化學(xué)性質(zhì)

中文別名：2-丙烯酸鈉均聚物; 聚丙烯酸鈉(系列); 聚丙烯酸

鈉(PAAS); S聚丙烯酸鈉; 聚丙烯酸鈉 MW~5100; 聚丙烯酸鈉 MW ~15000; 聚丙烯酸鈉 MW~8000

英文別名：Polyacrylic acid sodium salt; Sodiumpolyacrylateinwater;Poly(acrylate sodium)

性質(zhì)：是—種水溶性高分子化合物。商品形態(tài)的聚丙烯酸鈉，相對分子質(zhì)量小到幾百，大到幾千萬，外觀為無色或淡黃色粘稠液體、凝膠、樹脂或固體粉末，易溶于水。因中和程度不同，水溶液的pH一般在6-9。能電離，有或無腐蝕性。易溶于氫氧化鈉水溶液，但在氫氧化鈣、氫氧化鎂等水溶液中隨堿土金屬離子數(shù)量增加，先溶解后沉淀。無毒。

產(chǎn)品信息

上游原料:丙烯酸,氫氧化鈉

下游產(chǎn)品:燒堿、增稠劑、緩蝕劑、造紙助留助濾劑

物化性質(zhì)

水溶性直鏈高分子聚合物。小相對分子質(zhì)量的為液體，大的可為固體。固體的商品為白色粉末或顆粒，無臭無味，遇水膨脹，易溶于苛性鈉水溶液。吸濕性極強(qiáng)。具有親水和疏水基團(tuán)的高分子化合物。緩慢溶于水形成極粘稠的透明液體，其0.5%溶液的粘度約Pa·s，粘性并非吸水膨潤（如CMC，海藻酸鈉）產(chǎn)生，而是由于分子內(nèi)許多陰離子基團(tuán)的離子現(xiàn)象使分子鏈增長，表現(xiàn)粘度增大而形成高粘性溶液。其粘度約為CMC、海藻酸鈉的15-20倍。加熱處理、中性鹽類、有機(jī)酸類對其粘性影響很小，堿性時則粘性增大。不溶于乙醇、丙酮等有機(jī)溶劑。強(qiáng)熱至300度不分解。久存粘度變化極小，不易腐敗。因系電解質(zhì)，易受酸及金屬離子的影響，粘度降低。遇足量二價以上金屬離子（如鋁、鉛、鐵、鈣、鎂、鋅）形成其不溶性鹽，引起分子交聯(lián)而凝膠化沉淀。但是二價金屬離子量少時仍為溶液，因此可作為洗滌助劑，起到防止污垢再沉積的作用。pH=4.0以下時可能產(chǎn)生沉淀。

隨著相對分子質(zhì)量增大，聚丙烯酸鈉自無色稀溶液至透明彈性膠體乃至固體。性質(zhì)、用途也隨相對分子質(zhì)量不同而有明顯區(qū)別。相對分子質(zhì)量在1000-10000的，可作為分散劑，應(yīng)用于水處理（分散劑或阻垢劑）、造紙、紡織印染、陶瓷等工業(yè)領(lǐng)域。用作造紙涂布分散劑時，相對分子質(zhì)量在2000-4000，涂料濃度在65%～70%時，仍可有良好流變性和熟化穩(wěn)定性。分子量在1000-3000之間的，用作水質(zhì)穩(wěn)定劑和黑液濃縮時結(jié)垢控制劑。分子量在10以上的，用作涂料增稠劑和保水劑，可使羧基化丁苯膠乳、丙烯酸酯乳液等合成膠乳黏度增長，避免水分析出，保持涂料體系穩(wěn)定。分子量在10以上的，用作絮凝劑，以及在食品工業(yè)中作增黏劑、乳化分散劑等。

