聚丙烯酸钠是一种新型功能高分子材料和重要化工产品,固态产品为白色(或浅黄色)块状或粉末,液态产品为无色(或淡黄色)粘稠液体。溶解于冷水、温水、甘油、丙二醇等介质中,对温度变化稳定,具有固定金属离子的作用,能阻止金属离子对产品的消极作用,是一种具有多种特殊性能的表面活性剂。
概述:
聚丙烯酸钠,英文名Sodium polyacrylate,缩写PAAS或简称PAA-Na,结构式为[-CH2-CH(COONa)]n-。是—种水溶性高分子化合物。商品形态的聚丙烯酸钠,相对分子质量小到几百,大到几千万,外观为无色或淡黄色液体、粘稠液体、凝胶、树脂或固体粉末,易溶于水。因中和程度不同,水溶液的pH一般在6-9。能电离,有或无腐蚀性。易溶于氢氧化钠水溶液,但在氢氧化钙、氢氧化镁等水溶液中随碱土金属离子数量增加,先溶解后沉淀。无毒。
分子式:[C3H3O2Na]n
分子量:一般10-10数量级
CAS号:【9003-04-7】
性质水溶性直链高分子聚合物。小相对分子质量的为液体,大的可为固体。固体的商品为白色粉末或颗粒,无臭无味,遇水膨胀,易溶于苛性钠水溶液。吸湿性极强。具有亲水和疏水基团的高分子化合物。缓慢溶于水形成极粘稠的透明液体,其0.5%溶液的粘度约Pa·s,粘性并非吸水膨润(如CMC,海藻酸钠)产生,而是由于分子内许多阴离子基团的离子现象使分子链增长,表现粘度增大而形成高粘性溶液。其粘度约为CMC、海藻酸钠的15-20倍。加热处理、中性盐类、酸类对其粘性影响很小,碱性时则粘性增大。不溶于乙醇、丙酮等溶剂。强热至300度不分解。久存粘度变化极小,不易腐败。因系电解质,易受酸及金属离子的影响,粘度降低。遇足量二价以上金属离子(如铝、铅、铁、钙、镁、锌)形成其不溶性盐,引起分子交联而凝胶化沉淀。但是二价金属离子量少时仍为溶液,因此可作为洗涤助剂,起到防止污垢再沉积的作用。pH=4.0以下时可能产生沉淀。随着相对分子质量增大,聚丙烯酸钠自无色稀溶液至透明弹性胶体乃至固体。性质、用途也随相对分子质量不同而有明显区别。相对分子质量在1000-10000的,可作为分散剂,应用于水处理(分散剂或阻垢剂)、造纸、纺织印染、陶瓷等工业领域。用作造纸涂布分散剂时,相对分子质量在2000-4000,涂料浓度在65%~70%时,仍可有良好流变性和熟化稳定性。分子量在1000-3000之间的,用作水质稳定剂和黑液浓缩时结垢控制剂。分子量在10以上的,用作涂料增稠剂和保水剂,可使羧基化丁苯胶乳、丙烯酸酯乳液等合成胶乳黏度增长,避免水分析出,保持涂料体系稳定。分子量在10以上的,用作絮凝剂。还可用作高吸水性树脂,土壤改良剂,以及在食品工业中作增黏剂、乳化分散剂等。
加工或制造方法 1、相对分子质量小时,丙烯酸在引发剂和链转移剂存在下聚合,用氢氧化钠中和即可得到产品。控制反应温度,引发剂和链转移剂的种类和用量,单体浓度、反应时间和加料方式等条件,可得到不同相对分子质量的产品。
2、相对分子质量高时,丙烯酸用氢氧化钠中和,精制后,在引发剂存在下聚合,既得产品。固体形态的产品可经过干燥、造粒或粉碎得到。
3.、国外通过辐射聚合NaOH与丙烯酸的中和物制得。
