Полиакриловая кислота
| Структурная формула | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| |||||||
| Общий | |||||||
| Фамилия | Полиакриловая кислота | ||||||
| Другие названия |
|
||||||
| Количество CAS | |||||||
| Мономер | Акриловая кислота | ||||||
| Молекулярная формула в повторяющемся звене | С 3 Н 4 О 2 | ||||||
| Молярная масса повторяющейся единицы | 72,06 г моль -1 | ||||||
| PubChem | 6581 | ||||||
| характеристики | |||||||
| Физическое состояние |
твердо |
||||||
| плотность |
1,4 г см −3 |
||||||
| Температура стеклования |
100-105 ° С |
||||||
| растворимость |
|
||||||
| Инструкции по технике безопасности | |||||||
| |||||||
| Токсикологические данные | |||||||
| Насколько это возможно и обычно, используются единицы СИ . Если не указано иное, приведенные данные относятся к стандартным условиям . | |||||||
Полиакриловая кислота является синтетическим органическим соединением и с высоким молекулярной массой полимером из акриловой кислоты . Полиакриловая кислота обычно находится в форме гигроскопичного белого порошка без запаха или имеет слабокислый запах.
Полиакриловая кислота способна образовывать гели при абсорбции воды в диапазоне от нейтрального до слабощелочного pH и поэтому используется в качестве загустителя, например, в фармацевтических и косметических препаратах, а также в красках, смазках и других технически используемых продуктах.
Полиакриловая кислота находится в разной степени полимеризации .
характеристики
Полиакриловая кислота в виде порошка - белая, гигроскопичная, без заметного запаха или со слегка кисловатым запахом. Полимер мало сшит и содержит от 56% до 68% карбоксильных групп . Значение pK A составляет 6,0 ± 0,5 (Carbopol 934). Информация об объемной плотности варьируется от примерно 0,2 г · см -3 до 2,08 г · см -3 с размером частиц от 2 до 6 мкм. Гранулы полиакриловой кислоты имеют размер зерна примерно от 180 до 425 мкм.
1% водные суспензии полиакриловой кислоты имеют pH от 2,5 до 3,2. Только после добавления акцептора протонов [например, B. трометамол (Трис), гидроксид аммония (аммиачная вода ) или гидроксид натрия (каустическая сода)] начинает превращаться в гель: карбоксильные группы депротонируются и отталкиваются, ранее свернутые полимерные цепи растягиваются и образуют линейную коллоидную структуру, в которой вода хранится. Образование геля зависит от pH. Если определенное значение pH превышено, структура геля разрушается, и гель становится жидким. Гелевые структуры также чувствительны к сильным кислотам, многозарядным катионам и катионным полимерам. Даже низкие концентрации катионов (таких как Ca 2+ , Al 3+ ) могут привести к разжижению или коагуляции ( флокуляции ) геля. В таких случаях комплексообразование поливалентных катионов, например, с эдетатом натрия, оказывает стабилизирующее действие .
В зависимости от степени полимеризации ( молярной массы ) различают разные типы, гели которых различаются по вязкости .
Типы, используемые в фармацевтике
Фармакопея США ( USP ) разделяет гомополимерные полиакриловые кислоты ( карбомеры ) на типы A, B и C, гели которых характеризуются различной фармацевтически значимой вязкостью. Они соответствуют так называемой средней молекулярной массе вязкости M v ( средней молекулярной массе вязкости ), которая приблизительно определяется через вязкость и также используется для различения типов.
| Гомополимер карбомера, тип USP | А. | Б. | С. |
|---|---|---|---|
| Вязкость [мПас] | 4 000–11 000 | 25 000–45 000 | 40 000-60 000 |
| Приблизительная относительная молярная масса M v [г · моль -1 ] | 1 250 000 | 3 000 000 | 4 000 000 |
| Коммерческие типы, без бензола (примеры) | Карбопол 981, Карбопол 971, Карбопол 71G | Карбопол 974Р, Карбопол 984, Карбопол 5984 | Карбопол 980 |
| Вязкость определяется в определенных условиях (концентрация 0,5%, pH 7,3–7,8 при 25 ° C) с помощью ротационного вискозиметра ( измерительный корпус шпинделя) как относительная или «кажущаяся» вязкость. | |||
Фармацевтические сорта карбомера, соответствующие Европейской фармакопее, имеют вязкость от 300 до 115 000 мПа · с в виде 0,5% гелей.
Предыдущее ограничение применения полиакриловых кислот для наружного применения, основанное на наличии остатков токсичных растворителей ( бензола ), образующихся в процессе синтеза, больше не имеет значения. Фармацевтические сорта теперь производятся без бензола и очень чистые (максимальное содержание бензола 2 ppm ). Доля мономерной акриловой кислоты ограничена 0,25%.
Однако карбомеры, используемые в технических и бытовых терминах, обычно содержат остаточный бензол.
Карбомеры также подходят в качестве усилителей вязкости водно-спиртовых и спиртовых препаратов.
Как правило, полиакриловая кислота хорошо переносится кожей и также может применяться на слизистых оболочках; раздражает только в более высоких концентрациях.
синтез
Полиакриловая кислота синтезируется радикальной полимеризацией в присутствии пероксидов с азосоединениями или другими радикальными образующими в качестве инициаторов полимеризации.