制造方法

1、相對分子質(zhì)量小時，丙烯酸在引發(fā)劑和鏈轉(zhuǎn)移劑存在下聚合，用氫氧化鈉中和即可得到產(chǎn)品。控制反應(yīng)溫度，引發(fā)劑和鏈轉(zhuǎn)移劑的種類和用量，單體濃度、反應(yīng)時間和加料方式等條件，可得到不同相對分子質(zhì)量的產(chǎn)品。

2、相對分子質(zhì)量高時，丙烯酸用氫氧化鈉中和，精制后，在引發(fā)劑存在下聚合，既得產(chǎn)品。固體形態(tài)的產(chǎn)品可經(jīng)過干燥、造?；蚍鬯榈玫健?/p>

3.、國外通過輻射聚合NaOH與丙烯酸的中和物制得。

合成方法

1.將去離子水和34kg鏈轉(zhuǎn)移劑異丙醇依次加入反應(yīng)釜中，加熱至80～82℃。滴加14kg過硫酸銨和170kg單體丙烯酸的水溶液（去離子水）。滴畢后，反應(yīng)3h。冷至40℃，加入30%的NaOH水溶液，中和至pH值為8.0～9.0蒸出異丙醇和水得液體產(chǎn)品。噴霧干燥得固體產(chǎn)品丙烯酸或丙烯酸酯與氫氧化鈉反應(yīng)得丙烯酸鈉單體，除去副生的醇類，經(jīng)濃縮、調(diào)節(jié)pH值，以過硫酸銨為催化劑聚合而得由丙烯酸和氫氧化鈉反應(yīng)制得丙烯酸鈉單體，再在過硫酸銨催化下，聚合成聚丙烯酸鈉將相對分子質(zhì)量1000～3 000的聚丙烯酸鈉加入反應(yīng)釜中，配成30%的水溶液即可

2.丙烯酸或丙烯酸酯與氫氧化鈉反應(yīng)得丙烯酸鈉單體，除去副產(chǎn)的醇類，經(jīng)濃縮、調(diào)節(jié)PH值，以過硫酸銨為催化劑聚合制得。

3.聚合法　在裝有攪拌器、回流冷凝管、溫度計(jì)、滴液漏斗的500mL四口燒瓶中，加入一定量的去離子水，再加入鏈轉(zhuǎn)移劑亞硫酸氫鈉（用量占體系質(zhì)量的4.5%），攪拌溶解，加熱升溫至65℃，開始滴加單體丙烯酸及引發(fā)劑過硫酸銨水溶液。其中單體丙烯酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)占體系的30%，過硫酸銨的質(zhì)量分?jǐn)?shù)占體系的0.06%，滴加時間為3h，滴完后保溫3h，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%氫氧化鈉水溶液中和至pH值為7～7.5，得到無色的黏稠、低分子質(zhì)量聚丙烯酸鈉溶液。

4.乳液聚合法　單體溶液由丙烯酸經(jīng)氫氧化鈉溶液中和，再加入少量丙烯酰胺制得。在250mL反應(yīng)瓶中，加入單體溶液、十二烷基磺酸鈉，攪拌其混合均勻，同時通氮除氧20min，加入還原劑、乳化劑、溶劑和氧化劑。將體系升溫至45℃，4h后結(jié)束聚合。升溫達(dá)到一定的出水量后，停止反應(yīng)。后將反應(yīng)液過濾烘干，得到粉末狀產(chǎn)物（PAA-Na）。[1] 

用途

食品級聚丙烯酸鈉

1、增稠劑。在食品中有如下功效：

（1）增強(qiáng)原料面粉中的蛋白質(zhì)粘結(jié)力。

（2）使淀粉粒子相互結(jié)合，分散滲透至蛋白質(zhì)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中。

（3）形成質(zhì)地致密的面團(tuán)，表面光滑而具有光澤。

（4）形成穩(wěn)定的面團(tuán)膠體，防止可溶性淀粉滲出。

（5）保水性強(qiáng)，使水分均勻保持于面團(tuán)中，防止干燥。

（6）提高面團(tuán)的延展性。

（7）使原料中的油脂成分穩(wěn)定地分散至面團(tuán)中。[1] 

