­калов ответственно за ограничение константы скорости бимолеку­лярного обрыва цепи. В непротонированном радикале, существующем при полимеризации в неводных растворителях, сопряжение неспарен­ного электрона с  пи-электронами группы С=О приводит к стабилизации радикала и уменьшению его активности. Кроме того, высокая реакци­онная способность акриламида в водных растворах может быть связана с подавлением автоассоциации молекул этого мономера ввиду образо­вания ими водородных связей с молекулами воды.

К другим причинам широкого распространения полимеризации в воде следует отнести сокращение энергетических затрат на выделение  исходного мономера в кристаллическом виде, которое к тому же  связано с вероятностью его спонтанной полимеризации, и на регене­рацию органических растворителей, снижение загрязнения окружаю­щей среды, а также исключение стадии растворения полимерных реагентов, использующихся, как правило, в виде водных растворов.

4 Инициирование

Полимеризация акриламида, может инициироваться активирующим действием на мономер различных видов радиации, света видимой и ультрафиолетовой областей спектра, ультразвука, электрического тока, а также при помощи веществ, легко распадающихся на радикалы в условиях полимеризации. Кроме того, часто используются комбинированные способы инициирования, заключающиеся в сочетании физического воздействия и вещественных инициаторов.

С целью получения полностью растворимого полимера в водные растворы акриламида, подвергаемые радиационному облучению, так же как и при полимеризации в двухфазных системах, вводят спирты, в част­ности метанол, значительные количества (10-20%) нейтральных солей (КС1, KF, Na2SO4), аммиак, гидроксиды щелочных металлов, амины, аминокислоты и их соли.

Фотоинициирование полимеризации акриламида протекает в основном в присутствии сенсибилизаторов, которые, переходя при облучении светом УФ- и видимой областей спектра в возбужденное состояние, способны генерировать свободные радикалы. В качестве сенсибили­заторов используется пероксид бензоила, алкиловых эфиров, надбензойной кислоты  и других соединений. В присутст­вии  солей  трехвалентного   железа   инициирующие   полимеризацию радикалы НО• - возникают в результате разложения под действием света гидратированного иона железа.

При полимеризации акриламида в воде под действием ультразвука  инициирующие реакцию гидроксильные радикалы образуются в результате частичного распада молекул воды. На начальных стадиях полимеризации получается полимер с максимальной степенью поли­меризации, который затем, по-видимому, подвергается окислительной деструкции вследствие появления в растворе пероксида водорода.

Наибольшее распространение среди возможных способов инициирования полимеризации акриламида получило инициирование окислительно-восстановительными системами, использование которых позволяет проводить синтез при значительно более  низких температурах и не требует применения сложного аппаратурного оформление.

К настоящему времени предложено огромное число окислительно-восстановительных систем. Наиболее широко применяемые из них состоят из соединений пероксидного типа, броматов, хлоратов, перманганатов в качестве окис­лителя, и соединений двух- и четырехвалентной серы  в качестве восстановите­лей.

Многочисленны системы, содержащие в своем составе соли метал­лов переменной валентности, способные в зависимости от степени окисления выступать как в роли окислителя, так и восстановителя. Особенно часто для инициирования полимеризации используются соли железа (II). Соли железа (II) являются восстановителем в редокс системах с персульфатами. Хлорид железа (II) совместно с оксазираном способен инициировать полимеризацию акриламида в водно-спир­товом растворе при температурах - 30 ÷ + 40 °С.

Ионы железа (III) используются в качестве окислителей, например, в системе, содержа­щей органическую кислоту и метабисульфит натрия.

5 Кинетические особенности полимеризации в воде, водно-органических и органических средах

Скорость полимеризации акриламида определяется температурой, рН среды, природой используемого растворителя, наличием в системе комплексообразователей, Поверх­ностно-активных веществ, агентов передачи цепи и др.

Влияние температуры. Зависимость скорости полимеризации от температуры характеризуется энергией активации элементарных стадий процесса. Для полимеризации, описываемой классическим кинетическим уравнением, суммарная энергия активации Еа равна Ер+1/2(Еи - Ео). При фото- и радиационном инициировании энергия активации стадии инициирования практически равна нулю и  Еа = Ер - 1/2 Ео. Значения энергии активации роста и обрыва цепи при полимеризации акриламида в воде составляют 11- 12 кДж/моль, а суммарная энергия активации процесса при фото- и радиационном инициировании равна 5,5- 6,0 кДж/моль, откуда следует, что влияние температуры на скорость полимеризации очень мало. При вещественном инициировании полимеризации энергия активации полимеризации при использовании гомолитически разлагающихся инициаторов значительно больше - 60 - 80 кДж/моль, а при окисли­тельно-восстановительном инициировании - 20- 40 кДж/моль.

Влияние рН среды. Влияние рН среды на скорость полимеризации может быть обусловлено изменением скорости вещественного инициирования при различ­ной концентрации ионов водорода в растворе. Изменение рН ведет к изменению ско­рости инициирования, а следовательно, и скорости полимеризации мономеров, инициируемой пероксидом водорода, периодатом натрия и различными окислительно-восстановительными система­ми.

С другой стороны, при полимеризации акриламида в растворах с различными рН в значительной степени изменяются и скорости протекания элемен­тарных реакций роста и обрыва цепи.

Из данных табл. 1 можно заключить, что повышение кислотности среды интенсифицирует как реакции роста, так и реакции обрыва цепи. Соотношение же констант Кpо0,5 в зависимости от величины рН меняется незначительно, что определяет практически постоянную скорость процесса в средах с разным рН при условии независимости скорости инициирования от этого параметра.

Таблица 1

t CрНКp л/(моль·с)Ко л/(моль·с)Кpо0,5 л0,5/(моль·с)0,5
250,11,814,54,2
251,01,7±0,316,3±0,74,3±0,2
255,50,6±0,13,3±0,63,3±0,3
2513,00,4±0,11,0±0,24,0±0,5
19-0,82±0,425,51±0,393,5
3077,9±0,5660±403,3
5133,21502,6

Влияние природы растворителя.

Частичная или полная замена воды на органический растворитель приводит, как правило, к замедлению полимеризации и снижению молекулярной массы полимеров. Эта тенденция проявляется в той большей степени, чем меньшей способностью растворять аккриламид и образовывать с ним водородные связи обладает растворитель.При исследовании полимеризации акриламида в воде, метаноле и водно-метанольных смесях показано, что скорость гомогенной полимеризации в смеси вода-метанол (8,5:1,5) несколько ниже, чем в воде. Дальней­шее увеличение доли метанола в смеси (3:7 и 1:4) приводит к смеще­нию реакции в гетерогенную область и к существенному ее замедле­нию, одновременно наблюдается снижение молекулярной массы полимера, что объяснено протеканием в системе реакции передачи цепи на метанол.

6 Суспензионная полимеризация

Исходную систему получают диспергированием водного раствора мономера в виде мелких капель с диаметром 0,1 - 5 мм в органичес­кой жидкости при механическом перемешивании в присутствии стабилизаторов (защитных коллоидов). В качестве дисперсионной среды могут использоваться ароматические и алифатические насыщен­ные углеводороды, а также смеси углеводородов. Инициирование полимеризации обеспечивается применением различ­ных водорастворимых инициаторов, УФ- и γ -облучения. Процесс полимеризации протекает в микрореакторах, которыми являются капли водного раствора мономера, и имеет в кинетическом отношении некоторое сходство с полимеризацией в массе, однако при этом прояв­ляется влияние защитных коллоидов на процесс.

