Полиакриламид (паа).

[—CH₂CH(CONH₂)-]_n, полимер акриламида. Основным методом синтеза полимеров на основе акриламида (АА) и других ненасыщенных амидов является радикальная полимеризация, которую можно проводить всеми известными способами: в массе кристаллических и расплавленных мономеров, в растворе, эмульсии и суспензии. Наибольший практический интерес представляют полимеры с высокой молекулярной массой (ММ = 10⁶-10⁷).

Твердое аморфное белое или частично прозрачное в-во без запаха; мол. м. 10⁴-10⁷ (в зависимости от условий получения); плотн. 1,302 г/см³ (23⁰C); т.стекл. ~ 190⁰C.

Раств. в воде, формамиде, глицерине, этиленгликоле, ледяной уксусной к-те; набухает в пропионо-вой к-те, диметилсульфоксиде и пропиленгликоле; не раств. в спиртах, кетонах, ДМФА и неполярных р-рителях

Св-ва сухого IIАА не изменяются при длит, хранении, он стоек к действию масел, жиров, восков;

При т-рах выше 60 ⁰C в ПАА происходят деструктивные процессы, что может привести к потере р-римости в воде.

Водные р-ры ПАА подвержены действию микроорганизмов.

Способность ПАА к химическим превращениям с образованием различных ионных производных, разветвленных и сшитых продуктов расширяет области применения полимеров.

Р-ции по амидным группам используются для модифицирования полиакриламида. Так, при щелочном гидролизе при нагр. амидные группы (до 70%) превращаются в группы COONa, те образуется сополимер ПАА с МАК, представляющий собой АПЭ или скорее ПАМф.

[ -CH₂-CH( CONH₂) - ]_k [-CH₂-CH(COO^-Na⁺)- ]_l

Обработка ПАА формальдегидом (СН₂О) при 45-50 ^оС и рН 10,0-10,5 дает метилольные производные ПАА, которые применяется для аппретирования тканей (пропитка или обработка поверхности с целью придания несминаемости и жесткости.

[ -CH₂-CH(CONH₂ ) -]_k [-CH₂- CH(CONH-CH₂OH) - ]_m

При нагревании и подкислении образовавшегося полиметилолакриламида происходит сшивка цепей с образованием мостиков (-CONHCH₂-O--CH₂NHCO-).

Реакция сульфометилирования необходима для получения анионных производных ПАА при взаимодействии его с формальдегидом и бисульфитом натрия в щелочной среде (рН 13). В составе макромолекул наряду с сульфометилированными группами могут содержаться карбоксилатные группы (вследствие щелочного гидролиза амидных групп), а также непрореагировавшие амидные группы. В этом случае получаются эффективные структурообразователи грунтов, антистатические агенты для текстильных материалов и флокулянты для различных типов суспензий.

[ -CH₂-CH( CONH₂) - ]_k [-CH₂-CH(COO^-Na⁺)-]_l [-CH₂- CH(CONH-CH₂SO₃^-Na⁺) - ]_m

При обработке ПАА формальдегидом и вторичным амином в щелочной среде образуется аминометилированный полимер, в. результате получают сильноосновной поликатионит, пригодный для флокуляции отрицательно заряженных дисперсий.

[ -CH₂-CH(CONH₂ ) - ]_k [-CH₂-CH(CONH-CH₂N⁺ (R₁R₂)OH) ^-- ]_n

Таким образом, на основе ПАА можно получать сополимеры сложного строения, обладающие высокой адсорбционной способностью на самых различных адсорбентах.

Реакции сшивки ПАА применяют для получения водопоглощающих изделий, пленок, защитных покрытий и капсул для лекарств, семян, удобрений. ПАА может сшиваться при взаимодействии с N,N'-метилен-бис-акриламидом

Образование трехмерных структур возможно также при действии на ПАА кислотами , однако имидные мостики разрушаются при увеличении рН до 10-12. ПАА подвергается также сшивке при действии формальдегида в кислой среде с образованием мостиков (-CONH-CH₂-NHCO-). Сополимеры АА с непредельными кислотами могут сшиваться ионами многовалентных металлов.

