POLYACRYLATE DE SODIUM (C3H3NAO2) N: STRUCTURE, PROPRIÉTÉS, UTILISATIONS, RISQUES - CHIMIE - 2025

Le polyacrylate de sodium est un composé organique de poids moléculaire élevé formé par l'union de nombreuses unités ou morceaux d'un composé plus petit, l'acrylate de sodium. La formule moléculaire du polyacrylate de sodium est (C ₃ H ₃ NaO ₂) _n et la formule étendue de son monomère est –CH ₂ –CH (COONa) -.

Le polyacrylate de sodium a tout de même de nombreuses pièces répétitives. Il est un polyélectrolyte anionique, car il a de nombreux anions carboxylate -COO ^-, qui sont chargés négativement. C'est ce qui lui confère ses principales propriétés physico-chimiques et favorise ses multiples utilisations.

Formule du monomère ou pièce répétitive du polymère polyacrylate de sodium, où n représente le nombre de fois où il est répété. Muso. Source: Wikimedia Commons.

Il a une grande affinité pour l'eau. Il l'absorbe très facilement, formant un gel. Absorbe tous types de fluides ou solutions aqueuses. Cette propriété le rend utilisé par exemple dans les couches jetables et les serviettes hygiéniques.

Il est également utilisé dans les emballages pour l'industrie des aliments frais pour absorber l'excès d'eau qu'ils peuvent produire.

En raison de sa grande quantité de charges négatives, –COO ^- est utilisé dans les détergents pour aider à mettre en suspension les particules de saleté. Il fonctionne également dans les processus industriels où il est nécessaire de piéger les ions métalliques positifs tels que le calcium, l'aluminium et le magnésium.

Le polyacrylate de sodium n'est pas toxique, mais il est très important de ne pas l'ingérer car il peut absorber l'eau de la salive, augmenter son volume et provoquer une suffocation.

Structure chimique

Le polyacrylate de sodium est un polymère, il est donc composé de nombreuses pièces individuelles toutes identiques et assemblées. De tels morceaux, morceaux ou unités sont appelés monomères.

Le polyacrylate de sodium est généré par l'union de nombreuses molécules d'acrylate de sodium. Une fois assemblés, les morceaux d'acrylate de sodium perdent la double liaison.

Pour cette raison, le polyacrylate de sodium a une structure sans double liaison, avec de nombreux anions carboxylate –COO ^- et de nombreux ions sodium Na ^{+ qui y sont} attachés.

Parce qu'il a tellement de groupes anioniques ^- COO ^{- on} dit qu'il s'agit d'un polyélectrolyte.

Le monomère ou la pièce individuelle de polyacrylate de sodium a une chaîne de deux atomes de carbone et un groupe –COO ^- Na ^{+ qui lui est} attaché, comme indiqué ci-dessous: –CH ₂ –CH (COO ^- Na ⁺) -.

Structure du monomère polyacrylate de sodium. Les lignes pointillées indiquent les liaisons avec d'autres monomères identiques à celui-ci. Edgar181. Source: Wikimedia Commons.

La quantité de monomères peut varier de quelques dizaines à plusieurs centaines.

Pour cette raison, un n est placé dans la formule du polymère, car n symbolise le nombre de monomères et ce nombre peut changer en fonction de ce que veut le fabricant du polymère.

Nomenclature

-Polyacrylate de sodium

-Sel de sodium d'acide polyacrylique

-Sel de sodium polymère d'acide acrylique

-Sel de sodium de l'homopolymère d'acide 2-propénoïque (homopolymère signifie qu'il s'agit d'un polymère homogène ou qu'il est composé de nombreuses unités d'un seul type de molécule)

Propriétés

État physique

Poudre solide blanche ou granulés.

Poids moléculaire

Cela dépend du nombre de monomères qui composent le polymère. Le polyacrylate de sodium avec des poids moléculaires par exemple de 1200, 2100, 8000 et 15000 est produit dans le commerce.

Densité

1,32 g / mL à 25 ° C

pH

6-9

Solubilité

Très soluble dans l'eau.

Propriétés chimiques

Le polyacrylate de sodium a une forte affinité pour l'eau. Les solutions aqueuses de polyacrylate de sodium sont très visqueuses et présentent une stringence élevée.

C'est un polymère extrêmement absorbant, notamment de l'eau ou des fluides aqueux. Sa vitesse d'absorption d'eau est très élevée.