7 Эмульсионная полимеризация

При полимеризации в обратных эмульсиях водный раствор гидро­фильного мономера диспергируется (до размера частиц 1-10 мкм) в гидрофобной органической фазе (ароматические, алифатические и галогенсодержашие углеводороды) в присутствии эмульгаторов эмульсий типа "вода в масле". Процесс инициируется маслорастворимым или водорастворимым инициатором. Важным преимуществом получения полимеров в обратных эмульсиях является возможность использования концентрированных растворов мономеров при условии облегченного теплоотвода с проведением процесса в маловязких средах. Кроме того, полимеризация может протекать с большими скоростями и с образованием высокомолекулярного водорастворимо­го полимера. В результате полимеризации получается коллоидная дисперсия частиц гидрофильного полимера в непрерывной органичес­кой фазе. Этот латекс характеризуется широким распределением частиц по размеру и стабилен в течение нескольких часов или дней. Латекс может быть использован непосредственно как готовый про­дукт, либо полимер получают в сухом виде после азеотропной дистил­ляции, удаления растворителя и сушки. По сравнению с полимерами в сухом виде в некоторых случаях применение латексов более предпоч­тительно, поскольку они имеют малую вязкость, характеризуются легкостью хранения и растворения при добавлении избытка воды.

9 Применение полиакриламида

Полиакриламид обладает уникальным комплек­сом полезных свойств и широко используются в различных областях техники и технологии. Различные области применения и назначения полимера показаны в табл. 2. Приведенные данные свидетельствуют о многофункциональном применении полиакриламида, которые не ог­раничиваются приведенными примерами.Эффективность применения полиакриламида оп­ределяется его  характеристиками. Основное приме­нение - очистка природных и сточных вод и обезвоживание осадков в целлюлозно-бумажной промышленности водообработка, флокуляция хвостов флотации руд. Обогащение и регенерация полезных ископае­мых и нефти, обработка бумаги и шлихтование текстильных материалов это создание на поверхности эластичной и прочной плёнки с высокой водопоглощающей способностью, которая закрепляет выступающие волокна на стволе нити и улучшает процесс ткачества и свойства нити.

Таблица 2.

Полиакриламид относится к числу доступных и сравнительно недорогих водорастворимых полимеров с уникальным комплексом прикладных свойств. Среди способов синтеза полимеров на основе акриламида важное место занимает полимеризация в водных растворах. Основными факторами, определяющими распространенность этого способа полимеризации, являются высокие скорости образования полимера и возможность получения в этих условиях полимера с высокой молекулярной массой. Также полимеризацию можно проводить в суспензии и в эмульсии, однако эти методы плохо изучены.

Полиакрилмид  по флокулируюшим свойствам превосходит все известные препараты этого типа,  он является основным полимером в качестве флокулянта в цветной металлургии, горнодобывающей и химической промышленности. Также его используют в качестве пропитки бумаги с целью увеличения его прочности. При сополимеризации  чистого акриламида с метилендиакриламидом его используют в нефтяной промышленности, для закрепления нефтяных скважин.

Полимеры акриамида нашли широкое применение в различных облас­тях промышленности и сельского хозяйства, однако потенциальные возможности этих полимеров раскрыты и проанализированы далеко не в полной мере что даёт тенденции для изучения материалов на основе акриламида.

Содержание

Полиакриламид — Википедия

Полиакриламид (сокр. ПАА) — общее название группы полимеров и сополимеров на основе акриламида и его производных.

Элементарное звено макромолекулы полиакриламида

По правилам ИЮПАК основное название — поли(2-пропенамид) или поли(1-карбамоилэтилен), общая формула — (-CH2CHCONH2-)n.

Получение и химические свойства

Синтез

Основным методом синтеза полимеров на основе акриламида (АА) и других ненасыщенных амидов является радикальная полимеризация, которую можно проводить всеми известными способами: в массе кристаллических и расплавленных мономеров, в растворе, эмульсии и суспензии. Каждый из способов имеет свои особенности, обусловливающие свойства полимеров и технико-экономические показатели производства. Ниже рассмотрены закономерности и технологические аспекты гомополимеризации АА и других ненасыщенных амидов при различных способах синтеза. Кроме того, в эту главу включены разделы, касающиеся специфики полимеризации АА с другими мономерами и прививки АА к различным полимерам.

Гомогенная полимеризация

К гомогенной полимеризации относятся процессы полимеризации в растворителях, в которых растворимы и мономер, и полимер. Для полиакриламида (ПАА) число таких растворителей невелико: вода, формамид, уксусная и муравьиная кислоты, диметилсульфоксид (ДМСО), а также некоторые водно-органические смеси. Кроме того, ПАА ограниченно растворяется в диметилформамиде (ДМФА), этиленгликоле и глицерине. Полиметакриламид (ПМАА) значительно хуже растворим, чем ПАА. Полимеры N,N-диметил- и N,N-диэтилакриламида растворимы в воде и нерастворимы в углеводородах. Поли-N,N-диэтилакрил-амид растворим в ацетоне. Полимеры с более длинным алкильным заместителем у атома азота хуже растворяются в воде, но более растворимы в органических растворителях. Поли-N-метил- и поли-N-н-бу-тилметакриламид хорошо растворяются в ДМФА, полимер N-(2-этил-гексил)-метакриламида- в толуоле. Полимеры акрил- и метакрилмо-чевин растворимы в концентрированных растворах хлороводородной кислоты.

N-Замещенные акриламиды, как правило, полимеризуются значительно быстрее соответствующих метакриламидных производных. Акриламиды с объемными, например антрахиноновыми, заместителями не вступают в гомополимеризацию.

Среди способов синтеза полимеров на основе АА важное место занимает полимеризация в водных растворах. Основными факторами, определяющими распространенность этого способа полимеризации, являются высокие скорости образования полимера и возможность получения в этих условиях полимера с высокой молекулярной массой. Предполагается, что причиной специфического влияния воды на полимеризацию АА является протонирование радикала, приводящее к локализации неспаренного электрона, в результате чего повышается реакционная способность макрорадикала, выражающаяся в высоких значениях константы скорости роста цепи. Взаимное отталкивание одноименно заряженных радикалов ответственно за ограничение константы скорости бимолекулярного обрыва цепи. В непротонированном радикале, существующем при полимеризации в неводных растворителях, сопряжение неспаренного электрона с -электронами группы С=О приводит к стабилизации радикала и уменьшению его активности. Кроме того, высокая реакционная способность АА в водных растворах может быть связана с подавлением автоассоциации молекул этого мономера ввиду образования ими водородных связей с молекулами воды. В неполярных же растворителях, неспособных образовывать такие связи с АА, мономер находится преимущественно в ассоциированном состоянии в виде циклических димера, тримера и линейных многомолекулярных ассоциатов. С этим предположением согласуются и данные, полученные при полимеризации N-замещенных акрил- и метакриламидов. Так, N-o-метокси- и N-o-этоксифенилметакриламиды полимеризуются в массе значительно быстрее, чем их м- и n-изомеры, поскольку у первых ассоциация молекул отсутствует, а молекулы вторых ассоциированы посредством водородных связей. В свою очередь, диметил-гидразиды акриловая кислота (АК) и метакриловая кислота (МАК), в отличие от их гидрохлоридов, не полимеризуются в массе, поскольку молекулы этих мономеров сильно ассоциированы. В водных же растворах в полимеры превращаются как соли, так и свободные основания.

В связи с вышеизложенным АА имеет довольно высокое значение соотношения констант kp/k00,5 (по данным разных авторов для интервала температур 30-60 °C оно составляет 3,2-4,4), что наряду с малыми величинами констант передачи цепи на мономер и воду обусловливает возможность получения в водных растворах ПАА со скоростью и молекулярной массой (ММ), недостижимыми при полимеризации в органических растворителях. К другим причинам широкого распространения полимеризации в воде следует отнести сокращение энергетических затрат на выделение исходного мономера в кристаллическом виде, которое к тому же связано с вероятностью его спонтанной полимеризации, и на регенерацию органических растворителей, снижение загрязнения окружающей среды, а также исключение стадии растворения полимерных реагентов, использующихся, как правило, в виде водных растворов.

Промышленное производство

Широкое производство полиакриламида началось в начале 1950-х годов. Устойчивый рост был обеспечен уникальными свойствами полиэлектролита, обеспечившими ему возможность широкого применения в качестве гелеобразователя, плёнкообразователя, флокулянта и коагулянта.

