Poliacrilato de Sodio
Que es el Poliacrilato de Sodio
El poliacrilato de sodio es un tipo de polímero químico utilizado a nivel mundial en diferentes tipos de productos. Su función principal es absorber.
El poliacrilato de sodio está formado por diferentes monómeros y múltiples cadenas de compuestos de acrilato que poseen una carga de aniónica positiva, que atrae moléculas a base de agua para combinarse con ella.
El poliacrilato de sodio (CH2ch (CO2Na), inventado por Robert Niles Bashaw, Bobby Leroy Atkins y Billy Gene Harper. Es la sal del ácido poliacrílico, que se obtendría de la neutralización del ácido con NaOH. Fue disociado por primera vez en la empresa Dow Chemical Company.
El poliacrilato de sodio que tiene como propiedad ser una sal sódica, se observa como un polvo blanco y sin olor, puede aumentar su volumen hasta 500 veces y hasta 100 veces su peso si se le agrega agua destilada, se puede ver cómo va absorbiéndola por cada uno de los granitos, y se van agregando hasta formar una especie de gel cristalino. Debido a que este compuesto posee lata masa molecular, en vez de disolverse, se gelifica.
Al poner este gel en contacto con el aire toma un aspecto muy similar a la nieve, por lo que es usado para fabricar la nieve artificial, como agente gelificante para aumentar la viscosidad del agua, para recubrimientos de hilos de alta tensión en centrales eléctricas y para eliminar agua contenida en algunos combustibles fósiles.
La principal característica del poliacrilato de sodio es su enorme capacidad de absorción de agua, es por ello que este compuesto químico es incluido como material principal en la elaboración de pañales, toallas higiénicas o procesos químicos que requieren absorción de agua.
De qué manera se obtiene el Poliacrilato de sodio
Para obtener el poliacrilato de sodio se hacen reaccionar en primer lugar ácido acrílico e hidróxido de sodio, para así obtener el acrilato de sodio.
Este último se somete a calentamiento en presencia de persulfato de amonio para acelerar la reacción de polimerización, donde cada molécula de acrilato de sodio se une a la siguiente utilizando el doble enlace. La solución obtenida contiene poliacrilato de sodio. Luego mediante evaporación bajo ciertas condiciones se obtiene el polímero seco.
Como funciona el poliacrilato en contacto con el agua
El procedimiento por el cual esta sustancia se infla es por osmosis, que consiste en la elevada concentración de iones sodio en el polímero. Para que su tamaño aumente mucho más se puede utilizar agua destilada que no contiene iones. Cuando los iones captan las moléculas de agua para volver a estabilizar el compuesto se produce el proceso de osmosis.
En el caso del poliacrilato de sodio y su capacidad para absorber grandes cantidades de agua se debe a que en su estructura molecular existen grupos de carboxilatos de sodio que cuelgan de la cadena principal del polímero.
Estos grupos al entrar en contacto con el agua desprenden el catión sodio dejando libres iones negativos de carboxilato, estos iones negativos se repelen, estirando la cadena principal provocando el aumento de volumen. Para que vuelva a ser estable y neutro, los iones captan las moléculas de agua y se neutraliza la carga.
Estos enlaces se producen a través de enlaces de puentes de hidrogeno. Al liberarse los iones de carboxilato, no solo el agua es atraída, sino que algunos metales solubles también pueden ser retenidos en el poliacrilato y de ahí se utilice también como agente secuestrante de agua dura.
El poliacrilato de sodio absorbe hasta 1000 veces su peso en agua destilada. Esto significa que cada gramo de poliacrilato de agua absorbería hasta 1000 ml de agua. A medida que aumenta la salinidad del agua, disminuye su capacidad de absorción.
La capacidad de absorción de agua del poliacrilato de sodio se debe a su estructura química.