Начать реакцию
В начале цепи радикал 1 разрывает двойную связь C = C акриловой кислоты (2) и образует радикал 3 , способный к росту :
Реакция роста
В реакции роста к радикалу присоединяются 3 мономера . Это означает, что к радикалу 3 присоединяется еще одна молекула акриловой кислоты (2) . В результате этого многократного добавления акриловой кислоты новый радикал создается снова и снова, так что цепь становится все длиннее и длиннее. Здесь n - натуральное число, которое описывает количество повторных добавлений акриловой кислоты:
Прекращение реакции
На следующих иллюстрациях m и n - натуральные числа, которые описывают количество предыдущих повторных добавлений акриловой кислоты в реакции роста. Здесь m и n могут быть разными. Рост цепи можно остановить радикальным диспропорционированием :
В качестве альтернативы обрыв цепи может происходить путем рекомбинации двух радикалов, например Б. за счет рекомбинации двух радикалов с высокой молекулярной массой:
Конкретный пример выглядит так: акриловая кислота добавляется в реактор полимеризации с небольшими количествами аллилпентаэритрита, органического пероксида и смесью растворителей циклогексана и этилацетата. Затем его перемешивают, полимеризуют, сушат и измельчают.
Для получения карбомеров в соответствии с Европейской фармакопеей небольшие количества полиалкеновых эфиров сахаров или многоатомных спиртов сшиваются. Фармакопея США (USP) также перечисляет сшивание с аллиловыми эфирами многоатомных спиртов (например, пентаэритритом ) в монографии Carbomer Homopolymer .
Также возможно получение омылением соответствующих предшественников полиакрилонитрила или окислительной полимеризацией акролеина и пероксида водорода.
использовать
Фармацевтическое и медицинское использование
| Использование карбомеров | |
|---|---|
| функция | Концентрация (%) |
| Строитель геля | 0,5-2 |
| Дисперсия | 0,5-1 |
| Эмульгирование | 0,1-0,5 |
| связующее | 5-10 |
- В качестве гелеобразователя при изготовлении лекарственных форм для нанесения на кожу и слизистые оболочки. Карбомеры также подходят для изготовления адгезивных гелей. Для этого карбомер превращается в густой парафин в высокой концентрации , так что получается полутвердый препарат. Только после нанесения на влажные слизистые оболочки гель, обладающий высокой адгезией, образуется за счет впитывания воды.
- В качестве адъюванта, повышающего вязкость в жидких фармацевтических препаратах, для предотвращения седиментации / образования сливок в дисперсных системах или для улучшения дозировки.
- В качестве псевдоэмульгаторов карбомеры стабилизируют эмульсии масло-в-воде. Длинноцепочечные алифатические амины, такие как. Б. Используется стеариламин .
- В качестве связующего вещества в таблетках.
- Как ингредиент заменителей слезы . Благодаря эффекту связывания влаги слизистые оболочки глаз остаются влажными.
Другие области применения
Полиакриловая кислота также используется в смазках на основе эмульсий, в типографских красках, в полиролях и восках, в красках или красках, в водо- или маслостойких покрытиях и косметических продуктах.
Инструкции по технике безопасности
Полиакриловая кислота нетоксична и не представляет опасности, требующей маркировки в соответствии с рекомендациями GHS . Типы, содержащие опасные вещества, полученные в результате производственного процесса в количествах, подлежащих маркировке, должны иметь соответствующую маркировку. Типы, содержащие бензол, например, классифицируются как канцерогенные. Типы, не содержащие бензол, не имеют маркировки опасных веществ.
Все типы могут образовывать взрывоопасную пылевоздушную смесь.
Индивидуальные доказательства
- ^ A b c Индекс Merck 11. Публикации Merck, 1989, ISBN 0-911910-28-X .
- ↑ a b Datasheet Poly (acrylic acid), средний Mv ~ 4,000,000 от Sigma-Aldrich , по состоянию на 3 декабря 2017 г. ( PDF ).
- ↑ б с д е е г ч я J K Брахер, Heisig, Langguth, Mutschler, Rücker, Scriba, Stahl-Бискуп, Troschütz: Фармакопея Комментарий. Научные объяснения фармакопеи. Завершите работы с поставкой 36-го обновления 2010. WVG Stuttgart и Govi-Verlag - Pharmazeutischer Verlag, Eschborn, ISBN 3-8047-2115-X .
- ^ A b c Авинаш Х. Хосмани, Торат Ю.С., Кастуре П.В.: Карбопол и его фармацевтическое значение: обзор.
- ↑ a b c Datasheet Poly (acrylic acid), средний Mv ~ 3,000,000 от Sigma-Aldrich , по состоянию на 3 декабря 2017 г. ( PDF ).
- ↑ personalformulator.com: Загустители - карбомер ( Memento из в оригинале от 11 апреля 2013 года в Internet Archive ) Info: архив ссылка была вставлена автоматически и еще не была проверена. Пожалуйста, проверьте исходную и архивную ссылку в соответствии с инструкциями, а затем удалите это уведомление. .
- ^ A b Рэй К. Роу, Пол Дж. Шески, П. Дж. Веллер (ред.): Справочник по фармацевтическим вспомогательным веществам. 5-е издание. 2006. С. 112.
- ↑ DrugBase: Энциклопедия Хагера .
- ↑ Учебный центр науки о полимерах: Средняя молекулярная масса вязкости.
- ^ Рудольф Фойгт: Фармацевтическая технология. 10-е издание. Deutscher Apotheker Verlag, Штутгарт, 2006 г., ISBN 3-7692-3511-8 , стр. 384.