2、作為電解質(zhì)與蛋白質(zhì)相互作用，改變蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)食品的粘彈性，改善組織。

3、應(yīng)用舉例：

（1）面包、蛋糕、面條類、通心面、提高原材料利用率，改善口感和風(fēng)味。用量0.05%。

（2）水產(chǎn)糜狀制品、罐頭食品、紫菜干等，強(qiáng)化組織，保持新鮮味，增強(qiáng)味感

（3）調(diào)味醬、番茄沙司、蛋黃醬、果醬、稀奶油、醬油，增稠劑及穩(wěn)定劑。

（4）果汁，分散劑。

（5）冰淇淋、卡拉蜜爾糖，改善味感及穩(wěn)定性。

（6）冷凍食品、水產(chǎn)加工品，表面膠凍劑（保鮮）。

4、由于在水中溶解較慢，可預(yù)先與砂糖、粉末淀粉糖漿、乳化劑等混合，以提高溶解速度。

5、作糖液、鹽水、飲料等的澄清劑（高分子凝聚劑）。

食品安全：。國外從上世紀(jì)六十年代就開始將聚丙烯酸鈉用于多種食品的增稠、增筋和保鮮等,是美國FDA、日本厚生省等批準(zhǔn)使用的食品添加劑, 2000年中國衛(wèi)生部也正式批準(zhǔn)為食品級增稠劑。

使用限量：按照我國食品添加劑標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。

水處理劑——分散劑

水處理劑——分散劑：小相對分子質(zhì)量的用于水處理，可在堿性和中濃縮倍數(shù)條件下運(yùn)行而不結(jié)垢。PAAS能將碳酸鈣、硫酸鈣等鹽類的微晶或泥沙分散于水中而不沉淀，從而達(dá)到阻垢目的。

PAAS是一種常用的分散劑，除了用于水處理，還廣泛大量應(yīng)用于造紙、紡織、印染行業(yè)做漿料分散劑，用于陶瓷工業(yè)做碳酸鈣分散劑，用于涂料行業(yè)做顏料分散劑等。

工業(yè)聚丙烯酸鈉

聚丙烯酸鈉是成熟工業(yè)產(chǎn)品,有行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)號為：HG/T2838-2010。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定產(chǎn)品外觀為無色至黃色液體，固含量大于等于30%。

高相對分子質(zhì)量的用于絮凝劑。

水處理劑——絮凝劑

聚丙烯酸鈉是一種線狀、可溶性的高分子化合物，其分子鏈上的羧基由于靜電相斥作用，使得曲繞的聚合物鏈伸展，促成具有吸附性的功能團(tuán)外露到表面上來，由于這些活性點(diǎn)吸附在溶液中懸浮粒子上，形成粒子間的架橋，從而加速了懸浮粒子的沉降。作為絮凝劑的聚丙烯酸鈉其相對分子質(zhì)量可達(dá)幾百萬，其商品形態(tài)為黃色粘稠液體，固含量或達(dá)8%許，相應(yīng)特性粘數(shù)η≥3.40。

聚丙烯酸鈉絮凝劑是特別適用于燒堿和純堿行業(yè)鹽水精制、氧化鋁生產(chǎn)的赤泥沉降分離、味精廠廢水中蛋白質(zhì)和制糖等行業(yè)的高分子材料。

造紙化學(xué)品

造紙化學(xué)品造紙涂料上作為分散劑。合適的相對分子質(zhì)量是2000-3000。商品形態(tài)一般是30%或42%固含量。粘度小于600mPa.s。外觀無色透明至琥珀色液體。pH在6-9之間。