Применение

Основное применение полиакриламид находит в качестве недорогого водорастворимого полимера со свойствами полиэлектролита. Ниже приведены основные сферы применения ПАА:

  • Очистка воды. ПАА — хороший и недорогой коагулянт и флокулянт для очистки питьевой воды, технологических сточных вод.
  • Получение гелей для химического анализа сложных биологических систем.
  • В производстве минеральных удобрений
  • В молекулярной биологии ПАА используется в качестве поддерживающей среды для проведения гель-электрофореза белков и нуклеиновых кислот (т. н. ПААГ-электрофорез)[1][2]
  • Использование в нефтяной промышленности для заводнения пластов и проведения ремонтно-изоляционных работ в скважине
  • Полиакриламид используют в буровых растворах при нефтедобыче как регулятор водоотдачи и ингибитор реакции набухания глины.

Ссылки

Полиакриламид - это... Что такое Полиакриламид?

Полиакриламид (сокр. ПАА) — общее название группы полимеров и сополимеров на основе акриламида и его производных.

Элементарное звено макромолекулы полиакриламида

По правилам ИЮПАК основное название поли(2-пропенамид) или поли(1-карбамоилэтилен), общая формула (-CH2CHCONH2-)n.

Получение и химические свойства

Синтез

Основным методом синтеза полимеров на основе акриламида (АА) и других ненасыщенных амидов является радикальная полимеризация, которую можно проводить всеми известными способами: в массе кристаллических и расплавленных мономеров, в растворе, эмульсии и суспензии. Каждый из способов имеет свои особенности, обусловливающие свойства полимеров и технико-экономические показатели производства. Ниже рассмотрены закономерности и технологические аспекты гомополимеризации АА и других ненасыщенных амидов при различных способах синтеза. Кроме того, в эту главу включены разделы, касающиеся специфики полимеризации АА с другими мономерами и прививки АА к различным полимерам.

Гомогенная полимеризация

К гомогенной полимеризации относятся процессы полимеризации в растворителях, в которых растворимы и мономер, и полимер. Для полиакриамида (ПАА) число таких растворителей невелико: вода, формамид, уксусная и муравьиная кислоты, диметилсульфоксид (ДМСО), а также некоторые водно-органические смеси. Кроме того, ПАА ограниченно растворяется в диметилформамиде (ДМФА), этиленгликоле и глицерине. Полиметакриламид (ПМАА) значительно хуже растворим, чем ПАА. Полимеры N,N-диметил- и N,N-диэтилакриламида растворимы в воде и нерастворимы в углеводородах. Поли-N,N-диэтилакрил-амид растворим в ацетоне. Полимеры с более длинным алкильным заместителем у атома азота хуже растворяются в воде, но более растворимы в органических растворителях. Поли-N-метил- и поли-N-н-бу-тилметакриламид хорошо растворяются в ДМФА, полимер N-(2-этил-гексил)-метакриламида- в толуоле. Полимеры акрил- и метакрилмо-чевин растворимы в концентрированных растворах хлороводородной кислоты. N-Замещенные акриламиды, как правило, полимеризуются значительно быстрее соответствующих метакриламидных производных. Акриламиды с объемными, например антрахиноновыми, заместителями не вступают в гомополимеризацию. В данном разделе обобщены сведения, относящиеся к синтезу полимеров на основе АА и замещенных амидов в гомогенных условиях при различных способах инициирования, влиянию среды на кинетические параметры полимеризации, вопросам передачи цепи на компоненты реакционной смеси, протеканию в системе побочных реакций, влиянию различного рода добавок, комплексообразователей и ПАВ на полимеризацию и свойства образующихся полимеров. Среди способов синтеза полимеров на основе АА важное место занимает полимеризация в водных растворах. Основными факторами, определяющими распространенность этого способа полимеризации, являются высокие скорости образования полимера и возможность получения в этих условиях полимера с высокой молекулярной массой. Предполагается, что причиной специфического влияния воды на полимеризацию АА является протонирование радикала, приводящее к локализации неспаренного электрона, в результате чего повышается реакционная способность макрорадикала, выражающаяся в высоких значениях константы скорости роста цепи. Взаимное отталкивание одноименно заряженных радикалов ответственно за ограничение константы скорости бимолекулярного обрыва цепи. В непротонированном радикале, существующем при полимеризации в неводных растворителях, сопряжение неспаренного электрона с -электронами группы С=О приводит к стабилизации радикала и уменьшению его активности. Кроме того, высокая реакционная способность АА в водных растворах может быть связана с подавлением автоассоциации молекул этого мономера ввиду образования ими водородных связей с молекулами воды. В неполярных же растворителях, неспособных образовывать такие связи с АА, мономер находится преимущественно в ассоциированном состоянии в виде циклических димера, тримера и линейных многомолекулярных ассоциатов. С этим предположением согласуются и данные, полученные при полимеризации N-замещенных акрил- и метакриламидов. Так, N-o-метокси- и N-o-этоксифенилметакриламиды полимеризуются в массе значительно быстрее, чем их м- и n-изомеры, поскольку у первых ассоциация молекул отсутствует, а молекулы вторых ассоциированы посредством водородных связей. В свою очередь, диметил-гидразиды акриловая кислота (АК) и метакриловая кислота (МАК), в отличие от их гидрохлоридов, не полимеризуются в массе, поскольку молекулы этих мономеров сильно ассоциированы. В водных же растворах в полимеры превращаются как соли, так и свободные основания. В связи с вышеизложенным АА имеет довольно высокое значение соотношения констант kp/k00,5 (по данным разных авторов для интервала температур 30-60 °C оно составляет 3,2-4,4), что наряду с малыми величинами констант передачи цепи на мономер и воду обусловливает возможность получения в водных растворах ПАА со скоростью и молекулярной массой (ММ), недостижимыми при полимеризации в органических растворителях. К другим причинам широкого распространения полимеризации в воде следует отнести сокращение энергетических затрат на выделение исходного мономера в кристаллическом виде, которое к тому же связано с вероятностью его спонтанной полимеризации, и на регенерацию органических растворителей, снижение загрязнения окружающей среды, а также исключение стадии растворения полимерных реагентов, использующихся, как правило, в виде водных растворов.

Промышленное производство

Широкое производство полиакриламида началось в начале 50-х годов. Устойчивый рост был обеспечен уникальными свойствами полиэлектролита, обеспечившими ему возможность широкого применения в качестве гелеобразователя, плёнкообразователя, флокулянта и коагулянта.

Применение

Основное применение полиакриламид находит в качестве недорогого водорастворимого полимера со свойствами полиэлектролита. Ниже приведены основные сферы применения ПАА:

  • Очистка воды. ПАА — хороший и недорогой коагулянт и флокулянт для очистки питьевой воды, технологических сточных вод.
  • Получение гелей для химического анализа сложных биологических систем.
  • В производстве минеральных удобрений
  • В молекулярной биологии ПАА используется в качестве поддерживающей среды для проведения гель-электрофореза белков и нуклеиновых кислот (т. н. ПААГ-электрофорез)[1][2]
  • Использование в нефтяной промышленности для заводнения пластов и проведения ремонтно-изоляционных работ в скважине
  • Полиакриламид используют в буровых растворах при нефтедобыче как регулятор водоотдачи и ингибитор реакции набухания глины.

Ссылки

Полиакриламид — что это такое и где применяется

Дата публикации: 03.12.2018 19:10

Полиакриламид (межд. Polyacrylamide) - смесь полимеров на основе акриламида и его аналогов. Вещество применяется в качестве гелеобразователя в системах очистки технических и сточных вод. Использование ППА - эффективный и недорогой способ очистки воды, используемый промышленными и перерабатывающими предприятиями, а также в сфере энергетики, нефте- и газодобычи, в коммунальном, сельском хозяйстве.