Para que se utiliza el poliacrilato de sodio
Los polímeros cruzados de acrilatos de alquino también se utilizan en una diversidad de ciencias alimentarias, en productos de consumo y en el campo de la ciencia cosmética como modificadores de la reología: deformación y flujo de los materiales o sustancias que alteran las características del flujo y la deformación de líquidos y sólidos blandos.
Debido a la alta reactividad del doble enlace de los carbonos, los acrilatos polimerizan fácilmente y pueden ser usados en diversas aplicaciones:
AGLUTINANTES: Las emulsiones de poliacrilato se utilizan en las suspensiones de pigmento especialmente en pinturas acrílicas y de látex. Actúan como aglutinante en las pinturas domesticas para adherir los distintos elementos colorantes, permitiendo a su vez secarse más rápido de lo que lo hacen las de base oleosa y conservar un alto nivel de miscibilidad cuando están mojadas.
ESPESANTES Y DISPERSANTES: Los poliacrilatos de sodio se suelen utilizar en productos de consumo y actúan como espesantes hidrófilos para aumentar la viscosidad en sistemas acuosos. A bajas concentraciones, las sales de poliacrilato de sodio pueden comportarse, llevando a cabo la separación de las partículas discretas que conforman los agregados, llenando los huecos con una mezcla de disolvente y ligante en una agitación a alta velocidad. Como dispersantes y agentes humectantes, fomentando la miscibilidad en una dispersión que de otra manera seria inestable.
ABSORBENTES: Debido a su capacidad para absorber agua. La suma de la sal de hidróxido de sodio al polímero neutro de poliacrilato crea grupos de carga positiva y negativa a todo lo largo del polímero. Cuando es expuesto al agua, siendo una sustancia polar por naturaleza, las moléculas de agua son atraídas a los grupos con carga y se unen a la cadena del polímero, creando una sustancia gelatinosa, viscosa.
VIDRIO: El llamado vidrio acrílico, un polímero sintético de metacrilato de metilo, transparente, elaborado con poliacrilato de sodio a partir de placas de vidrio, resistentes a la rotura.
Tipos de poliacrilato de sodio
Hay muchos tipos de poliacrilato de sodio según sus diferentes usos, como:
- Almidón-basado (biodegradable).
- Mejorado del catalizador (para el bloqueo del agua del cable).
- De catión (para aditivo concreto).
- Defectuoso y reciclado (para la absorción liquida inútil).
Como puede utilizarse el poliacrilato de sodio
El poliacrilato de sodio puede utilizarse de dos maneras:
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- Directamente.
- Como materia prima de los productos.
Como utilizamos el poliacrilato de sodio directamente
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- Para la producción: De caucho inflable, gel ignifugo, agente desecante, agente de almacenaje termal y agua que bloquea.
- Para la construcción: Agente anti-brumoso y protección concreta.
- Para el medio ambiente: Recolección de excrementos y control de residuos líquidos.
- Otros: Colección de desechos líquidos del tatuaje, separación del aceite-agua, liquido de perforación.
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Utilizado como materia prima
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- Para el cuidado personal: Lentes de contacto, estera para enfermeras, servilleta sanitaria.
- Productos para animales: Fuente de ahogar-libre para los insectos del alimentador, cojín o cama de mascotas.
- Productos para el hogar: Juguetes que crecen, cosméticos, bolsa o paquete para el hielo.
- Otros: Bolsa para la orina, nieve inmediata, pintura impermeable, cables.
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Cuáles son las aplicaciones o usos más comunes del poliacrilato de sodio
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- En detergentes: Al unirse los elementos iónicos del agua dura, tales como el calcio y el magnesio, los tensoactivos de los detergentes funcionan de manera más eficiente.
- Para aumentar la viscosidad del agua ya que es un agente espesante, que se puede enviar como gelificante.
- Nieve artificial: Este compuesto tiene singular característica de parecerse a la nieve, por lo que sirve para la creación de nieve artificial, sirve para hacer experimentos rápidos y sencillos, utilizando poliacrilato de sodio y agua, sin agregar sal porque se acaba.
- Pañales absorbentes.
- Limpieza de residuos médicos de los hospitales.