用途:食品级聚丙烯酸钠的用途1、增稠剂。在食品中有如下:(1)增强原料面粉中的蛋白质粘结力。(2)使淀粉粒子相互结合,分散渗透至蛋白质的网状结构中。(3)形成质地致密的面团,表面光滑而具有光泽。(4)形成稳定的面团胶体,防止可溶性淀粉渗出。(5)保水性强,使水分均匀保持于面团中,防止干燥。(6)提高面团的延展性。(7)使原料中的油脂成分稳定地分散至面团中。2、作为电解质与蛋白质相互作用,改变蛋白质结构,增强食品的粘弹性,改善组织。3、应用举例:(1)面包、蛋糕、面条类、通心面、提高原材料利用率,改善口感和风味。用量0.05%。(2)水产糜状制品、罐头食品、紫菜干等,强化组织,保持新鲜味,增强味感(3)调味酱、番茄沙司、蛋黄酱、果酱、稀奶油、酱油,增稠剂及稳定剂。(4)果汁、酒类等,分散剂。(5)冰淇淋、卡拉蜜尔糖,改善味感及稳定性。(6)冷冻食品、水产加工品,表面胶冻剂(保鲜)。4、由于在水中溶解较慢,可预先与砂糖、粉末淀粉糖浆、乳化剂等混合,以提高溶解速度。5、作糖液、盐水、饮料等的澄清剂(高分子凝聚剂)。
食品安全:。国外从上世纪六十年代就开始将聚丙烯酸钠用于多种食品的增稠、增筋和保鲜等, 是美国FDA、日本厚生省等批准使用的食品添加剂, 2000年中国卫生部也正式批准为食品级增稠剂。
使用限量:按照我国食品添加剂标准规定。
水处理剂——分散剂水处理剂——分散剂[1]:小相对分子质量的用于水处理,可在碱性和中浓缩倍数条件下运行而不结垢。PAAS能将碳酸钙、硫酸钙等盐类的微晶或泥沙分散于水中而不沉淀,从而达到阻垢目的。
PAAS是一种常用的分散剂,除了用于水处理还,还广泛大量应用于造纸、纺织、印染行业做浆料分散剂,用于陶瓷工业做碳酸钙分散剂,用于涂料行业做颜料分散剂等。
聚丙烯酸钠是成熟工业产品,有行业标准。标准号为:HG/T2838-1997。标准规定产品外观为无色至黄色液体,固含量大于等于30%。
高相对分子质量的用于絮凝剂。
食品级聚丙烯酸钠
产品指标:
项目 | 指标 |
外观 | 白色粉末 |
固含量 | ≥96% |
分子量 | >3000万 |
残余单体 | ≤0.5% |
硫酸盐(以SO4计) | ≤0.5% |
干燥失重 | ≤10% |
灼烧残渣 | ≤76% |
重金属(以Pb计) | ≤0.002% |
砷(以As2O3计) | ≤0.0002% |
低聚合物 | ≤5% |
质量标准:Q/XGJH 02-2008
产品性质:本品系水溶性高分子化合物,具有极强的增稠保水功能,产品纯度高、性能极为稳定、无臭无味,久存不腐败,可广泛应用于面食类、加工食品和冷冻食品。本品是美国FDA、日本厚生省,中国卫生部批准使用的食品添加剂,对人体无害,易于保存和储藏,属非危险品。
产品性质
分子量:3000-5000万
黏度:2000-2500mPa.s(0.2%水溶液、25℃、2#转子、6rpm)
PH值:8-9(0.1%水溶液、25℃)
产品粒度:白色粉末
分子量大,并且是电解质,水溶液呈现很高的黏度。黏度约为CMC、海藻酸钠等的15-20倍。根据溶液的不同浓度及用醋酸等改变PH值,可以调整其水溶液的黏度。热稳定性强,200℃下几乎不分解水溶液和铁、钙、镁等二价金属离子结合,形成不溶于水的凝胶。与瓜儿豆胶等其他增稠剂复配使用,其水溶液的黏度会有大幅度的增加。因此,可用相对较少的添加量得到相同黏度的水溶液。对食品的效用:
增强原料粉中的蛋白质黏结力。使淀粉粒子相互结合,分散到蛋白质的网状结构中。使原料(面团)形成致密光洁的表面。使原料(面团)成为稳定的胶质,因而避免了可溶性淀粉的渗出。保湿性很强,使原料中的水分分布均匀,防止干燥。增强了原料的延展性。使原料粉中的油脂成分均匀分布,保持其稳定性。聚丙烯酸钠的应用举例
(一)、食品制造业