Принцип действия

На основе полиакриламида получают флокулянт, который используется в виде водного раствора с рН 5-10. Принцип действия флокулянта основывается на абсорбционных свойствах молекул. Частицы имеют вытянутую форму, благодаря чему площадь абсорбции быстро увеличивается. В результате образуются крупные хлопья, связывающие загрязнения. Полиакриламид не имеет цвета, вкуса или запаха, относится к нетоксичным веществам и разрешен к использованию на всей территории России. Процесс водоочистки с использованием ППА регламентируется ГОСТ 19355-85.

Производство и применение полиакриламида

Массовое производство ППА началось в 1956 г. Основной метод - радикальная полимеризация в массе кристаллических мономеров, растворов, эмульсий. Вещество применяется в следующих отраслях промышленности:

  • горнохимической;
  • фармацевтической;
  • пищевой и алкогольной;
  • металлургической;
  • нефтеперерабатывающей;
  • текстильной;
  • целлюлозно-бумажной и пр.

В мире насчитывается 15 стран, производящих полиакриламид. Крупнейшие химические производства расположены в США, Германии, Нидерландах, Франции, Японии и Италии. Остальные страны вынуждены импортировать ППА для собственной промышленности. В России также налажены выпуск и продажа полиакриламида. В Саратове завод полиакриламида и флокулянтов успешно работает с 2008 г. Производство ППА сопряжено с использованием высокотоксичных продуктов, поэтому обязательно оснащается системами очистки и контроля выбросов. Предприятия должны приобретать полиакриламид и его производные только при наличии сертификатов, подтверждающих качество и безопасность.

Интересные статьи

Диоксид кремния для сельского хозяйства

Статья 19

Диоксид кремния для сельского хозяйства

Диоксид кремния способствует увеличению количество подвижных фосфатов в различных грунтах. Поэтому он применяется фермерами при предпосевной обработке почвы и семян, а также при...

Диоксид кремния

Статья 53

Диоксид кремния

- синтетическое вещество, полученное путем нагревания кремния до +500 С. Представляет собой бесцветные твердые кристаллы. Используется в...

Статья 59

Битум 100/130 - смесь углеводородов со специальными добавками, выпускаемая по лицензированной технологии «Битурокс» в соответствии с ГОСТ 22245-90. Материал широко используется в...

Битум дорожный БНД 60/90

Статья 121

Битум дорожный БНД 60/90

Битум дорожный БНД 60/90 – это качественный продукт переработки нефти, содержащий в своем химическом составе высокомолекулярные углеводороды и их производные (неметаллические),...

Дизельное топливо Евро-5

Статья 103

Дизельное топливо Евро-5

Дизельное топливо Евро-5 считается безопасным и универсальным нефтяным продуктом высокой очистки, который идеально подходит для отечественных и иностранных автомобилей. При этом год...

Хлопковая целлюлоза

Статья 291

Хлопковая целлюлоза

Хлопковая целлюлоза – это очищенный и тщательно переработанный волокнистый материал рыхлой консистенции. Он содержит высокую концентрацию альфа-целлюлозы, имеет белый цвет и...

Сульфированный асфальт

Статья 227

Сульфированный асфальт

Сульфированный асфальт – высокоэффективный ингибитор глин на основе альфатенов. Представляет собой порошок черного цвета, используемый в качестве эмульгатора, лубриканта,...

Полианионная целлюлоза

Статья 291

Полианионная целлюлоза

Полианионная целлюлоза – вид солей натрия карбоксиметилцеллюлозы с отличной степенью замещения. Внешне напоминает порошкообразное вещество без запаха и вкуса, которое хорошо...

Полиакрилат натрия

Статья 293

Полиакрилат натрия

Полиакрилат натрия – нетоксичное химическое вещество, растворяемое в воде и щелочных растворах без осадка. Состоит из цепей акрилатных соединений, обладающим положительным анионным...

Полиакриламид — Википедия. Что такое Полиакриламид

Полиакриламид (сокр. ПАА) — общее название группы полимеров и сополимеров на основе акриламида и его производных.

Элементарное звено макромолекулы полиакриламида

По правилам ИЮПАК основное название — поли(2-пропенамид) или поли(1-карбамоилэтилен), общая формула — (-CH2CHCONH2-)n.

Получение и химические свойства

Синтез

Основным методом синтеза полимеров на основе акриламида (АА) и других ненасыщенных амидов является радикальная полимеризация, которую можно проводить всеми известными способами: в массе кристаллических и расплавленных мономеров, в растворе, эмульсии и суспензии. Каждый из способов имеет свои особенности, обусловливающие свойства полимеров и технико-экономические показатели производства. Ниже рассмотрены закономерности и технологические аспекты гомополимеризации АА и других ненасыщенных амидов при различных способах синтеза. Кроме того, в эту главу включены разделы, касающиеся специфики полимеризации АА с другими мономерами и прививки АА к различным полимерам.

Гомогенная полимеризация

К гомогенной полимеризации относятся процессы полимеризации в растворителях, в которых растворимы и мономер, и полимер. Для полиакриламида (ПАА) число таких растворителей невелико: вода, формамид, уксусная и муравьиная кислоты, диметилсульфоксид (ДМСО), а также некоторые водно-органические смеси. Кроме того, ПАА ограниченно растворяется в диметилформамиде (ДМФА), этиленгликоле и глицерине. Полиметакриламид (ПМАА) значительно хуже растворим, чем ПАА. Полимеры N,N-диметил- и N,N-диэтилакриламида растворимы в воде и нерастворимы в углеводородах. Поли-N,N-диэтилакрил-амид растворим в ацетоне. Полимеры с более длинным алкильным заместителем у атома азота хуже растворяются в воде, но более растворимы в органических растворителях. Поли-N-метил- и поли-N-н-бу-тилметакриламид хорошо растворяются в ДМФА, полимер N-(2-этил-гексил)-метакриламида- в толуоле. Полимеры акрил- и метакрилмо-чевин растворимы в концентрированных растворах хлороводородной кислоты.

N-Замещенные акриламиды, как правило, полимеризуются значительно быстрее соответствующих метакриламидных производных. Акриламиды с объемными, например антрахиноновыми, заместителями не вступают в гомополимеризацию.

Среди способов синтеза полимеров на основе АА важное место занимает полимеризация в водных растворах. Основными факторами, определяющими распространенность этого способа полимеризации, являются высокие скорости образования полимера и возможность получения в этих условиях полимера с высокой молекулярной массой. Предполагается, что причиной специфического влияния воды на полимеризацию АА является протонирование радикала, приводящее к локализации неспаренного электрона, в результате чего повышается реакционная способность макрорадикала, выражающаяся в высоких значениях константы скорости роста цепи. Взаимное отталкивание одноименно заряженных радикалов ответственно за ограничение константы скорости бимолекулярного обрыва цепи. В непротонированном радикале, существующем при полимеризации в неводных растворителях, сопряжение неспаренного электрона с -электронами группы С=О приводит к стабилизации радикала и уменьшению его активности. Кроме того, высокая реакционная способность АА в водных растворах может быть связана с подавлением автоассоциации молекул этого мономера ввиду образования ими водородных связей с молекулами воды. В неполярных же растворителях, неспособных образовывать такие связи с АА, мономер находится преимущественно в ассоциированном состоянии в виде циклических димера, тримера и линейных многомолекулярных ассоциатов. С этим предположением согласуются и данные, полученные при полимеризации N-замещенных акрил- и метакриламидов. Так, N-o-метокси- и N-o-этоксифенилметакриламиды полимеризуются в массе значительно быстрее, чем их м- и n-изомеры, поскольку у первых ассоциация молекул отсутствует, а молекулы вторых ассоциированы посредством водородных связей. В свою очередь, диметил-гидразиды акриловая кислота (АК) и метакриловая кислота (МАК), в отличие от их гидрохлоридов, не полимеризуются в массе, поскольку молекулы этих мономеров сильно ассоциированы. В водных же растворах в полимеры превращаются как соли, так и свободные основания.

