پلی آکریل آمید PAM چیست؟

دسته: مقالات منتشر شده در 27 شهریور 1398
نوشته شده توسط Admin بازدید: 4573

پلی آکریل آمید چیست  و چه خصوصیاتی دارد؟

پلی آکریل آمید که با نامهای پلی (2-پروپنآمید) و پلی (1-کارباموایل اتیلن)  یا PAM نیز شناخته میشود، نوعی پلیمر با فرمول شیمیایی -CH2CHCONH2- است که از زیر مجموعه های آکریل آمید ساخته شده است. این امکان وجود دارد که پلیمر یاد شده ساختاری خطی در  زنجیره ی خود  داشته باشد و یا بصورت پیوندی  و با استفاده از متیلن بیس آکریل آمید بوجود اید. در نوع پیوندی این پلیمر، مونومر به احتمال کمتری در ساختار وجود دارد. پلیمر یاد شده به مقادیر بالایی آب را به خود جذب میکند و هنگامی که آب به ان اضافه شود، حالتی ژله مانند پیدا میکند مانند الکتروفوز( حرکت ذرات معلق مایع به کمک نیروی برق) ژل پلی آکریل آمید و حتی زمانی که حالتی پیوندی پیدا میکند و یا در ساخت لنزهای تماسی به کاربرده میشود، به ان کریستالهای بسیار شفاف می گویند. زمانی که پلیمر یاد شده زنجیره ای صاف و مسطح داشته باشد، به عنوان عامل ضخامت دهنده و یا معلق کننده مورد استفاده قرار میگیرد. حتی اخیرا این ماده به عنوان فیلرهای زیر پوستی هم  در جراحی های زیبایی صورت به کاربرده شده است.

 

پلی آکریل آمید چه مصارفی دارد؟

یکی از بزرگترین و رایج ترین مصارف پلی آکریل آمید شناور سازی مواد جامد در مایع است. این فرایند برای تصفیه آب و برای مواردی مانند ساخت کاغذ و پرینت صفحه مورد استفاده قرار میگیرد. پلی آکریل آمید میتواند به حالت پودری و یا مایع در دسترس باشد و نوع مایع ان خود به زیر مجموعه های محلول و امولسیون تقسیم میشود. اگرچه این محصولات در اغلب حالات پلی آکریل آمید نآمیده میشوند ولی در وافع هم بسپارهای آکریل آمید هستند و یک یا دو نمونه شیمیایی دیگر هم در ترکیبات انها وجود دارد مانند آکریلیک اسید و یا نمک. نتیجه اصلی وجود این مواد، ایجاد ویژگی های یونی برای پلیمرهای اصلاح شده است.

یکی دیگر از مصارف اصلی پلی آکریل آمید ها و مشتقات ان برای فعالیت ها و محصولات به کاربرده شده در زیر سطح آب است مانند بازیآبی پیشرفته ی نفت تمرکز پایین پلیمر پلی آکریل آمید میتواند باعث ایجاد محلولی با خاصیت چسبندگی بالا شود.

اصلاح وضیعت خاک به حالت خطی در دهه  50و توسط شرکت مونسانتو ایجاد شد و سپس با نام Krilium ( نوعی رزین با رشته های طولانی و بلند) در بازار معرفی شد. این فناوری در نشستی در خصوص بهبود ساختار خاک در فیلادلفیا، پنسیلوانیا در تاریخ 29دسامبر سال 1950ارائه شد. این فناوری به صورت کاملی مستند شده  و در ماه ژوئن سال 1952در نسخه 73مجله ی علم خاک منتشرشد.  مجله یاد شده  به روش های اصلاحی ساختار خاک به کمک پلیمرها اختصاص داده شده بود.

فرمول اصلی  Krilium به گونه ای بود که استفاده از ان را دشوار می ساخت زیرا دارای کلسیم بود که به صورت پیوندی به زنجیره ی پلیمر خطی متصل شده بود. این ماده حتی با وجود کمپین بازاریآبی خیلی قوی،  از طرف شرکت سازنده کنار گذاشته شد.

پس از 34سال، مجله ی علم خاک تصمیم گرفت تا فناوری های بهیود ساختار خاک را بروز رسانی نماید و مقاله دیگری را در خصوص اصلاح کننده های پلیمری خاک و به خصوص پلی اکریل آمیدهای آنوینیک محلول و خطی در ماه می سال 1986و در نسخه 141چاپ نمود.

 

در صورتی که اصلاح گرهای نوین خاک که محلول در آب نیز بودند به صورتی صحیح و مطآبق با دستورالعملهای تعریف شده استفاده شود، میتوانند :

  • فضای خالی بین ذرات خاک حاوی رس را افزایش دهند
  • نفوذپذیری آب در خاک دارای ذرات رس را بیشتر نمایند
  • از پوسته پوسته شدن خاک جلوگیری کنند
  • از فرسایش و یا ایجاد روان آب ها پیشگیری کنند
  • نوعی خاک نرم و پودر شونده را بوجود اورند که راحت تر میتوان در ان کشت نمود
  • امکان خشک شدن خاک پس از آب و یا آبیاری را افزایش دهند بنآبراین زودتر میتوان بروی خاک کار کرد

تمام موارد یاد شده چنین نتایجی را بوجود می اورند:

  • گیاهانی قوی تر و بزرگ تر با منآبع کودی گسترده تر
  • رویش سریع تر گیاه و به بار نشستن محصول
  • استفاده موثر تر از آب
  • رفع ساده تر علف های هرز
  • واکنش بیشتر به  کودها  و انواع محصولات جدید
  • بروز کمتر بیماری های گیاهی ناشی از  تهویه ضعیف خاک
  • کاهش انرژی لازم برای خاک ورزی

 

انواعی از این پلیمر که دارای پیوندهای متقاطع میباشند و آب را به خوبی در خود حفظ میکنند، اغلب برای موارد کشاورزی و باغبانی به کار برده میشود و نام های تجاری گوناگونی مانند Broadleaf P4, Swell-Gel و سایر موارد دارد.