- Acondicionamiento de tierra en jardines para retener una mayor cantidad de agua.
- Eliminación de agua en algunos combustibles, los utiliza la aviación.
- Recubrimiento de cables ópticos y centrales eléctricas, como aislamiento por contacto con agua.
- Absorción de agua en fugas.
- Diversos procesos químicos donde se requiera que se absorba agua.
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Las aplicaciones del poliacrilato de sodio se deben a su capacidad de absorber agua, su uso más conocido es como absorbente en los pañales y compresas sanitarias, teniendo más usos como:
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- Experimento en ciencias.
- Agente espesante.
- Agente quelante.
- Revestimiento de cables.
- Agricultura.
- En la industria de papel como dispersante. Esto se debe a su habilidad para atrapar o secuestrar y no soltar cationes con carga múltiple dañinos, como el aluminio y el calcio, acomplejándose con estos.
- También se usa en la industria cosmética como espesante y emulsionante.
- Se emplea como bloqueador de agua en los cables de fibra óptica, los que se usan para la transmisión de señal de internet y teléfono. Debido a su capacidad de absorber agua rápidamente.
- En el relleno de las bolsas de gel frio que se emplean para tratar dolores por golpes o lesiones, o para transportar flores o medicinas.
- En la elaboración de pequeños muñecos que se expanden o aumentan de volumen al dejarlos remojando en agua.
- Es resistente a pH alto, a altas temperaturas y fuerzas de corte o cizallamiento altas. Si los cationes multivalentes están en alta concentración pueden precipitar el poliacrilato haciendo que pierda su efectividad.
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Nivel de riesgo o toxicidad del poliacrilato de sodio
Aunque el poliacrilato de sodio no es toxico, la ingesta de sus gránulos vía oral hace que estos se expandan en contacto con la saliva.
El polímero es altamente toxico cuando se inhala o se ingiere, pudiendo causar diferentes daños a los ojos, pulmones y piel.
En consecuencia, el ingerirlo es un riesgo importante debido a que puede ocasionar obstrucciones de las vías aéreas. Esto significa que puede impedir la respiración. Si se inhala en pequeñas cantidades, no causara obstrucción, pero si resultara irritante al respirar, por sus propiedades desecantes.
El poliacrilato de sodio está siendo usado en salas médicas y geriátricos, colocado en botellas para la orina al lado de los pacientes, pero es un riesgo para pacientes ancianos, confundidos pueden ingerirlo. Lo que deben ser supervisados frecuentemente.
No es inflamable, ni irritante de la piel.
Según la MSDS; la inhalación de lagunas partículas puede causar irritación de las vías respiratorias, pero no es considerado toxico, ni en el contacto con la piel, ya que al tratarse de un polímero puede ser absorbido por la piel.
Según la Administración de Seguridad y Salud Ocupacional de los Estados Unidos, el poliacrilato de sodio utilizado en los pañales, no es un material que cause daño al bebe o adulto.
El poliacrilato de sodio no es esencialmente toxico, no hay riesgos conocidos en su uso industrial, la inhalación prolongada o excesiva puede causar tos y estornudos, no es probables que solo una única exposición prolongada resulte nociva en la piel, pero si puede causar irritación, no hay información sobre riesgos de cáncer, los peligros para la salud por uso industrial y comercial son muy bajas.
Emergencia y primeros auxilios por contacto con poliacrilato de sodio
- Contacto con la piel: Lavar la zona afectada inmediatamente con abundante agua y jabón, quitar ropa y zapatos contaminados.
- Contacto con los ojos: Enjuague inmediatamente con suficiente agua por 15 minutos, busque atención medica si persiste la irritación.
- Por ingesta: Tomar 2 vasos de agua. Conseguir atención médica.
- Por Inhalación: Aunque no se sabe que causa problemas respiratorios, si se hace difícil respirar, trasladar al aire libre y suministrar oxígeno. Busque atención medica si la tos u otros síntomas se desarrollan.
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