В связи с вышеизложенным АА имеет довольно высокое значение соотношения констант kp/k00,5 (по данным разных авторов для интервала температур 30-60 °C оно составляет 3,2-4,4), что наряду с малыми величинами констант передачи цепи на мономер и воду обусловливает возможность получения в водных растворах ПАА со скоростью и молекулярной массой (ММ), недостижимыми при полимеризации в органических растворителях. К другим причинам широкого распространения полимеризации в воде следует отнести сокращение энергетических затрат на выделение исходного мономера в кристаллическом виде, которое к тому же связано с вероятностью его спонтанной полимеризации, и на регенерацию органических растворителей, снижение загрязнения окружающей среды, а также исключение стадии растворения полимерных реагентов, использующихся, как правило, в виде водных растворов.

Промышленное производство

Широкое производство полиакриламида началось в начале 1950-х годов. Устойчивый рост был обеспечен уникальными свойствами полиэлектролита, обеспечившими ему возможность широкого применения в качестве гелеобразователя, плёнкообразователя, флокулянта и коагулянта.

Применение

Основное применение полиакриламид находит в качестве недорогого водорастворимого полимера со свойствами полиэлектролита. Ниже приведены основные сферы применения ПАА:

  • Очистка воды. ПАА — хороший и недорогой коагулянт и флокулянт для очистки питьевой воды, технологических сточных вод.
  • Получение гелей для химического анализа сложных биологических систем.
  • В производстве минеральных удобрений
  • В молекулярной биологии ПАА используется в качестве поддерживающей среды для проведения гель-электрофореза белков и нуклеиновых кислот (т. н. ПААГ-электрофорез)[1][2]
  • Использование в нефтяной промышленности для заводнения пластов и проведения ремонтно-изоляционных работ в скважине
  • Полиакриламид используют в буровых растворах при нефтедобыче как регулятор водоотдачи и ингибитор реакции набухания глины.

Ссылки

получение и свойства (стр. 1 из 3)

Курсовая работа по теме:

Акриламид и полиакриламид, получение и свойства

1. Акриламид

1.1 Физические свойства

Акриламид (АА) – амид акриловой кислоты. Номенклатурное название - 2-пропенамид. Представляет собой бесцветные кристаллы.

Формула: CH2=CHC(O)NH2,

Молекулярная масса - 71,08.

Температура плавления - 84,5°С, температура кипения 215°С, 125°С/25 мм рт. ст., 87 °С/2 мм рт. ст..

Плотность d304 1,122. Давление пара 0,93 Па (25°С), 9,3 Па (50°С).

Растворимость представлена в таблице 1 [1].

Таблица 1 – Растворимость акриламида

1.2 Химические свойства

Группа CONH2 вступает в реакции, характерные для алифатических амидов карбоновых кислот. Акриламид слабо амфотерен: с трет-бутилатом Na образует Na-соль, с H2SO4-сульфат:

CH2=CHC(O)NH2 + H2SO4 = (CH2=CHC(O)NH3 )2SO4

Количественно титруется в растворе уксусного ангидрида 0,1 н. раствором НС1О4 в ледяной уксусной кислоте. При взаимодействии с водным раствором формальдегида в присутствии оснований (рН 7-9) превращается в неустойчивый N-метилолакриламид:

CH2=CHC(O)NH2 + СН2О = СН2=CHC(O)NHCH2OH

В присутствии кислотных катализаторов и в избытке акриламида - в N,N'-метилен-бис-акриламид (CH2=CHCONH)2CH2.

По двойной связи акриламид легко присоединяет первичные и вторичные алифатические амины, NH3, спирты, меркаптаны, H2S, кетоны и др.

С диеновыми углеводородами вступает в диеновый синтез. Электрохимической гидродимеризацией превращается в адиподиамид. Полимеризуется с образованием полиакриламида и сополимеризуется с акриловыми мономерами, стиролом, винилиденхлоридом и др [1].

В присутствии сильных оснований в апротонных растворителях образует поли-β-аланин СН2=CHCONH—[CH2CH2CONH]n—CH2CH2CONH2.

1.3 Получение и определение акриламида

В промышленности акриламид получают:

1. Гидролизом акрилонитрила 84,5%-ной H2SO4 при 80-100°С в присутствии ингибиторов полимеризации (соли Си или Fe, сера, фенотиазин и др.). Образовавшуюся сернокислую соль акриламида нейтрализуют стехиометрическим количеством NH3 или известковым молоком.

2. Каталитическим гидролизом акрилонитрила при 80-120 °С в присутствии медных катализаторов (медь Ренея, Cu/Cr2O3, Cu/Al2O3-SiO2 или др.). Степень превращения акрилонитрила 98,5%. Основная примесь – β-гидроксипропионитрил (до 0,1%). Этот способ производства предпочтительнее, чем сернокислотный, в экономическом и экологическом отношении.

В лабораторной практике акриламид можно получать из акрилоилхлорида или акрилового ангидрида и NH3.

Акриламид определяют бромид-броматометрически, в водных растворах - рефрактометрически, малые количества - методами полярографии или газожидкостной хроматографии. Примеси акриловой кислоты и ее солей обнаруживают алкалиметрически [1].

1.4 Применение акриламида и производных

Акриламид - мономер в производстве полиакриламида и сополимеров с акриловой кислотой, кислыми эфирами малеиновой кислоты и др., клеев.

N-Метилолакриламид, используемый в виде 60%-ного водного раствора, - мономер для получения сополимеров с акриламидом, винилацетатом, акрилонитрилом и акриловой кислотой.

N, N' - Метилен-бис-акриламид - сшивающий агент и модификатор аминоальдегидных смол [1].

1.5 Токсичность акриламида

Акриламид и его производные действуют преимущественно на нервную систему при любом пути поступления в организм (нарушается координация движений, возникают атаксия, судороги, параличи). Поражаются также печень и почки. Легко проникая через неповрежденную кожу, вызывают развитие неврологических симптомов. Наиболее токсичен акриламид [2].

Острое отравление. Введение через рот смертельных доз акриламида белым крысам вызывало судороги. Для крыс, морских свинок и кроликов ЛД50 = 150÷180 мг/кг. Изменения на энцефалограммах свидетельствовали о диффузности поражения различных отделов нервной системы. Повторное введение доз, не вызывающих судорог, приводит к развитию атаксии и дрожания тела по типу мозжечковой асинергии.

Хроническое отравление. Животные. На кумулятивные свойства акриламида указывает нарастание симптомов при длительном поступлении яда. При добавлении к пище крыс в течение 1-6 месяцев 0,02—0,04% или при поступлении акриламида с питьевой водой в дозе 10—20 мг/кг в течение 29—192 дней поражались в основном периферические нервы, имели место дегенеративные изменения осевых цилиндров и миелиновых оболочек. Страдали преимущественно дистальные отделы нервов с наибольшим диаметром.

Человек. Описано несколько случаев производственных отравлений при контакте с акриламидом в течение 4-60 недель. В клинической картине отравления превалировали симптомы нарушения функций среднего мозга и периферической нервной системы. Наблюдались мышечная слабость, потеря чувствительности, арефлексия, потеря равновесия. При прекращении контакта с акриламидом полное выздоровление наступало через 2-12 месяцев (авторы ставят под сомнение возможность полного восстановления при тяжелых случаях отравления). Нарушение функции периферической нервной системы у 15 рабочих производства акриламида со стажем работы от 2 месяцев до 8 лет. При большом стаже имели место атактическая походка, изменения энцефалограмм.

Действие на кожу. У кроликов после 10 нанесений 10% водного раствора акриламида развивались некоторые неврологические симптомы, без раздражающего действия на кожу. Однако у человека 1% водный раствор акриламида вызывал раздражение кожи [2].

Предельно допустимая концентрация. В РФ не установлена. В США принята 0,3 мг/м3 [2].

Индивидуальная защита. Меры предупреждения. Защита дыхательных путей — использование респираторов типа «Лепесток» и «Астра-2» при наличии пыли. Тщательная защита кожи. Соблюдение мер личной гигиены. Периодические медицинские осмотры рабочих для возможно более раннего выявления неврологических симптомов [2].