ПАА и его сополимеры - эффективные флокулянты, шлихтующие добавки, флотореагенты, диспергаторы, загустители, агенты уменьшения гидродинамич. сопротивления жидкостей, структурообразователи для почв и др.

ПАА — хороший и недорогой коагулянт и флокулянт для очистки питьевой воды и технологических сточных вод.

Полимеры ПАА находят применение в качестве селективных флокулянтов при добыче, обогащении руд и регенерации ценных полезных ископаемых (уран, золото, титан, алюминий, железо, каменный уголь). Введение малых добавок ПАА в воду (0,001%) в два раза повышает эффективность резания мрамора струей воды под давлением. Обработка водными растворами частично гидролизованного ПАА пылевидных частиц успешно используется для снижения запыленности в угольных шахтах, на асбестовых заводах и при бурении.

Малые добавки (0,02%) частично гидролизованного ПАА с ММ = 1,2 *10⁷ в воду водохранилищ, ирригационных водоемов и плавательных бассейнов используют для снижения (на 14%) скорости испарения воды.

Перспективной областью применения полимеров и сополимеров ПАА является использование их в качестве агентов, снижающих гидравлическое сопротивление жидкостей при движении в турбулентном режиме (эффект Томса).

Гели ПАА. В последние годы широкое применение получили суперадсорбенты - водорастворимые материалы на основе полимеров и сополимеров АА. Для этих целей используют полиэлектролиты с высокой гидрофильностью, например сополимеры АА с акриловой кислотой, макромолекулы которых редко сшиты между собой поперечными химическими связями. Их наносят на пористую бумагу или ткань и сушат. Такие полимеры сильно набухают в водных растворах, поглощая и удерживая количество жидкости, в 500-1000 раз превышающее сухую массу полимера, образуя мягкие гидрогели, проницаемые для молекул жидкостей.

Суперадсорбенты используют в промышленности, например для удаления влаги из природного газа на газоразделительных установках, а также в медицине и быту, например для изготовления бандажей, для ран, салфеток, пеленок, тампонов, памперсов.

За последнее десятилетие для объемной и контурной пластики мягких тканей предложен ряд гидрогелевых материалов, сходных по консистенции с жировой тканью. К их числу относятся полиакриламидные (ПАА) гидрогели. Для пластической хирургии ПАА гидрогели предлагаются разработчиками как один из современных инъекционных материалов. Их преимуществом являются достаточная простота и легкость инъекции, возможность стерилизации радиационным методом, стабильность при хранении, желеобразное состояние и огромное содержание воды, что, по мнению разработчиков, обеспечивает сходство геля с живыми тканями. В последнее время новые ПАА гидрогели "Интерфалл", "Формакрил" и др. стали применять в России и странах СНГ для контурной и объемной пластики мягких тканей. Полиакриламидные гидрогели для инъекционного введения - это желеподобные вещества с тиксотропными свойствами. В составе таких гелей содержится около 95 % воды. При приложении небольшого давления такие гели легко фрагментируются на мелкие доли, а после снятия напряжения фрагменты снова объединяются. Это свойство гелей позволяет вводить их в организм обычным хирургическим шприцем через "камфорную" иглу. После инъекции фрагменты геля снова должны образовывать агрегаты, заполняя всю имеющуюся полость. Типичным представителем таких гелей является ПААГ "Формакрил".

Лит.: Николаев А. Ф., Охрименко Г. И., в кн.: Водорастворимые полимеры, Л., 1979; Громов В.Ф., Хомиковский П. M., "Успехи химии", 1979, т. 48, в. 11, с. 1943 67; Громов В. Ф., Телешов Э. H., "Пластические массы", 1984, №10, с. 9-13; Нагель M. А., Куренков В. Ф., Мягченков В. А., "Химия и хим. технология", 1988, т. 31, №7, с. 3-13; Куренков В. Ф., Байбурдов T. А., "Химия и хим. технология", 1989, т. 32, №7, с. 3-15; Kurenkov V. F., Myagchenkov V. А., "Europ. Polym. J.", 1980, v. 16, № 12, p. 1229-39; Kirk-Othrner encyclopedia, 3 ed., v. 10, N. Y., 1980, p. 489-523.