其他領(lǐng)域

水性涂料，起分散作用；

紡織印染助劑，起漿料分散作用；

陶瓷加工助劑，起分散作用；

洗滌劑中作為洗滌助劑，起分散作用；防污垢再沉積作用和增稠作用；

衛(wèi)生巾 ，起吸水作用

水晶泥，起吸水作用

研究方向及展望
　　隨著國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，水處理的必要性日益突出，絮凝技術(shù)是提高水處理效率的常用技術(shù)之一。特別是作為絮凝劑的高相對分子質(zhì)量聚丙烯酸鈉，已經(jīng)成為國內(nèi)外科研人員競相研究的課題。研究丙烯酸及其共聚單體的反相乳液聚合，首先應(yīng)對乳化劑的選配、引發(fā)劑體系的選擇及其用量、聚合溫度及時間的確定等方面進(jìn)行探討，研究體系的中和度、共聚單體的種類和配比、單體總濃度、非極性溶劑的種類和混配等。應(yīng)繼續(xù)發(fā)展和完善現(xiàn)有的聚合方法和工藝條件，對各個聚合機(jī)理及聚合動力學(xué)進(jìn)行深入研究，開發(fā)新的高效、合理的聚合引發(fā)體系，探討高性能的緩聚劑，探索更有效的聚合方法（比如半連續(xù)聚合方法、微乳液聚合方法、反相微乳業(yè)聚合方法），研究如何提高相對分子質(zhì)量以優(yōu)化其性能，研究高固含量聚合和新技術(shù)在各聚合方法中的應(yīng)用，研制高分子型的乳化劑，探索反相微乳液聚合方法，從而使聚丙烯酸鈉從實(shí)驗(yàn)室研究向產(chǎn)業(yè)化、工業(yè)化進(jìn)軍。隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的蓬勃發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，對高分子水溶性的聚合物尤其聚丙烯酸類的產(chǎn)品性能要求會越來越高，其勢必會有更廣闊的發(fā)展前景。[2] 

食品級

產(chǎn)品指標(biāo):

項(xiàng)目指標(biāo)外觀白色粉末固含量≥96%分子量>3000萬殘余單體≤0.5%硫酸鹽（以SO4計(jì)）≤0.5%干燥失重≤10%灼燒殘?jiān)?6%重金屬（以Pb計(jì)）≤0.002%砷（以As2O3計(jì)）≤0.0002%低聚合物≤5%

產(chǎn)品性質(zhì)：本品系水溶性高分子化合物，具有極強(qiáng)的增稠保水功能，產(chǎn)品純度高、性能極為穩(wěn)定、無臭無味，久存不腐敗，可廣泛應(yīng)用于面食類、加工食品和冷凍食品。本品是美國FDA、日本厚生省，中國衛(wèi)生部批準(zhǔn)使用的食品添加劑，對人體無害，易于保存和儲藏，屬非危險(xiǎn)品。

產(chǎn)品性質(zhì)

分子量：3000-5000萬

黏度：2000-2500mPa.s(0.2%水溶液、25℃、2#轉(zhuǎn)子、6rpm)

PH值：8-9（0.1%水溶液、25℃）

產(chǎn)品粒度：白色粉末

分子量大，并且是電解質(zhì)，水溶液呈現(xiàn)很高的黏度。黏度約為CMC、海藻酸鈉等的15-20倍。根據(jù)溶液的不同濃度及用醋酸等改變PH值，可以調(diào)整其水溶液的黏度。熱穩(wěn)定性強(qiáng)，200℃下幾乎不分解水溶液和鐵、鈣、鎂等二價金屬離子結(jié)合，形成不溶于水的凝膠。與瓜兒豆膠等其他增稠劑復(fù)配使用，其水溶液的黏度會有大幅度的增加。因此，可用相對較少的添加量得到相同黏度的水溶液。