Аналогично действуют N,Ν-диметилакриламид, Ν,Ν-диэтилакриламид, N-изопропилакриламид, N-гидроксиметиленакриламид и метакриламид. Но они менее токсичны, специфические неврологические симптомы развиваются при бóльших дозах. Для крыс ЛД50N-изопропилакриламида 350 мг/кг (Barnes). Раздражают кожу и проникают через нее [2].

2.Полиакриламид

В настоящее время широко применяются водорастворимые полимеры на основе акриламида (АА) [3]

которые объединены общим названием "полиакриламиды".

В эту группу входят полиакриламид (ПАА) - неионогенный полимер

его анионные производные, например, частично гидролизованный ПАА

и катионные производные, например поливиниламин

а также сополимеры АА с различными ионогенными и неионогенными мономерами. Полимеры и сополимеры с разной молекулярной массой (ММ), молекулярно-массовым распределением, химическим составом и распределением звеньев исходных мономеров вдоль цепи, линейные, разветвленные и сшитые имеют разное функциональное назначение и различные области применения.

Впервые АА был получен в 1893 году, однако освоение промышленного производства началось только в начале 50-х годов нашего столетия, что сдерживалось плохой сырьевой базой. Способность АА полимеризоваться в присутствии радикальных инициаторов и подходящие для многих целей свойства обеспечили быстрое налаживание и расширение производства полимеров. Первоначально эти полимеры применяли в качестве флокулянтов для осаждения и фильтрации шлама фосфоритов в технологии обработки урановых руд и прочностных добавок для бумаги, а в дальнейшем стали широко использовать в различных отраслях промышленности, сельском хозяйстве и медицине в качестве флокулянтов, загустителей, адгезивов, смазок, структурообразователей, пленкообразователей. Несмотря на важные мирные профессии полимеров АА, их использование в оборонной промышленности значительно ограничило доступность научной информации, поэтому до начала 70-х годов в литературе отсутствовали сведения о технологии производства полимеров. В последние годы наряду с улучшением сырьевой базы создана научная основа для направленной разработки полимеров с заданными свойствами, разработаны перспективные методы синтеза полимеров - полимеризация и сополимеризация АА в концентрированных водных растворах и дисперсиях, получили развитие методы химической модификации полимеров. В настоящее время полимеры АА производят крупные фирмы США, Японии и развитых стран Европы. Они являются основными поставщиками полимеров на мировой рынок, а в России, Китае и ЮАР полимеры производят для внутреннего потребления. Производство полимеров АА продолжает неуклонно возрастать и к концу века достигнет 400 тыс. т в год. Однако темпы роста производства не удовлетворяют потребностей, которые ежегодно возрастают на 8-10%. Поэтому актуальны разработка новых и совершенствование существующих перспективных методов синтеза ПАА, его производных и сополимеров АА [4].

2.1 Применение полимеров акриламида

Полимеры АА обладают уникальным комплексом полезных свойств и широко используются в различных областях техники и технологии. Различные области применения и назначение полимеров показаны в табл. 2 [3].

полиакриламид - Википедия переиздано // WIKI 2

Полиакриламид (IUPAC поли (2-пропенамид) или поли (1-карбамоилэтилен) , сокращенно PAM) представляет собой полимер (-CH 2 CHCONH 2 -), образованный из акриламидных субъединиц. Он может быть синтезирован как простая линейно-цепочечная структура или сшитый, как правило, с использованием N , N '-метиленбисакриламида. В сшитой форме возможность присутствия мономера уменьшается еще больше.Он обладает высокой водопоглощающей способностью, образуя мягкий гель при гидратации, используемый в таких применениях, как электрофорез в полиакриламидном геле, и может также 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).

Энциклопедия YouTube

  • 1/3

    Просмотров:

    1 232

    104 730

    31 700

  • ✪ SDS-полиакриламидный гель электрофорез

  • ✪ Как сделать акриламидный гель для электрофореза

Содержание

Физико-химические свойства

Линейный полиакриламид является водорастворимым полимером.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

Одним из самых масштабных применений полиакриламида является флоккуляция твердых частиц в жидкости. Этот процесс относится к обработке воды и таким процессам, как изготовление бумаги и трафаретная печать. Полиакриламид может поставляться в форме порошка или жидкости, причем жидкая форма подразделяется на подгруппы в виде раствора и эмульсионного полимера.Хотя эти продукты часто называют «полиакриламидом», многие из них на самом деле являются сополимерами акриламида и одного или нескольких других химических веществ, таких как акриловая кислота или ее соль. Основным следствием этого является придание «модифицированному» полимеру особого ионного характера.

Еще одним распространенным применением полиакриламида и его производных является использование в недрах, таких как усиленная добыча нефти. Высоковязкие водные растворы могут быть получены с низкими концентрациями полиакриламидных полимеров, и их можно вводить для повышения эффективности обычного заводнения.

Линейная форма подготовки 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 документирована и была опубликована в июньском номере журнала «Почвоведение» , том 73, выпуск в июне 1952 года. Июнь 1952 года, посвященный полимерным почвенным кондиционерам.

Исходную композицию крилия было трудно использовать, поскольку она содержала кальций, который сшивал линейный полимер в полевых условиях.Даже после сильной маркетинговой кампании Monsanto отказалась от Krilium.

Через 34 года журнал Soil Science захотел 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, выпуск № 5 ,

Предисловие, написанное Артуром Уоллесом из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе и Шелдоном Д. Нельсоном из УБЯ, частично гласило:

Новые водорастворимые кондиционеры почвы могут, если используются в соответствии с установленными процедурами

  1. увеличение порового пространства в почвах, содержащих глину
  2. увеличение проникновения воды в грунты, содержащие глину
  3. предотвратить корку почвы
  4. остановить эрозию и сток воды
  5. делают рыхлую почву, которую легко обрабатывать
  6. ускоряет высыхание почвы после дождя или орошения, чтобы почва могла быть обработана раньше

Следовательно, они переводят в

  1. сильных, более крупных растений с более обширной корневой системой
  2. раннее всхожесть семян и зрелость урожая
  3. более эффективное использование воды
  4. облегчает удаление сорняков
  5. больше отклика на удобрения и новые сорта урожая
  6. На
  7. меньше болезней растений, связанных с плохой аэрацией почвы
  8. уменьшена потребность в энергии для обработки почвы

Сшитая форма, которая удерживает воду, часто используется для садоводства и сельского хозяйства 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 угодьях и строительных площадках для борьбы с эрозией, чтобы защитить качество воды близлежащих рек и ручьев. [1]

Полимер также используется для изготовления игрушек Gro-Beast, которые расширяются при помещении в воду, например, в пробирку с инопланетянами. Аналогичным образом, абсорбирующие свойства одного из его сополимеров можно использовать в качестве добавки в порошке для тела.

Ионная форма полиакриламида нашла важную роль в индустрии очистки питьевой воды.Соли трехвалентных металлов, такие как хлорид железа и хлорид алюминия, соединены длинными полимерными цепями полиакриламида. Это приводит к значительному повышению скорости флокуляции. Это позволяет водоочистным сооружениям значительно улучшить удаление общего органического содержимого (TOC) 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 в синтезе первой жидкости Богера.