L'eau est facilement attirée par ce polymère qui, une fois absorbé, se transforme en gel. Et il a une très grande capacité à retenir l'eau absorbée.

Tout cela s'explique par le fait que l'hydrogène dans l'eau forme des ponts de liaison avec l'anion carboxylate –COO ^- du polymère. La polarité de l'eau et du groupe carboxylate favorise ces liaisons hydrogène: –C - O- - -H - O - H.

Le polyacrylate de sodium stabilise également les émulsions huile-dans-eau. Les parties de la molécule de polyacrylate qui sont liées à l'huile –CH ₂ –CH– s'y lient et les parties ioniques ou liées à l'eau –COO ^- Na ^{+ y} restent. Ainsi, les gouttelettes d'huile restent stables dans l'eau.

Une autre de ses caractéristiques est qu'en raison de sa grande quantité d'anions carboxylate –COO ^{- le} polyacrylate de sodium peut facilement attirer des ions positifs ou des cations métalliques comme le calcium Ca ²⁺, le magnésium Mg ²⁺ ou l'aluminium Al ³⁺. Il les rejoint facilement et ne les lâche pas.

Il n'est ni toxique ni polluant et est biodégradable.

Obtention

Pour obtenir du polyacrylate de sodium, on fait d'abord réagir l'acide acrylique CH ₂ = CH-COOH et l'hydroxyde de sodium NaOH, pour obtenir l'acrylate de sodium CH ₂ = CH-COO ^- Na ⁺.

Ce dernier est soumis à un chauffage en présence de persulfate d'ammonium (NH ₄) ₂ S ₂ O ₈ pour accélérer la réaction de polymérisation, où chaque molécule d'acrylate de sodium est fixée à la suivante par la double liaison.

La solution obtenue contient du polyacrylate de sodium. Ensuite, par évaporation dans certaines conditions, le polymère sec est obtenu.

Applications

Comme absorbant dans diverses applications

Le polyacrylate de sodium est utilisé comme superabsorbant dans plusieurs produits largement utilisés. Un gramme de ce polymère peut absorber 300 à 1000 grammes d'eau pure.

Par exemple, il est utilisé dans les couches jetables, les serviettes hygiéniques, les coussinets d'allaitement et d'autres articles ménagers. Dans ces cas, il absorbe efficacement les fluides corporels aqueux, tels que l'urine ou le sang.

Il est également utilisé pour éviter les déversements de liquides en les solidifiant. Il permet de traiter les fluides corporels en les emprisonnant dans un gel sec et semi-solide, ce qui facilite leur élimination.

Dans les hôpitaux et les cliniques, il est utilisé pour la gestion des déversements et en bouteilles pour l'aspiration de liquides. Cela permet des économies sur la lessive, moins de gêne pour les patients et une réduction des glissades et de l'agitation de leurs professionnels de la santé.

Dans les produits de nettoyage et dans la lessive

Le polyacrylate de sodium sert d'épaississant dans les solutions d'hypochlorite utilisées dans les mélanges de blanchiment.

Il fait également partie des compositions détergentes car, pendant le lavage, il agit comme un dispersant pour les particules de saleté, en les maintenant en suspension, en augmentant la blancheur et en améliorant les performances générales de nettoyage des détergents.

Cela est dû aux multiples charges négatives ou anioniques qui aident à mettre en suspension les particules de saleté, ce qui le rend plus efficace dans les détergents granulaires ou en poudre et le lavage à pH alcalin (c'est-à-dire basique).

Les détergents contiennent du polyacrylate de sodium qui leur permet de mieux laver les vêtements. Auteur: Frank Habel. Source: Pixabay.

Dans l'industrie alimentaire

Il a été largement utilisé comme épaississant et agent de préparation en utilisant ses propriétés physico-chimiques.

Il est utilisé, par exemple, comme dispersant pour des pigments minéraux ou des charges telles que le carbonate de calcium ou le kaolin lors de la fabrication de papier ou de carton entrant en contact avec tous types d'aliments, sauf pour une utilisation en contact avec des préparations pour nourrissons ou du lait maternel.

Il sert également d'absorbant de fluide dans les matériaux qui entrent en contact avec les aliments. Il absorbe l'excès d'eau de toutes sortes d'aliments frais, tels que le poulet, le poisson, la viande, les légumes et les fruits.

Les emballages d'aliments frais peuvent contenir du polyacrylate de sodium pour absorber l'eau qu'ils peuvent libérer. Auteur: Shutterbug75. Source: Pixabay.

