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Leitfaden für Natriumpolyacrylat 2022 (Anwendungen, Sicherheitsforschung)

May 3, 2021

Da dieser Artikel lang ist und laufend aktualisiert wird, empfiehlt es sich bei Interesse an SAP (Super absorbent polymer), ihn mit einem Lesezeichen zu versehen. (drücken Sie "Strg"+"D", um ein Lesezeichen hinzuzufügen)


Was ist Natriumpolyacrylat?

Natriumpolyacrylat ist eine Art superabsorbierendes Polymer (auch SAP genannt).

Es ist ein funktionelles Polymer, das in einer Vielzahl von gängigen Produkten wie Papierwindeln, Haustierpads, wasserspeicherndem Material (um dem Boden zu helfen, Wasser zu speichern), Instant-Schnee und so weiter verwendet wird. Es ist bekannt für seine überlegene Saugfähigkeit:

Natriumpolyacrylat kann das Hundertfache seines Eigengewichts an Wasser aufnehmen. Es beginnt als Pulver und wenn es mit Feuchtigkeit in Berührung kommt, schwillt es in seine Gelform an.

Im Gegensatz zu anderen saugfähigen Materialien ist es nicht einfach, die Feuchtigkeit aus diesem Gel zu pressen. Dies macht es perfekt für den Einsatz in Papierwindeln - Ihr Baby kann darauf sitzen, herumrollen und stundenlang in einer nassen Windel ohne Lecks schlafen.


Basis-Info

Schmelzpunkt

Es ist 150°C. Darüber hinaus wird Natriumpolyacrylat, nachdem es Wasser absorbiert und zu einem Hydrogel wird, leicht geschmolzen und bei einer niedrigeren Temperatur (z. B. 40 ° C) photodegradiert. Dies ist einer der Gründe, warum Natriumpolyacrylat nicht als Wasserrückhaltemittel für die Land- und Forstwirtschaft eingesetzt werden kann.


Ph-Wert

Im Allgemeinen ist Natriumpolyacrylat schwach sauer, da es sehr wenig Acrylrückstände auflässt. (Natriumpolyacrylat wird durch die Polymerisationsreaktion von Acrylsäure und Natriumhydroxid gebildet. )


Wasseraufnahme

Als derzeit stärkstes wasserabsorbierendes Material kann Natriumpolyacrylat das bis zu mehrere Tausendfache seines Eigengewichts an reinem Wasser aufnehmen.

Darüber hinaus wirkt sich die Frage, ob das Wasser rein ist oder nicht, direkt auf die Absorption von Natriumpolyacrylat aus. Wenn dem Wasser Salz zugesetzt wird, wird die Wasseraufnahme stark reduziert. Die Konzentration von Wasserionen im Boden ist extrem hoch, und die Wasseraufnahme von Natriumpolyacrylat ist stark reduziert - Dies ist ein Grund, warum es nicht für die Verwendung als wasserspeicherndes Mittel geeignet ist.

Warum hängt die Wasseraufnahme von Natriumpolyacrylat mit der Solekonzentration der Flüssigkeit zusammen?

Nach einer sorgfältigen Untersuchung des gesamten Salzabsorptionsprozesses von Natriumpolyacrylat werden wir feststellen:

Natriumpolyacrylatpolymer selbst ist eine semipermeable Membran. Die semipermeable Membran lässt nur Wassermoleküle durch, und die semipermeable Membran umhüllt Natriumchlorid zu kleinen Kugeln. Außerhalb der Membran ist eine geringe Konzentration. Wenn das Natriumpolyacrylatpolymer mit Wasser in Kontakt kommt, dringt eine große Menge Wasser aus der Lösung mit niedriger Konzentration außerhalb der kleinen Kugel in die hochkonzentrierte Lösung innerhalb der kleinen Kugel ein, bis die inneren und äußeren Lösungen gleich sind. Dies wird als Isotonizität bezeichnet.

Basierend auf dem Prinzip der Osmose hängt die Menge an Wasser, die von einem wasserabsorbierenden Polymer absorbiert wird, von der Art der äußeren Lösung ab. Wenn es destilliertes Wasser ist, kann es das 800-fache Gewicht des Polymers selbst aufnehmen. Wenn es Leitungswasser ist, weil es mehr Ionen enthält, kann es nur das 300-fache seines eigenen Gewichts aufnehmen.


Produktionsprozess

In der Copolymerchemie gibt es 3 Möglichkeiten, Natriumpolyacrylat herzustellen: Gelpolymerisation, Lösungspolymerisation und Suspensionspolymerisation.

Hier ist das allgemeine Prozessbild für Ihre Konferenz:

Wie Sie sehen, ist Natriumpolyacrylat kein Naturprodukt.

PS: Es gibt eine Art von Natriumpolyacrylat, das durch Stärkepfropfung hergestellt wird. Der Hersteller behauptet, dass es sich um ein "Naturprodukt" als Gimmick handelt.


Wie geht es Arbeit?

