聚丙烯酸鈉鹽

聚丙烯酸鈉鹽又名聚丙烯酸鈉。是一種新型功能高分子材料和重要化工產品，固態產品為白色（或淺黃色）塊狀或粉末，液態產品為無色（或淡黃色）粘稠液體。溶解於冷水、溫水、甘油、丙二醇等介質中，對溫度變化穩定，具有固定金屬離子的作用，能阻止金屬離子對產品的消極作用，是一種具有多種特殊性能的表面活性劑。

基本介紹

• 中文名：聚丙烯酸鈉鹽
• 外文名：Sodium Polyacrylate
• 讀音：jù bǐng xīsuān nà yán
• 分子式：(C3H3NaO2)n
• 性質：可溶於水
• 套用範圍：化工

化學性質

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：是—種水溶性高分子化合物。商品形態的聚丙烯酸鈉，相對分子質量小到幾百，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，易溶於水。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。易溶於氫氧化鈉水溶液，但在氫氧化鈣、氫氧化鎂等水溶液中隨鹼土金屬離子數量增加，先溶解後沉澱。無毒。

物化性質

水溶性直鏈高分子聚合物。小相對分子質量的為液體，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，易溶於苛性鈉水溶液。吸濕性極強。具有親水和疏水基團的高分子化合物。緩慢溶於水形成極粘稠的透明液體，其0.5%溶液的粘度約Pa·s，粘性並非吸水膨潤（如CMC，海藻酸鈉）產生，而是由於分子內許多陰離子基團的離子現象使分子鏈增長，表現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、有機酸類對其粘性影響很小，鹼性時則粘性增大。不溶於乙醇、丙酮等有機溶劑。強熱至300度不分解。久存粘度變化極小，不易腐敗。因系電解質，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，引起分子交聯而凝膠化沉澱。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以下時可能產生沉澱。

隨著相對分子質量增大，聚丙烯酸鈉自無色稀溶液至透明彈性膠體乃至固體。性質、用途也隨相對分子質量不同而有明顯區別。相對分子質量在1000-10000的，可作為分散劑，套用於水處理（分散劑或阻垢劑）、造紙、紡織印染、陶瓷等工業領域。用作造紙塗布分散劑時，相對分子質量在2000-4000，塗料濃度在65%～70%時，仍可有良好流變性和熟化穩定性。分子量在1000-3000之間的，用作水質穩定劑和黑液濃縮時結垢控制劑。分子量在10以上的，用作塗料增稠劑和保水劑，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，保持塗料體系穩定。分子量在10以上的，用作絮凝劑，以及在食品工業中作增黏劑、乳化分散劑等。

製造方法

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

2、相對分子質量高時，丙烯酸用氫氧化鈉中和，精製後，在引發劑存在下聚合，既得產品。固體形態的產品可經過乾燥、造粒或粉碎得到。

3.、國外通過輻射聚合NaOH與丙烯酸的中和物製得。

合成方法

1.將去離子水和34kg鏈轉移劑異丙醇依次加入反應釜中，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）。滴畢後，反應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品。噴霧乾燥得固體產品丙烯酸或丙烯酸酯與氫氧化鈉反應得丙烯酸鈉單體，除去副生的醇類，經濃縮、調節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製得丙烯酸鈉單體，再在過硫酸銨催化下，聚合成聚丙烯酸鈉將相對分子質量1 000～3 000的聚丙烯酸鈉加入反應釜中，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得丙烯酸鈉單體，除去副產的醇類，經濃縮、調節PH值，以過硫酸銨為催化劑聚合製得。

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

4.乳液聚合法　單體溶液由丙烯酸經氫氧化鈉溶液中和，再加入少量丙烯醯胺製得。在250mL反應瓶中，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後結束聚合。升溫達到一定的出水量後，停止反應。最後將反應液過濾烘乾，得到粉末狀產物（PAA-Na）。

用途

食品級聚丙烯酸鈉

1、增稠劑。在食品中有如下功效：

（1）增強原料麵粉中的蛋白質粘結力。

（2）使澱粉粒子相互結合，分散滲透至蛋白質的網狀結構中。

（3）形成質地緻密的麵團，表面光滑而具有光澤。

（4）形成穩定的麵團膠體，防止可溶性澱粉滲出。

（5）保水性強，使水分均勻保持於麵團中，防止乾燥。

（6）提高麵團的延展性。

（7）使原料中的油脂成分穩定地分散至麵團中。[1]