Dans les industries sucrières, son utilisation lors de l'évaporation de l'eau des jus de betterave ou de canne à sucre permet le piégeage des ions métalliques et contrôle ainsi la formation d'incrustations minérales dans les équipements.

En expériences pour améliorer la récupération de l'huile résiduelle

Dans l'industrie pétrolière, il est actuellement utilisé en association avec d'autres polymères acryliques pour épaissir l'eau injectée dans certains puits et favoriser l'élimination efficace des huiles résiduelles pour la récupération.

De plus, le polyacrylate de sodium a été utilisé dans des tests pour empêcher la précipitation de calcium et de magnésium et ainsi empêcher l'encrassement de l'équipement pendant la récupération d'huile des puits d'inondation de polymère.

Dans l'industrie des plastiques

Le polyacrylate de sodium est souvent ajouté au polychlorure de vinyle ou au plastique PVC (chlorure de polyvinyle) comme modificateur de résistance aux chocs et auxiliaire de traitement.

Les tuyaux en PVC utilisés dans la construction de maisons et de bâtiments peuvent contenir du polyacrylate de sodium pour augmenter leur résistance. Auteur: Pisauikan. Source: Pixabay.

Parmi les caractéristiques qu'il doit posséder pour remplir ces fonctions est celle d'avoir une certaine non miscibilité (ne pas se mélanger) avec l'autre polymère, pour former de petites zones indépendantes.

En même temps, il doit générer de fortes liaisons interfaciales avec le polymère de base ou de matrice pour permettre un bon transfert des contraintes à travers ces liaisons.

Si le modificateur d'impact est trop compatible ou miscible, il n'améliore pas la résistance aux chocs, mais s'il est complètement incompatible, le composé de base perd sa résistance ou sa ténacité.

Pour cette raison, le polyacrylate de sodium est utile dans cette application.

Dans diverses applications

Le polyacrylate de sodium est utilisé dans l'industrie des pâtes et papiers comme dispersant.

Ceci est dû à sa capacité à séquestrer ou piéger (et non à libérer) des cations multivalents nocifs (c'est-à-dire multi-chargés), tels que l'aluminium Al ³⁺ et le calcium Ca ²⁺, se complexant avec ceux-ci.

Il résiste aux pH élevés, aux températures élevées et aux forces de cisaillement ou de cisaillement élevées. Cependant, si les cations multivalents sont en forte concentration, ils peuvent précipiter le polyacrylate et lui faire perdre son efficacité.

Il est également utilisé dans l'industrie cosmétique comme épaississant et émulsifiant.

En raison de sa capacité à absorber l'eau rapidement, il est utilisé comme bloqueur d'eau dans les câbles à fibres optiques. Ce sont les câbles utilisés pour la transmission du signal Internet et téléphonique.

À l'intérieur des câbles à fibres optiques, il y a du polyacrylate de sodium pour absorber l'humidité qui peut les pénétrer et éviter les dommages. Auteur: Planet fox. Source: Pixabay.

Le polyacrylate de sodium est celui qui remplit les packs de gel froid qui sont utilisés pour traiter les douleurs causées par les coups ou les blessures, ou pour transporter des médicaments ou des fleurs.

Sac de gel froid utilisé pour soulager la douleur des blessures sportives. yamada kazuyuki de Higashi-betsuin, Japon. Source: Wikimedia Commons.

Avec le polyacrylate de sodium, de petites poupées sont fabriquées qui se dilatent ou augmentent de volume lorsqu'elles sont trempées dans l'eau.

Des risques

Bien que le polyacrylate de sodium ne soit pas toxique, l'ingestion de ses granules par voie orale les fait se dilater au contact de la salive.

Par conséquent, l'ingérer est un risque important car il peut provoquer une obstruction des voies respiratoires. Cela signifie qu'il peut gêner la respiration. En revanche, s'il est inhalé en petites quantités, pas assez pour provoquer une obstruction, il est irritant pour la respiration en raison de ses propriétés desséchantes.

Le polyacrylate de sodium est de plus en plus utilisé dans les maisons de soins médicaux et de soins infirmiers, placé dans des bouteilles d'urine à côté des patients, ce qui en fait un risque que des patients âgés confus puissent l'ingérer.

Pour cette raison, ces types de patients doivent être surveillés en permanence.

Il n'irrite pas la peau. Ce n'est pas inflammable.

Références

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