ГЛАВА 1. СВОЙСТВА И ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ 1.1. Свойства и технические характеристики полиакриловой кислоты Поли(акриловая кислота) (PAA; торговое название Carbomer) представляет собой полимер с формулой (CH2-CHCO2H)n. Это производное акриловой кислоты (CH2=CHCO2H). В водном растворе при нейтральном рН ПАА представляет собой анионный полимер. Полиакриловая кислота представляет собой высокомолекулярное вещество, мономерным звеном которого является соединение СН2=СН−СООН (акриловая или пропеновая, этенкарбоновая кислота). Этот полимер характеризуется отсутствием токсичности, хорошей растворимостью в воде и стойкостью к высокощелочным средам. Полиакриловая кислота – это типичный представитель слабых поликислот. Ее макромолекулы имеют функциональные группы, обладающие способностью к электролитической диссоциации. По внешнему виду она представляет собой прозрачную жидкость янтарного цвета или белый гранулированный порошок. Основными физико-химическими свойствами полиакриловой кислоты являются: · Температура, при которой данный полимер становится твердым, минуя фазу кристаллизации (стеклообразное состояние) – 106 °C. · При нагревании происходит образование ангидридов, а если температура превышает 250 °С, то начинается реакция отщепления диоксида углерода из карбоксильной группы – COOH, а также сшивание макромолекул, что приводит к получению полимеров пространственного строения и увеличению степени полимеризации. · Соли этого полимера обладают большей термической стойкостью. Это свойство используется для получения прочных волокон с привитым слоем полиакриловой кислоты. · При взаимодействии со щелочами (C2H3COOH) n образует соли, в реакции со спиртами — сложные эфиры. · После полимеризации в растворителях полимер становится твердым и хрупким и сохраняет эти качества даже при температуре 240 °C. · При реакции низкомолекулярных спиртов с данной кислотой получают сложные эфиры разного пространственного строения. · Резкое изменение свойств полимера происходит при очень малой степени превращения функциональных групп (для сшивания молекул массой 50 кДа требуется только 0,1% этиленгликоля). Одним из свойств водного раствора полиакриловой кислоты является то, что при увеличении молекулярной массы данного полимера возрастает также и вязкость раствора, что связано с ростом макромолекул и их воздействием на воду. В то же время вязкость раствора не зависит от приложенного напряжения сдвига и является постоянной величиной в широком диапазоне измерений, в отличие от других полиэлектролитных полимеров. Волокна полиакриловой кислоты при изменении кислотности раствора претерпевают сокращение или удлинение в результате превращения химической энергии в механическую. (C2H3COOH) n хорошо растворяется в следующих веществах: · вода; · диэтилендиоксид; · метиловый и этиловый спирт; · амид муравьиной кислоты; · диметилформамид. · Водный раствор полиакриловой кислоты обладает полиэлектролитным эффектом (способен к электролитической диссоциации), который увеличивается по линейной зависимости при росте степени нейтрализации. Вещество нерастворимо в таких соединениях, как: · мономер акриловой кислоты; · ацетон; · этоксиэтан; · углеводороды. С катионными растворами и ПАВ вещество может образовывать нерастворимые соли. Синтез полиакриловой кислоты производят с помощью полимеризации мономера. Реакция происходит в водной среде, куда добавляют сшивающий агент, или в органических растворителях. Смешивание обычно производится в реакторе с лопастными мешалками, а поверхность оборудования охлаждают до 70 °C жидким хладагентом. Конечный продукт представляет собой гель – гидрофильный полимер, активно впитывающий влагу. Более стабильный водный раствор кислоты можно получить под воздействием перекиси водорода и добавлением небольшого количества пара-дигидроксибензола с тиогликолятом натрия, применяемых для регулирования молекулярной массы.
1.2. Области применения полиакриловой кислоты Наибольшее распространение этот полимер получил в качестве суперадсорбента (для захвата и удерживания жидкости) в наполнителях для детских и взрослых подгузников, гигиенических прокладок, одноразовых пеленок и прочих подобных изделий. Однако, в настоящее время большей популярностью в качестве абсорбента пользуется не сама полиакриловая кислота, а ее производные. Другими областями, где используется полиакриловая кислота, являются: сельское хозяйство – материал для улучшения свойства почв; промышленность – стабилизаторы и флокулянты коллоидных растворов; кожевенное и текстильное производство – вещества для снижения электризации при выделке кож и получении волокон; электроника – связующий компонент в литий-ионных аккумуляторах; промышленное производство – в системах водяного охлаждения и кондиционирования в качестве ингибитора отложений и компонента, поддерживающего однородность смесей (электростанции, сталелитейные и нефтеперерабатывающие заводы, производство удобрений). Также это вещество применяется в качестве добавки при производстве пленок, которые улучшают их способность окрашиваться и сцепляться с другими материалами. | 