2、作為電解質與蛋白質相互作用，改變蛋白質結構，增強食品的粘彈性，改善組織。

3、套用舉例：

（1）麵包、蛋糕、麵條類、通心麵、提高原材料利用率，改善口感和風味。用量0.05%。

（2）水產糜狀製品、罐頭食品、紫菜乾等，強化組織，保持新鮮味，增強味感

（3）調味醬、番茄沙司、蛋黃醬、果醬、稀奶油、醬油，增稠劑及穩定劑。

（4）果汁、酒類等，分散劑。

（5）冰淇淋、卡拉蜜爾糖，改善味感及穩定性。

（6）冷凍食品、水產加工品，表面膠凍劑（保鮮）。

4、由於在水中溶解較慢，可預先與砂糖、粉末澱粉糖漿、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：。國外從上世紀六十年代就開始將聚丙烯酸鈉用於多種食品的增稠、增筋和保鮮等, 是美國FDA、日本厚生省等批准使用的食品添加劑, 2000年中國衛生部也正式批准為食品級增稠劑。

使用限量：按照我國食品添加劑標準規定。

水處理劑——分散劑

水處理劑——分散劑：小相對分子質量的用於水處理，可在鹼性和中濃縮倍數條件下運行而不結垢。PAAS能將碳酸鈣、硫酸鈣等鹽類的微晶或泥沙分散於水中而不沉澱，從而達到阻垢目的。

PAAS是一種常用的分散劑，除了用於水處理，還廣泛大量套用於造紙、紡織、印染行業做漿料分散劑，用於陶瓷工業做碳酸鈣分散劑，用於塗料行業做顏料分散劑等。

工業聚丙烯酸鈉

聚丙烯酸鈉是成熟工業產品,有行業標準。標準號為：HG/T2838-2010。標準規定產品外觀為無色至黃色液體，固含量大於等於30%。

高相對分子質量的用於絮凝劑。

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於靜電相斥作用，使得曲繞的聚合物鏈伸展，促成具有吸附性的功能團外露到表面上來，由於這些活性點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量可達幾百萬，其商品形態為黃色粘稠液體，固含量或達8%許，相應特性粘數η≥3.40。

聚丙烯酸鈉絮凝劑是特別適用於燒鹼和純鹼行業鹽水精製、氧化鋁生產的赤泥沉降分離、味素廠廢水中蛋白質回收和製糖等行業的高分子材料。

造紙化學品

造紙化學品造紙塗料上作為分散劑。最合適的相對分子質量是2000-3000。商品形態一般是30%或42%固含量。粘度小於600mPa.s。外觀無色透明至琥珀色液體。pH在6-9之間。

其他領域

水性塗料，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；

衛生棉，起吸水作用

水晶泥，起吸水作用

研究方向及展望
隨著國民經濟的飛速發展，水處理的必要性日益突出，絮凝技術是提高水處理效率的最常用技術之一。特別是作為絮凝劑的高相對分子質量聚丙烯酸鈉，已經成為國內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，首先應對乳化劑的選配、引發劑體系的選擇及其用量、聚合溫度及時間的確定等方面進行探討，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。應繼續發展和完善現有的聚合方法和工藝條件，對各個聚合機理及聚合動力學進行深入研究，開發新的高效、合理的聚合引發體系，探討高性能的緩聚劑，探索更有效的聚合方法（比如半連續聚合方法、微乳液聚合方法、反相微乳業聚合方法），研究如何提高相對分子質量以最佳化其性能，研究高固含量聚合和新技術在各聚合方法中的套用，研製高分子型的乳化劑，探索反相微乳液聚合方法，從而使聚丙烯酸鈉從實驗室研究向產業化、工業化進軍。隨著經濟建設的蓬勃發展，科學技術的不斷進步，對高分子水溶性的聚合物尤其聚丙烯酸類的產品性能要求會越來越高，其勢必會有更廣闊的發展前景。