Что такое полиакриламид и где его применяют

Полиакриламид (Polyacrylamide, ПАА) — водорастворимый синтетический полимер. Полиакриламид получают методом полимеризации исходного мономера — акриламида, в ряде случаев с сомономерами для обеспечения целевых свойств готового продукта.

В промышленных масштабах ПАА начали производить в середине XX века, и спрос на него продолжает расти. Заводы, выпускающие ПАА, есть и в России. Вещество доступно в различных формах: в виде порошка, гранул, геля, раствора или эмульсии. Для получения растворов полиакриламида чаще всего используют воду. Порошки и гранулы производят из растворов или эмульсий, путем предварительного выпаривания жидкости.

В зависимости от области применения полимеры могут быть либо полностью растворимыми в воде, либо способными впитывать влагу, приобретая форму геля. Состав полиакриламида и его свойства зависят от условий производства и характера мономера. Вязкость раствора ПАА связана с концентрацией раствора и молекулярной массой полимера.

При температуре выше 105 °С эксплуатационные свойства полимера ухудшаются, а при 130 °С он подвергается деструкции, образуя нерастворимый в воде полимер. Кроме температуры, на характеристики полиакриламида влияют и другие факторы. Например, вязкость растворов ПАА может уменьшаться при интенсивном перемешивании, из-за высокого напряжения в оборудовании, под воздействием ультразвука, окислителей, микроорганизмов. Это важно учитывать при работе с ПАА, иначе характеристики соединения ухудшатся и могут образоваться нежелательные продукты.

Чтобы сделать водные растворы полиакриламида более стабильными и функциональными, применяют антиоксиданты, деактиваторы металлов, бактерициды, убивающие бактерии, а также ингибиторы — вещества, подавляющие процессы разрушения. Также прибегают к различным технологическим приемам: регулируют количество минералов в воде и скорость перемешивания раствора, из воды удаляют кислород.

Виды материала

Выделяют следующие виды полиакриламида:

• Анионный. Полимер с отрицательным зарядом, который помогает соединению притягивать частицы почвы, глины или песка. Содержит сомономер акрилат натрия. Анионный вид используют для укрепления грунта, предотвращения эрозии, при добыче и обработке полезных ископаемых: железа, урана, золота, каменного угля. Он хорошо растворяется в воде и образует вязкий раствор, эффективен в низких концентрациях.

• Катионный. Этим определением называют полиакриламид с положительным зарядом. Он захватывает и объединяет частицы органических веществ, минералов и бактерий, после чего их можно отделить от водной среды. Содержит сомономер гидродрохлорид диметиламиноэтилметакрилата. Катионный вид применяют для очистки сточных вод, фильтрации питьевой воды. Катионный полиакриламид популярен как добавка для производства бумаги: полимер улучшает ее качество, удерживает пигмент.

• Неионный — полимер без заряда, поэтому он менее эффективен в связывании частиц и фильтрации. Его преимущество — устойчивость к высоким температурам и составу среды по сравнению с аналогами. Неионный полимер используют во время добычи полезных ископаемых.

Важно понимать особенности каждого вида, чтобы выбрать подходящий материал для конкретных целей. Так можно создавать продукцию лучшего качества и уменьшать производственные затраты.

Сферы применения полиакриламида

У полиакриламида много преимуществ перед конкурентами: он прост в применении, стабилен, выдерживает воздействие высокой температуры и агрессивных веществ, относительно безопасен для окружающей среды. Структуру ПАА можно модифицировать, чтобы придать веществу нужные свойства.

Чаще всего ПАА используют для обработки воды. Вещество выступает как флокулянт — реагент, отделяющий примеси от воды. Он улавливает и отделяет тяжелые металлы и токсичные вещества. Также полиакриламид востребован при производстве бумаги и добыче полезных ископаемых. Но свойства соединения востребованы и в других областях:

• В нефтеперерабатывающей промышленности — в составе буровых растворов (промывочных жидкостей для бурового оборудования), как загуститель и стабилизатор нефтепродуктов, реагент для укрепления стенок скважин.

• В химической промышленности — для производства полимерной упаковки, клея. Также его добавляют в моющие и косметические средства: шампуни, гели для душа, крема от солнца, чтобы улучшить текстуру продукта.

• В медицине — для создания временных пломб, фиксации костей и суставов при травмах, для производства лекарственных препаратов, пеленок, салфеток, памперсов, бандажей для ран.

• В строительстве — для гидроизоляции и герметизации, как добавку к бетону, в качестве регулятора вязкости краски.

• В текстильной промышленности — растворы полиакриламида используют для обработки тканей, чтобы повысить прочность материала и устойчивость к износу.

Особенности хранения

Производители ПАА фасуют его в прочные полиэтиленовые или полипропиленовые мешки массой от 25 до 50 кг. Для работы с веществом нужны защитные перчатки, так как контакт с кожей может спровоцировать аллергическую реакцию. Также рекомендуют надевать защитные очки и респиратор, чтобы частицы полимера не попали в глаза и дыхательные пути.

Как правило, ПАА в виде порошка и гранул можно хранить около двух лет, но конкретный срок зависит от типа продукта. Важны и условия хранения. Полимер легко впитывает влагу, поэтому в помещении должна быть хорошая вентиляция. Кроме того, важно поддерживать низкий уровень влажности, защищать продукцию от прямых солнечных лучей.

Оптимальная температура хранения — от +5 °С до +25 °С, вещество не стоит замораживать или нагревать. Если нарушать эти условия, свойства полиакриламида могут ухудшиться. Правильное хранение — это ключевой фактор для поддержания физико-химических свойств соединения, которые позволят эффективно применять его в различных областях.

«СИБУР ПолиЛаб»

Научно-исследовательские центры «СИБУР ПолиЛаб» занимаются разработкой полимерных продуктов, ориентированных на запросы клиентов. Первый центр открылся в 2019 году в Москве. Сейчас экосистема включает семь центров по всей России: в Нижнем Новгороде, Казани, Перми и других городах. Здесь создают и тестируют новые марки полимерной продукции, а также улучшают готовые продукты клиентов, используя ведущие международные достижения в науке и производстве. «ПолиЛаб» сотрудничает с крупными российскими вузами и мировыми технологическими корпорациями.

В центрах «ПолиЛаб» работает более 300 сотрудников с уникальными профессиональными знаниями. Эксперты исследуют свойства полимеров, создают рецептуры под конкретные запросы, дают технические консультации клиентам и помогают анализировать рынок. В 2022 году увеличился запрос на импортозамещающие разработки и новые технологические решения.

Летом 2023 года начал работать маркетплейс, где фирмы-переработчики полимеров от СИБУРа размещают свои товары. Продукция разделена на десять категорий: жесткая упаковка, медицина, потребительские товары, агропромышленный комплекс и другие сферы. Продвижение ведется по наиболее востребованным на сегодняшний день направлениям и охватывает страны СНГ, Турцию, Северную Африку, Индию. Маркетплейс помогает увеличить экспорт товаров и укрепляет позиции российских компаний-партнеров за рубежом.