Лаборатории молекулярной биологии

Полиакриламид был впервые использован в лабораторных условиях в начале 1950-х годов. В 1959 году группы Дэвиса и Орнштейна [2] и Рэймонда и Вайнтрауба [3] независимо друг от друга опубликовали информацию об использовании электрофореза в полиакриламидном геле для разделения заряженных молекул. [3] Метод широко принят сегодня и остается распространенным 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 компании, поставляющие лабораторные материалы, продают LPA для этого использования. [4]

Другое использование

Большая часть акриламида используется для производства различных полимеров. [5] [6] В 1970-х и 1980-х годах пропорционально наибольшее использование этих полимеров было при обработке воды. [7] Дополнительные применения включают в качестве связующих, загущающих или флокулирующих агентов в цементном растворе, цементе, очистке сточных вод / сточных вод, пестицидных составах, косметике, производстве сахара, предотвращении эрозии почвы, переработке руды, упаковке пищевых продуктов, пластиковых изделиях и производстве бумаги. [5] [8] Полиакриламид также используется в некоторых почвах. [5] Другое применение полиакриламида является химическим промежуточным соединением при получении N-метилолакриламида и N-бутоксиакриламида. [8] В нефтегазовой промышленности производные полиакриламида, особенно сополимеры, оказывают существенное влияние на нетрадиционное производство и гидроразрыв пласта. В качестве неионного мономера он может быть сополимеризован с анионной, например, акриловой кислотой и катионным мономером, таким как диаллилдиметиламмонийхлорид (DADMAC), и образуется сополимер, который может иметь различную совместимость в различных применениях.

Почвенный кондиционер

Основные функции полиакриламидных почвенных кондиционеров состоят в том, чтобы увеличить уклон почвы, аэрацию и пористость и уменьшить уплотнение, запыленность и сток воды. Вторичные функции заключаются в том, чтобы увеличить силу растения, его цвет, внешний вид, глубину укоренения и всхожесть семян, одновременно уменьшая потребность в воде, болезни, эрозию и расходы на техническое обслуживание. FC 2712 используется для этой цели.

Стабильность

В разбавленном водном растворе, который обычно используется для применений с улучшенной добычей нефти, полиакриламидные полимеры подвержены химической, термической и механической деградации.Химическая деградация 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. Термическая деградация виниловой основной цепи может происходить через несколько возможных радикальных механизмов, включая автоокисление небольших количеств железа и реакции между кислородом и остаточными примесями в результате полимеризации при повышенной температуре. Механическая деградация также может быть проблемой при высоких скоростях сдвига, наблюдаемых в призабойной зоне.

Воздействие на окружающую среду

Были высказаны опасения, что полиакриламид, используемый в сельском хозяйстве, может загрязнить пищу акриламидом, известным нейротоксином и канцерогеном. [9] Хотя сам полиакриламид относительно нетоксичен, известно, что коммерчески доступный полиакриламид содержит незначительные остаточные количества акриламида, остающиеся 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, полиакриламид обрабатывался аналогично пище во время приготовления пищи. Было показано, что эти условия не вызывают значительную деполимеризацию полиакриламида. [11]

В исследовании, проведенном в 1997 году в Канзасском государственном университете, было проверено влияние условий окружающей среды на полиакриламид, и было показано, что разложение полиакриламида при определенных условиях может вызвать высвобождение акриламида. [12] Экспериментальный дизайн этого исследования, а также его результаты и их интерпретация были поставлены под сомнение, [13] [14] и исследование Nalco Chemical Company 1999 года не повторяли результаты. [15]

См. Также

Ссылки

Последний раз эта страница редактировалась 8 июня 2020 года, в 11:54. ,Страница

не найдена - Холдинговая компания ОЯТ

  • Обзор ОЯТ
    • О SNFHC
    • мест хранения ОЯТ
    • Отдел обеспечения качества
    • Новости компании
    • События
    • Видео & Брошюры
    • Сертификаты компании
  • обслуживаемых рынков
    • Нефть и Газ
      • Инновации
      • Услуги
    • нефтеносных песков
    • Муниципальный
      • Продажи и поддержка
      • POLYDYNE Форма заказа
    • Перепродажа и дистрибуция
      • Продажи и поддержка
    • Сельское хозяйство
    • Mining
    • Уход на дому, промышленные и институциональные
    • Личная гигиена
    • Текстиль
    • Строительство
  • Услуги
    • Обслуживание клиентов
    • Исследования и разработки
    • Лаборатория
    • Техника и оборудование
    • Стандартная упаковка
    • Логистика
  • Безопасность, здоровье и окружающая среда
    • Управление и устойчивое развитие
    • SNF CommuniCALL
    • Паспорта безопасности продукта (SDS)
    • Калифорнийский закон о цепочках поставок от 2010 года
  • Карьера
  • Свяжитесь с нами
  • Оборудование и техника
  • мест хранения ОЯТ
  • Видео & Брошюры
  • Обзор ОЯТ
    • О SNFHC
    • мест хранения ОЯТ
    • Отдел обеспечения качества
    • Новости компании
    • События
    • Видео & Брошюры
.
Электрофорез в полиакриламидном геле (PAGE) | Контрольно-измерительные приборы

Последнее обновление: Sagar Aryal

  • Электрофорез с использованием агарозы или полиакриламидных гелей является стандартным методом, используемым для разделения, идентификации и очистки биополимеров, поскольку оба этих геля пористы по своей природе.
  • Полиакриламидные гели представляют собой химически сшитые гели, образованные в результате полимеризации акриламида со сшивающим агентом, обычно N, N'-метиленбисакриламидом.
  • Реакция представляет собой свободнорадикальную полимеризацию, обычно проводимую с персульфатом аммония в качестве инициатора и N, N, N ', N'-тетраметилэтилендиамином (TEMED) в качестве катализатора.
  • Электрофорез в полиакриламидном геле (PAGE) - это метод, широко используемый в биохимии, судебной химии, генетике, молекулярной биологии и биотехнологии для разделения биологических макромолекул, обычно белков или нуклеиновых кислот, в соответствии с их электрофоретической подвижностью.
  • Наиболее часто используемой формой электрофореза в полиакриламидном геле является электрофорез в полиакриламидном геле с додецилсульфатом натрия (SDS-PAGE), используемый в основном для разделения белков.

Polyacrylamide Gel Electrophoresis (PAGE)

Принцип электрофореза в полиакриламидном геле (PAGE)

SDS-PAGE (Электрофорез в полиакриламидном геле) - это аналитический метод, используемый для разделения компонентов белковой смеси в зависимости от их размера.

Методика основана на принципе, что заряженная молекула будет мигрировать в электрическом поле к электроду с противоположным знаком. Общие методы электрофореза не могут быть использованы для определения молекулярной массы биологических молекул, поскольку подвижность вещества в геле зависит как от заряда, так и от размера.

Чтобы преодолеть это, биологические образцы необходимо обработать так, чтобы они приобрели равномерный заряд, тогда электрофоретическая подвижность зависит, прежде всего, от размера. Для этого различные белковые молекулы с различными формами и размерами должны быть денатурированы (сделано с помощью SDS), чтобы белки теряли свою вторичную, третичную или четвертичную структуру. Белки, покрываемые SDS, заряжены отрицательно и при нагрузке на гель и помещенный в электрическое поле, он будет мигрировать в сторону анода (положительно заряженного электрода), разделенных эффектом молекулярного просеивания в зависимости от размера.После визуализации методом окрашивания (специфичным для белка) размер белка может быть рассчитан путем сравнения его расстояния миграции с таковым для известной лестницы молекулярного веса (маркера).

Требования к электрофорезу в полиакриламидном геле (PAGE)

  • Акриламидные растворы (для расщепления и укладки гелей).
  • Изопропанол / дистиллированная вода.
  • Гелевый загрузочный буфер.
  • Запущен буфер.
  • Окрашивающие, удаляющие растворы.
  • Пробы белка
  • Маркеры молекулярной массы.