面类:改善生面、干面、油炸面的口感,使其更加劲道。降低方便面等油炸食品加工中的吸油率,节约用油。面粉类制品(面包、蛋糕、饺子皮、汤圆等):加强原料面粉中蛋白质的黏着性,使生面团的延展性更好,提高保湿性,减少冻裂,改善口感。粉丝、粉条、粉皮类:作以红薯、玉米、燕麦、马铃薯等为原料的粉丝、粉条、粉皮时,可提高产品的筋度,增耐煮性。肉丸、鱼丸、火腿肠:在制作鱼肉方便制品时,适量添加,可使产品风味更佳,口感更筋道。鱼肉糜状制品、罐头食品:肉制品、水产品糜状制品中可作表面胶冻剂,强化组织,保持新鲜口感味,增强口感。人造肉:用于制作人造肉,可提高蛋白质纤维的黏弹性和伸长度。冷冻行业:作为复配乳化剂和稳定剂的配料组分,可部分代替瓜尔豆胶、CMC等,起到增强效果,降低成本的作用。调味酱、果酱、奶油:在调味酱、番茄酱、果酱、奶油中作为增稠剂及稳定剂,可改善味感及口感,增加其粘度并长时间保持其形态。“冰衣”保鲜:聚丙烯酸钠溶液有优良的附着力,能封锁金属离子,在冷冻前处理可形成隔绝空气的“冰衣”,大大延长鱼、虾、肉等冷冻食品的保鲜期,保鲜效果显著。(二)化妆品制造业 聚丙烯酸钠在化妆品中起增稠、分散、悬浮、稳定等作用。它有利于化妆品的增稠、发泡、稳定、乳化、分散、粘合、成膜和保水等性能的发挥。
(三)牙膏制造业 牙膏中添加聚丙烯酸钠能起到教明显的粘合、赋形功能,因聚丙烯酸钠的取代均匀性较好,故挤出来的牙膏显得亮滑、细腻,具有保温、固香、耐洗及耐高温等。
(四)烟草制造业 聚丙烯酸钠能起到制作烟草薄片的粘结作用,对降低烟草成本有一定效果。另外,还可以用作卷烟纸的粘结剂。
(五)医药制造业 聚丙烯酸钠在医药行业中可作为药浆增稠剂、稳定剂、和水剂及软膏类药物的基剂
使用方法:
1、快速搅拌水,缓慢均匀地加入聚丙烯酸钠粉末(切勿一次大量加入,应将胶粉慢慢撒入称量好的水中,也不要将水倒入胶粉中,否则易生成胶团,难以溶解),搅拌10分钟,待颗粒溶胀悬浮后,静止2小时即可溶解。本品由于分子量极大,溶解浓度一般不超过2‰。
2、 不同水质(软水、硬水)的水溶解同一个规格的聚丙烯酸钠,黏度相差很大。建议软水溶解为宜。
3、食盐浓度的影响:聚丙烯酸钠的黏度随食盐浓度的增大而减小。
水处理剂——分散剂水处理剂——分散剂[1]:小相对分子质量的用于水处理,可在碱性和中浓缩倍数条件下运行而不结垢。PAAS能将碳酸钙、硫酸钙等盐类的微晶或泥沙分散于水中而不沉淀,从而达到阻垢目的。
PAAS是一种常用的分散剂,除了用于水处理还,还广泛大量应用于造纸、纺织、印染行业做浆料分散剂,用于陶瓷工业做碳酸钙分散剂,用于涂料行业做颜料分散剂等。
聚丙烯酸钠是成熟工业产品,有行业标准。标准号为:HG/T2838-1997。标准规定产品外观为无色至黄色液体,固含量大于等于30%。
高相对分子质量的用于絮凝剂。
水处理剂——絮凝剂:聚丙烯酸钠是一种线状、可溶性的高分子化合物,其分子链上的羧基由于静电相斥作用,使得曲绕的聚合物链伸展,促成具有吸附性的功能团外露到表面上来,由于这些活性点吸附在溶液中悬浮粒子上,形成粒子间的架桥,从而加速了悬浮粒子的沉降。 作为絮凝剂的聚丙烯酸钠其相对分子质量可达几百万,其商品形态为黄色粘稠液体,固含量或达8%许,相应特性粘数η≥3.40。
聚丙烯酸钠絮凝剂是特别适用于烧碱和纯碱行业盐水精制、氧化铝生产的赤泥沉降分离、味精厂废水中蛋白质回收和制糖等行业的高分子材料。
造纸化学品造纸化学品[2]造纸涂料上作为分散剂。的相对分子质量是2000-3000。商品形态一般是30%或42%固含量。粘度小于600mPa.s。外观无色透明至琥珀色液体。pH在6-9之间。
其他领域水性涂料,其分散作用;
纺织印染助剂,起浆料分散作用;
陶瓷加工助剂,起分散作用;
洗涤剂中作为洗涤助剂,起分散作用;防污垢再沉积作用和增稠作用;
油田上作为堵漏剂;
农业上作为土壤保湿剂;
医药上作为药物载体;
化肥工业作为化肥的控释剂;
作为高吸水树脂应用于尿布、卫生巾等。