對食品的效用：

增強(qiáng)原料粉中的蛋白質(zhì)黏結(jié)力。使淀粉粒子相互結(jié)合，分散到蛋白質(zhì)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中。使原料（面團(tuán)）形成致密光潔的表面。使原料（面團(tuán)）成為穩(wěn)定的膠質(zhì)，因而避免了可溶性淀粉的滲出。保濕性很強(qiáng)，使原料中的水分分布均勻，防止干燥。增強(qiáng)了原料的延展性。使原料粉中的油脂成分均勻分布，保持其穩(wěn)定性。

應(yīng)用舉例

（一）、食品制造業(yè)

面類：改善生面、干面、油炸面的口感，使其更加勁道。降低方便面等油炸食品加工中的吸油率，節(jié)約用油。面粉類制品（面包、蛋糕、餃子皮、湯圓等）：加強(qiáng)原料面粉中蛋白質(zhì)的黏著性，使生面團(tuán)的延展性更好，提高保濕性，減少凍裂，改善口感。粉絲、粉條、粉皮類：作以紅薯、玉米、燕麥、馬鈴薯等為原料的粉絲、粉條、粉皮時，可提高產(chǎn)品的筋度，增耐煮性。肉丸、魚丸、火腿腸：在制作魚肉方便制品時，適量添加，可使產(chǎn)品風(fēng)味更佳，口感更筋道。魚肉糜狀制品、罐頭食品：肉制品、水產(chǎn)品糜狀制品中可作表面膠凍劑，強(qiáng)化組織，保持新鮮口感味，增強(qiáng)口感。人造肉：用于制作人造肉，可提高蛋白質(zhì)纖維的黏彈性和伸長度。冷凍行業(yè)：作為復(fù)配乳化劑和穩(wěn)定劑的配料組分，可部分代替瓜爾豆膠、CMC等，起到增強(qiáng)效果，降低成本的作用。調(diào)味醬、果醬、奶油：在調(diào)味醬、番茄醬、果醬、奶油中作為增稠劑及穩(wěn)定劑，可改善味感及口感，增加其粘度并長時間保持其形態(tài)?！氨隆北ｕr：聚丙烯酸鈉溶液有優(yōu)良的附著力，能封鎖金屬離子，在冷凍前處理可形成隔絕空氣的“冰衣”，大大延長魚、蝦、肉等冷凍食品的保鮮期，保鮮效果顯著。

（二）化妝品制造業(yè)聚丙烯酸鈉在化妝品中起增稠、分散、懸浮、穩(wěn)定等作用。它有利于化妝品的增稠、發(fā)泡、穩(wěn)定、乳化、分散、粘合、成膜和保水等性能的發(fā)揮。

（三）牙膏制造業(yè)牙膏中添加聚丙烯酸鈉能起到教明顯的粘合、賦形功能，因聚丙烯酸鈉的取代均勻性較好，故擠出來的牙膏顯得亮滑、細(xì)膩，具有保溫、固香、耐洗及耐高溫等功效。

（四）煙草制造業(yè) 聚丙烯酸鈉能起到制作煙草薄片的粘結(jié)作用，對降低煙草成本有一定效果。另外，還可以用作卷煙紙的粘結(jié)劑。

（五）醫(yī)藥制造業(yè) 聚丙烯酸鈉在醫(yī)藥行業(yè)中可作為藥漿增稠劑、穩(wěn)定劑、和水劑及軟膏類藥物的基劑

使用方法

1、快速攪拌水，緩慢均勻地加入聚丙烯酸鈉粉末（切勿一次大量加入，應(yīng)將膠粉慢慢撒入稱量好的水中，也不要將水倒入膠粉中，否則易生成膠團(tuán)，難以溶解），攪拌10分鐘，待顆粒溶脹懸浮后，靜止2小時即可溶解。本品由于分子量極大，溶解濃度一般不超過2‰。

2、 不同水質(zhì)（軟水、硬水）的水溶解同一個規(guī)格的聚丙烯酸鈉，黏度相差很大。建議軟水溶解為宜。