Sie haben sich vielleicht gefragt, wie Natriumpolyacrylat funktioniert. Tatsächlich hat der gesamte Wasseraufnahmeprozess komplexe physikalische und chemische Reaktionen durchlaufen. (Es wird allgemein angenommen, dass körperliche Reaktionen für die meisten Auswirkungen verantwortlich sind.)

Einfach gesagt gibt es Netzwerkmolekülketten in der Molekülstruktur von Natriumpolyacrylat. Seine Elektrolyse erfolgt unmittelbar nach dem Auftreffen auf Wasser und dissoziiert in positiv und negativ geladene Ionen. Die positiv und negativ geladenen Ionen haben eine starke Affinität zu Wasser. Daher hat es eine starke Wasseraufnahme und Wasserrückhaltefähigkeit.

Details

Natriumpolyacrylat ist weißkörnig, ist ein wasserabsorbierendes Polymer und die Hauptkette enthält -COONa. Wenn Wasser eingreift, dissoziiert es in -COO- und Na+. Durch die gegenseitige Abstoßung zwischen den -COO- anionen dehnt sich die ursprünglich gekrümmte Kette zu einer geraden Kette aus.

Wie wirkt Natriumpolyacrylat?

Da das Wasserstoffatom im H2O (H-O-H) -Molekül leicht positiv geladen ist und das Sauerstoffatom leicht negativ geladen ist, erzeugt die Anziehung zwischen dem leicht positiv geladenen Wasserstoffatom und dem negativ geladenen -COO- Wasserstoffbrückenbindungen, so dass das Polymer Natriumacrylat Wasser aufnehmen kann.

Natriumpolyacrylat ist jedoch nicht in Wasser gelöst, sondern bildet eine kolloidale Substanz. Der Grund dafür ist, dass bei hohem Vernetzungsgrad kein Wasser in das Polymer eindringen kann und seine Wasseraufnahmekapazität verringert wird. Auf der anderen Seite dringen Wassermoleküle bei einem geringen Vernetzungsgrad leicht in das Polymer ein, und das Harz quillt auf, ist weiter hydrophil und gelatiniert und wird zu einem Zustand hoher Wasseraufnahme.

Tipp: Wenn die Vernetzungsdichte zu gering ist, kann sie sich in Wasser auflösen.


Sicherheitsforschung

Ist Natriumpolyacrylat sicher?

Ja. Nach verschiedenen Materialsicherheitsdatenblättern (Dokumente, die von der U.S. Occupational Safety and Health Administration erstellt wurden, die potenzielle Gefahren von Chemikalien sehr detailliert auflisten), ist Natriumpolyacrylat absolut sicher.

Über die Dokumente des MsDS (Material Safety Data Sheet) können wir auch mehr wissen:

Sicherheitsdatenblatt für Natriumpolyacrylatmaterial


Wie wäre es, die Haut direkt zu berühren?

Natriumpolyacrylat selbst ist nicht reizend für die Haut. Als Polymer klebt es in langen Ketten zusammen, die viel zu groß sind, um durch die Haut aufgenommen zu werden.

Aber eine Art Natriumpolyacrylat wird mit kleinen Mengen Acrylsäure vermischt, ein Rest aus dem Herstellungsprozess.

Theoretisch könnte Acrylsäure in großen Dosen schädlich für die Haut eines Babys sein. Doch laut einem Bericht im Journal of Toxicology and Environmental Health aus dem Jahr 2009 gibt es nicht annähernd genug Acrylsäure in Einwegwindeln, um Besorgnis zu wecken. (Die Studie wurde von Procter & Gamble, einem großen Windelhersteller, finanziert.) Eine andere Seite, Natriumpolyacrylat Lieferanten sollten den Acrylsäurewert zu testen und sicherzustellen, dass es weniger als 300 ppm (Teil pro Million).


Natriumpolyacrylat in Lebensmittelqualität

Obwohl der Anspruch "Natriumpolyacrylat in Lebensmittelqualität" seit vielen Jahren existiert, hat kein Hersteller behauptet, ihn herstellen zu können. Dies kann mit dem Produktionsprozess zusammenhängen.

*PS: Dieser Inhalt wird 2021 aktualisiert.

Ist Natriumpolyacrylat giftig für Hunde / Tiere / Insekten?

Streng genommen kann die Antwort nur dann ja lauten, wenn Natriumpolyacrylat den Lebensmittelstandard erfüllt.


Schlussfolgerung

Natriumpolyacrylat ist sicher – ungiftig und frei von größeren Sicherheitsrisiken.

Aber es kann gewisse Gefahren darstellen, wenn es nicht richtig gehandhabt wird. Aber bitte beachten Sie die folgenden Gefahren und treffen Sie Vorsichtsmaßnahmen, um Verletzungen oder Missgeschicke beim Umgang mit Natriumpolyacrylat zu vermeiden.