Оборудование и материалы, необходимые для проведения SDS-PAGE, включают в себя:

  • Камера электрофореза и электропитания.
  • Стеклянные тарелки (короткая и верхняя тарелка).
  • Литая рама
  • Стенд для литья
  • Расчески

этапов электрофореза в полиакриламидном геле (PAGE)

  1. Пробоподготовка

Sample preparation

  • Образцы могут быть любым материалом, содержащим белки или нуклеиновые кислоты.
  • Образец для анализа необязательно смешивают с химическим денатурантом, если это желательно, обычно с SDS для белков или мочевиной для нуклеиновых кислот.
  • SDS - это анионный детергент, который денатурирует вторичные и недисульфидно-связанные третичные структуры и дополнительно придает отрицательный заряд каждому белку пропорционально его массе. Мочевина разрывает водородные связи между парами оснований нуклеиновой кислоты, вызывая отжиг составляющих нитей. Нагревание образцов по крайней мере до 60 ° C дополнительно способствует денатурации.
  • В раствор может быть добавлен следящий краситель. Это обычно имеет более высокую электрофоретическую подвижность, чем аналиты, что позволяет экспериментатору отслеживать прохождение раствора через гель во время электрофоретического прогона.
  1. Приготовление полиакриламидного геля

Preparation of polyacrylamide gel

  • Гели обычно состоят из акриламида, бисакриламида, необязательного денатуранта (SDS или мочевина) и буфера с отрегулированным pH.
  • Отношение бисакриламида к акриламиду можно варьировать для специальных целей, но обычно оно составляет около 1 части на 35. Концентрация акриламида в геле также может варьироваться, как правило, в диапазоне от 5% до 25%.
  • Гели с меньшим процентным содержанием лучше подходят для расщепления молекул с очень высокой молекулярной массой, в то время как для расщепления меньших белков требуется гораздо более высокий процент акриламида,
  • Гели обычно полимеризуются между двумя стеклянными пластинами в гелевом устройстве, с гребенкой, вставленной сверху, чтобы создать лунки для образцов.
  • После того, как гель полимеризован, расческа может быть удалена, и гель готов к электрофорезу.
  1. Электрофорез

Electrophoresis

  • В PAGE используются различные буферные системы в зависимости от природы образца и цели эксперимента.
  • Буферы, используемые на аноде и катоде, могут быть одинаковыми или разными.
  • Электрическое поле воздействует на гель, заставляя отрицательно заряженные белки или нуклеиновые кислоты мигрировать через гель от отрицательного и к положительному электроду (аноду).
  • В зависимости от своего размера каждая биомолекула движется по-разному через матрицу геля: маленькие молекулы легче проникают через поры в геле, в то время как более крупные имеют большую сложность.
  • Гель обычно работает в течение нескольких часов, хотя это зависит от напряжения, приложенного к гелю.
  • По истечении заданного времени биомолекулы будут мигрировать на разные расстояния в зависимости от их размера.
  • Меньшие биомолекулы перемещаются дальше вниз по гелю, в то время как более крупные остаются ближе к точке происхождения.
  • Таким образом, биомолекулы
  • могут быть разделены примерно в соответствии с размером, который зависит в основном от молекулярной массы в денатурирующих условиях, но также зависит от конформации высшего порядка в нативных условиях.
  1. Обнаружение
  • После электрофореза гель может быть окрашен (для белков, чаще всего с кумасси бриллиантовым синим или авторадиографией; для нуклеиновых кислот, бромистого этидия или для любого из них, с окрашиванием серебром), что позволяет визуализировать отделенные белки, или обрабатывать дальше (например,грамм. Вестерн-блот).
  • После окрашивания биомолекулы разных видов появляются в виде отдельных полос в геле.
  • Для калибровки геля и определения приблизительной молекулярной массы неизвестных биомолекул путем сравнения пройденного расстояния относительно маркера обычно используют маркер размера молекулярной массы и известной молекулярной массы в отдельной дорожке в геле.

Применение электрофореза в полиакриламидном геле (PAGE)

  • Измерение молекулярной массы.
  • Пептидное картирование.
  • Оценка размера белка.
  • Определение белковых субъединиц или структур агрегации.
  • Оценка чистоты белка.
  • Количественное определение белка.
  • Мониторинг целостности белка.
  • Сравнение полипептидной композиции разных образцов.
  • Анализ количества и размера полипептидных субъединиц.
  • Приложения после электрофореза, такие как вестерн-блоттинг.
  • Окрашивание белков в гелях с кумасси G-250 без органического растворителя и уксусной кислоты.
  • Заливка и запуск протеинового геля путем повторного использования коммерческих кассет.
  • Селективная маркировка белков клеточной поверхности с использованием минимальных красителей CyDye DIGE Fluor.
  • Обнаружение убиквитинирования белка.

Преимущества электрофореза в полиакриламидном геле (PAGE)

  • Стабильный химически сшитый гель
  • Большая разрешающая способность (резкие полосы)
  • Может вместить большие количества ДНК без значительных потерь в разрешении
  • ДНК, полученная из полиакриламидных гелей, очень чистая
  • Размер пор полиакриламидных гелей можно легко и просто изменять, изменяя концентрации двух мономеров.
  • Хорошо для разделения фрагментов с низкой молекулярной массой

Недостатки электрофореза в полиакриламидном геле (PAGE)

  • Обычно сложнее готовить и обрабатывать, что требует больше времени для приготовления, чем агарозные гели.
  • Токсичные мономеры
  • Гели очень утомительны в приготовлении и часто дают утечку
  • Нужен новый гель для каждого эксперимента Стабильный химически сшитый гель

Рекомендации

  1. http: // elte.prompt.hu/sites/default/files/tananyagok/IntroductionToPracticalBiochemistry/ch07s03.html
  2. https://www.wou.edu/las/physci/ch562/Gel%20Electrophoresis.pdf
  3. https://www.slideshare.net/mbn1994/introduction-principle-instrumentation-and-applications-of-sdspage-55728195
  4. https://en.wikipedia.org/wiki/Polyacrylamide_gel_electrophoresis https://msu.edu/course/css/451/Lecture/PT-electrophoresis%20(2009).pdf
  5. http://library.umac.mo/ebooks/b28050459.pdf
  6. http: // vlab.amrita.edu/?sub=3&brch=186&sim=319&cnt=1

Электрофорез в полиакриламидном геле (PAGE)


,
определение полиакриламида по Свободный словарь
[USPRwire, четверг, август 2019 г.] Электрофорез в полиакриламидном геле (PAGE) - это типичная методика выделения белков с помощью электрофореза. По оценкам, мировой рынок полиакриламидов развивается при значительном CAGR в течение срока прогнозирования. Однако метод выполняется и сравнивается для определения качества в основном в полиакриламидном геле для выявления денатурированной одноцепочечной ДНК9,10. Мы провели обзор всех женщин, которые проходили курс лечения полиакриламидным гидрогелем, для демонстрации стрессового недержания мочи в нашем учреждении в период с июля 2013 года по март 2017 года.Используемый полимер в этом исследовании представляет собой неионный полиакриламид (PAM), который был получен из системы Sigma-Aldrich. Слабая гель, частично гидролизованный полиакриламидный полимер и сшивающие агенты ацетата хрома были получены со следующими свойствами: комбинация стеарата натрия и полиакриламида. Добавление полиакриламида должно было улучшить его стабильность, поскольку необходимо, чтобы новые грунтовки не смешивались с бетоном и чтобы система была термодинамически стабильной [44]. Альтернативно, повышенное разрешение LPS можно получить с помощью SDS-PAGE с использованием трицинового буфера система [53], или используя градиенты концентрации полиакриламидного геля в геле [54,55].Среди тем - гидрогели полиакриламида, полученные путем фронтальной полимеризации и их свойства, фульво- и гуминовые кислоты в поверхностных водах Грузии, моделирование физического механизма активации (открытия) ионных каналов при передаче нервных импульсов и термическое отверждение эпоксидной смолы на основе композита. Считается, что соединения Luvocom ES - на основе нейлонов 6, 66 и MXD6 (полиакриламид) - имеют равномерно распределенные проводящие добавки, которые обеспечивают эффективную сеть экранирования по всему полимеру.Предлагаемое решение представляет собой замкнутую систему, которая моет щебень, а затем переносит загрязненную воду в большой технологический бассейн, где химический хлопьевидный полиакриламид помогает коагулировать и оседать оставшийся осадок и переносить чистую воду обратно в гору для повторного использования. Существуют три типа сегментов продукта в суперабсорбирующих полимерах: полиакрилат натрия, сополимер полиакриламида и другие, включая сополимер этилена и малеинового ангидрида, сополимеры поливинилового спирта. ,

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *