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聚丙烯酸钠：性质、用途与生产工艺详解

创作时间:

作者:

@小白创作中心

聚丙烯酸钠：性质、用途与生产工艺详解

引用

来源

https://m.chemicalbook.com/ChemicalProductProperty_CN_CB9741267.htm

聚丙烯酸钠是一种重要的化工原料，具有广泛的应用领域。本文将详细介绍聚丙烯酸钠的化学性质、安全信息、性质与用途、生产工艺、毒性、使用限量、食品添加剂标准、制备工艺、化学性质、用途、生产方法以及上下游产品信息等内容。

基本信息

CAS号: 9003-04-7
英文名: Sodium polyacrylate
中文名: 聚丙烯酸钠
CBNumber: CB9741267
分子式: C3H4O2
分子量: 72.06

化学性质

密度: 1.32 g/mL at 25 °C
折射率: n20/D1.43
储存条件: 2-8°C
形态: powder
比重: 1.23
气味 (Odor): Odorless
pH值: 6-9
酸碱指示剂变色pH值范围: 6 - 9
水解敏感性: 0: forms stable aqueous solutions
稳定性: Stable, but moisture sensitive.
InChI: InChI=1S/C3H4O2/c1-2-3(4)5/h2H,1H2,(H,4,5)
InChIKey: NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N
SMILES: C(=O)(O)C=C

安全信息

危险品标志: Xi
危险类别码: 36/37/38-36
安全说明: 26-36
WGK Germany: 3
RTECS号: WD6826000
F: 3
TSCA: Yes
海关编码: 39069090

MSDS

PAAS

性质、用途与生产工艺

聚丙烯酸钠是白色粉末，无臭无味，吸湿性极强。它是一种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%溶液的粘度约为1000cp，粘性不因吸水膨润产生，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、有机酸类对其粘性影响很小，碱性时则粘性增大。不溶于乙醇等有机溶剂。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。遇二价以上金属离子会形成不溶性盐，引起分子交联而凝胶化沉淀。

用途

聚丙烯酸钠是一种常用的分散剂，又称2-丙烯酸钠均聚物、S聚丙烯酸钠。常温下为无色或浅黄色粘稠液体，无毒，弱碱性，不溶于乙醇、丙酮等有机溶剂，易溶于水和氢氧化钠水溶液，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。聚丙烯酸钠能在碱性和中浓缩倍数条件下运行而不结垢，分子量约500-3000，能将碳酸钙、硫酸钙等盐类的微晶或泥沙分散于水中不沉淀，从而达到阻垢目的。它广泛应用于电厂、化工厂、化肥厂、炼油厂和空调系统等循环冷却水系统中的阻垢分散剂，还广泛应用于造纸和纺织印染、陶瓷、涂料、建材等行业。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100000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1000000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。

聚丙烯酸钠的分子结构为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1000cp，其粘性不象CMC和海藻酸钠那样吸水膨胀，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。其粘度约为羧甲基纤维素钠(CMC)、海藻酸钠的15-20倍,耐碱性好，久存粘度变化极小，不易腐败。加热处理、中性盐类、有机酸类对其粘性影响很小，碱性时则粘性增大。强热至300度不分解。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。

聚丙烯酸钠在食品工业中也有广泛应用。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，2000年我国卫生部也正式批准作为食品级增稠剂。其使用限量按照我国食品添加剂标准规定。聚丙烯酸钠在食品中的主要功效包括增强原料面粉中的蛋白质粘结力，使淀粉粒子相互结合，分散渗透至蛋白质的网状结构中，形成质地致密的面团，表面光滑而具有光泽，形成稳定的面团胶体，防止可溶性淀粉渗出，保水性强，使水分均匀保持于面团中，防止干燥，提高面团的延展性，使原料中的油脂成分稳定地分散至面团中。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。具体应用包括面包、蛋糕、面条类、通心面的增稠和改善口感，水产糜状制品、罐头食品、紫菜干的强化组织和保持新鲜味，调味酱、番茄沙司、蛋黄酱、果酱、稀奶油、酱油的增稠和稳定，果汁、酒类的分散，冰淇淋、卡拉蜜尔糖的改善味感和稳定性，冷冻食品、水产加工品的表面胶冻剂（保鲜）。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。聚丙烯酸钠还可作为糖液、盐水、饮料等的澄清剂（高分子凝聚剂）。

毒性

聚丙烯酸钠的毒性较低，LD50>10g/kg(小鼠，经口)。亚急性试验显示，大鼠0.5g/kg/日以下，6个月无异常。

使用限量

GB 2760-2000规定各类食品中聚丙烯酸钠的最大使用量为2.0g/kg。按日本规定的最大用量为0.2%（1993）。

食品添加剂最大允许使用量最大允许残留量标准

聚丙烯酸钠在食品中用作增稠剂，按生产需要适量使用（有特别规定的除外）。

制备工艺

聚丙烯酸钠的制备工艺主要包括将氢氧化钠和丙烯酸在一定条件下进行聚合反应。具体步骤为：将53kg氢氧化钠和适量水加入反应器中，慢慢搅拌加入丙烯酸，待加完丙烯酸后，加入相对分子质量调节剂和纯碱，搅拌使其分散，控制体系的温度为80℃，加入过硫酸钾2.2kg，搅拌均匀，约10min后，发生快速聚合反应，最后得到白色泡沫状产物。将产物冷却，粉碎，即得到聚丙烯酸钠产品。

化学性质

聚丙烯酸钠为白色粉末，无味。遇水膨胀，易溶于苛性钠水溶液。

用途

聚丙烯酸钠可用作缓蚀防垢剂、水质稳定剂、涂料增稠剂和保水剂、絮凝剂、钻井泥浆处理剂等。在铜材质设备的循环冷水处理中，其阻垢效果良好。用量100 mg/L时，能与中等硬度水中的成垢离子形成鳌合物随水流动，并能防止氧化铁垢的形成。在酱制品、稀奶油、番茄沙司中作增稠剂和稳定剂。在果汁、酒类中作分散剂。可使冰淇淋改善味感，增强稳定性。冷冻和水产加工品的表面冻胶剂，起保鲜作用。还可改变蛋白质结构，增强食品的黏弹性，改善组织。在食品中有如下功效：(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。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。应用例：(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)。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。尚用作糖液、盐水、饮料等的澄清剂(高分子凝聚剂)。水产加工厂回收废水中蛋白质及净化废水。聚丙烯酸钠还可用作低固相钻井业降滤失剂。能与其他水处理剂复配使用，用于油田注水，冷却用水，锅炉水的处理，在高pH值下和高浓缩倍数下进行而不结垢。在食品中有如下功效：（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。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。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）。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。作糖液、盐水、饮料等的澄清剂（高分子凝聚剂）。水产加工石回收废水中蛋白质；及净化废水。聚丙烯酸钠的生产方法主要包括将去离子水和链转移剂异丙醇依次加入反应釜中，加热至80～82℃。滴加过硫酸铵和单体丙烯酸的水溶液，滴毕后，反应3h。冷至40℃，加入30%的NaOH水溶液，中和至pH值为8.0～9.0蒸出异丙醇和水得液体产品。喷雾干燥得固体产品。也可通过丙烯酸或丙烯酸酯与氢氧化钠反应得丙烯酸钠单体，除去副生的醇类，经浓缩、调节pH值，以过硫酸铵为催化剂聚合而得。还可以将相对分子质量1 000～3 000的聚丙烯酸钠加入反应釜中，配成30%的水溶液即可。

上下游产品信息

聚丙烯酸钠的主要上游原料为丙烯酸和氢氧化钠，下游产品包括各种应用领域中的相关化学品。

价格信息

聚丙烯酸钠的价格因包装规格不同而有所差异。例如，试剂级聚丙烯酸钠的价格为170元/1KG，而6kg包装的产品价格为0元。

生产厂家

聚丙烯酸钠的主要生产厂家包括广东翁江化学试剂有限公司、湖北中隆康盛精细化工有限公司、陕西晨明生物科技有限公司、山东萍聚生物科技有限公司、湖北达豪化工有限公司、苏州滢科生物科技有限公司、巴师傅（上海）生物医药科技有限公司、河北吉捷生物科技有限公司、天津中信凯泰化工有限公司和上海迈瑞尔生化科技有限公司等。