  • Wenn das Pulver eingeatmet wird, kann es die Lunge reizen – aber das ist im Allgemeinen kein Problem.
  • Wenn es in Kontakt mit einer großen Menge von verschüttetem Wasser in einem Gebiet kommt, kann es dazu führen, dass das Gebiet sehr rutschig wird.
  • Wenn es in großen Mengen in Kanalisations- oder Entwässerungssysteme gelangt, kann es zu einer schweren Verstopfung führen und sollte sofort behandelt werden.

Faqs

Kann Natriumpolyacrylat den Bach runtergehen?

Ja für Natriumpolyacrylatgel. Es wird langsam in Wasser, Kohlendioxid und einige Natriumionen zerlegt, was keine Umweltverschmutzung verursacht.

PS: Natriumpolyacrylatpulver hat eine starke wasserquellende Eigenschaft. Dies führt dazu, dass die Toilette blockiert.

Kann Natriumpolyacrylat wiederverwendet werden?

An diesem Punkt sind die Eigenschaften von Natriumpolyacrylat unterschiedlich.

Gewöhnliches Natriumpolyacrylat kann nicht wiederverwendet werden. Zum Beispiel wird Natriumpolyacrylat, das in Windeln verwendet wird, nach der Absorption von Urin verworfen.

Für das Natriumpolyacrylat, das in einigen speziellen Zwecken wie wasserabsorbierenden Ausdehnungsflutkontrollbeuteln verwendet wird, führt der Hersteller eine spezielle Nachbearbeitung durch. Das Natriumpolyacrylat kann nach diesen speziellen Behandlungen nach einer gewissen Zeit nach der Aufnahme von Wasser zu festen Partikeln werden. Zustand, kann wiederholt Feuchtigkeit aufnehmen.

Ist Natriumpolyacrylat und Wasser eine chemische Reaktion?

Es wird allgemein angenommen, dass körperliche Reaktionen für die meisten Auswirkungen verantwortlich sind.

Ist Natriumpolyacrylat biologisch abbaubar?

Natriumpolyacrylat ist keine natürliche Substanz, sondern eine makromolekulare Struktur der organischen Synthese, so dass es schwierig ist, im natürlichen Boden biologisch abgebaut zu werden.

Es ist jedoch erwähnenswert, dass Natriumpolyacrylat auf natürliche Weise im Boden abgebaut werden kann.

Wir können diese Schlussfolgerung durch ein sehr einfaches Experiment bestätigen. Zum Beispiel schmilzt das Gel nach der Aufnahme von Wasser mit Natriumpolyacrylat eine Woche lang unter dem Sonnenlicht.

Darüber hinaus haben Windelhersteller in einigen Ländern begonnen, Natriumpolyacrylattypen zu erforschen und herzustellen, die durch Biotechnologie auf natürliche Weise abgebaut werden können. Das Prinzip ist, dass der Prozess der Natriumpolyacrylatproduktion mit Stärke oder anderen Substanzen gepfropft wird, so dass es von lebenden Mikroorganismen zersetzt werden kann.

Ist Natriumpolyacrylat sicher für Pflanzen (als Dünger)?

Obwohl der Preis von Natriumpolyacrylat viel niedriger ist als der von Kaliumpolyacrylat, ist es skurril, es als Wasserhaltemittel zu verwenden.

Nennen Sie einige Gründe, warum Sie Natriumpolyacrylat NICHT für Pflanzen verwenden sollten:

Als Wasserrückhaltemittel kann Natriumpolyacrylat unterirdisch kaum Wasser aufnehmen, was zu der hohen Ionenkonzentration von Bodensickerwasser führt.
Das Wassergel aus Natriumpolyacrylat wird leicht geschmolzen und bei einer niedrigeren Temperatur (z. B. 40 ° C) photoabgebaut.
Natriumpolyacrylat wird in eine große Anzahl von Natriumionen zerlegt, die von Pflanzen nicht aufgenommen werden können, was zu einer erhöhten Bodenversalzung führt.

Hinweis: Anders als A löst B, das speziell für die Wasserhaltemittel entwickelt wurde, effektiv die oben genannten drei Probleme.

Ist Natriumpolyacrylat giftig?

Natriumpolyacrylat ist nicht giftig. Bei der Synthese von Natriumpolyacrylat kann der Gehalt an Acrylsäure streng kontrolliert werden und ist für den menschlichen Körper nicht schädlich.

Tatsächlich wurde Natriumpolyacrylat häufig als wichtiger wasserabsorbierender Bestandteil von Babywindeln verwendet.

Obwohl Natriumpolyacrylat für die Haut harmlos ist, sollten Sie so schnell wie möglich einen Arzt aufsuchen, nachdem Ihr Baby oder Ihr Hund es eingenommen hat. Dies liegt daran, dass es so schnell anschwillt, dass es nach versehentlicher Einnahme Magen-Darm-Beschwerden verursachen kann.

Wo kann man Natriumpolyacrylat zu Hause finden / bekommen?

Wie gesagt, Sie können Natriumpolyacrylat leicht in Damenbinden oder Papierwindeln finden.


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