نوع انیونیک پلی اکریل آمیدهای محلول در آب و خطی به صورت گسترده ای  به عنوان یک اصلاح گر خاک  در زمین های  کشاورزی و محلهای  ساخت ساز و به منظور کنترل سایش به کاربرده  میشوند تا از آب رودخانه های مجاور حفاظت نمایند.

از پلیمر یاد شده برای ساخت اسبآب بازی هایی با نام Gro-Beast هم استفاده میشود که با قرار گیری در آب بزرگ میشود. به طور مشآبه  میتوان از ویژگی های جاذب یکی از هم بسپارها به عنوان نوعی افزوده در پودرهای بدن (به منظور بهبود اسیب دیدگی و جذب رطوبت) استفاده کرد.

نوع یونی پلیمر یاد شده نقش مهمی در صنعت تصفیه آب اشآمیدنی دارد. نمکهای فلزی سه ظرفیتی مانند فریک کلراید و الومینیوم کلراید به زنجیره های بلند پلیمری پلی اکریل آمید متصل میشوند. این مرحله نیز به بهبود قآبل توجه نرخ انعقاد منجر میشود.

در اغلب موارد از پلی اکریل آمید در نمونه های زیست شناسی  مولکولی به عنوان وسیله ای برای الکتروفوز  پروتئین ها و نوکلئیک اسید ها و  در تکنیکی با نام PAGE استفاده  میشود.

 

ازمایشگاه های زیست مولکولی

پلیمر یاد شده اولین بار در دهه  50 و در یک ازمایشگاه مورد استفاده قرار گرفت.  در سال 1953گروهی متشکل از افرادی با نامهای Davisو Ornstein، Raymond Weintraub مطلبی در خصوص استفاده از الکتروفوز ژل  پلی اکریل آمید به منظور جداسازی مولکولهای دارای بار را چاپ کردند. این تکنیک امروزه کاملا مقبول بوده و به روشی معمول در ازمایشگاه های زیست شناسی مولکولی تبدیل شده است.  

اکریل آمید دارای مصارف متعدد دیگری نیز در ازمایشگاه زیست مولکولی است مانند استفاده از پلی آکریل آمیدهای خطی یا باریک به عنوان یک حامل که به ته نشیتی مقدار کمی از DNA کمک میکند (فرایندی که در ان نوکلئیک اسید توسط نمک و الکل ته نشین میشود). تعداد زیادی از شرکت های تامین کننده مواد ازمایشگاهی، پلی آکریل آمیدهای خطی را برای چنین مصارفی به فروش می رسانند.

 

سایر مصارف پلی آکریل آمیدها کدامند؟

بخش بزرگی از پلی اکریل آمیدها برای تولید سایر پلیمرها صرف میشوند. در دهه 70 و 80، حجم بالایی از این پلیمر در تصفیه آب به کار برده میشد. سایر مصارف ان عبارتند از: اتصال، ضخیم سازی یا  استفاده به عنوان عاملهای انعقادی در ملات رقیق، سیمان، تصفیه فاضلآب، فرمولاسیون حشره کشها، مواد ارایشی، تولید قند، پیشگیری از سایش خاک، فراوری سنگ معدن، بسته بندی مواد غذایی، محصولات پلاستیکی و تولید کاغذ و خاک گلدان. یکی دیگر از کاربردهای این ماده به عنوان میانجی شیمیایی در تولید اکریل آمیدهای ان متیلول اکریل آمید و ان بوتوکسی اکریل آمید است. مشتفات این ماده به خصوص هم بسپارهای ان نیز در صنعت نفت و گاز تاثیر بسیاری بر تولید غیر مرسوم و شکاف هیدرولیکی دارند. به عنوان یک مونومر غیر یونی میتوان ان را با انواع یونی هم بسپار کرد مانند اکریلیک اسید و مونومرهای کاتیونیک مانند  diallyldimethyl ammonium chloride (DADMAC)و هم بسپار نهایی نیز میتواند در موارد مختلف سازگاری متمایزی داشته باشد.

 

ثبات و پایداری

پلیمرهای آکریل آمید در محلولهای آبی رقیق مانند انواعی که برای بازیآبی پیشرفته نفت استفاده میشوند، در معرض تنزل ویژگی های گرمای، مکانیکی و شیمیایی قرار میگیرند. تنزل شیمیایی زمانی بروز میکند که labile amide moiety در دمای افزوده شده یا PHهیدرولیزه یا تجزیه شود و به تحول امونیا و گروه باقی مانده کربنی منجر شود. اگرچه میزان حالت غیر یونی در مولکول افزایش می یآبد.تنزل  ویژگی های حرارتی ساختار پایه ی ونیل  ممکن است از طریق فرایندهای اصلی متفاوتی صورت گیرد مانند اکسیداسیون خودکار بخش های کوچکی از آهن و واکنش بین اکسیژن و ناخالصی های باقی مانده از بسپارش در دمای افزایش یافته.

 

این پلیمر چه اثری بر محیط زیست می گذارد؟

نگرانی های فزاینده ای در این خصوص وجود دارد که پلی آکریل آمید مصرفی در حوزه کشاورزی ممکن است مواد غذایی را با آکریل آمید الوده سازد، نوعی ماده سمی عصب گرا و سرطان زا. اگرچه خود پلی آکریل آمید به تنهایی ماده ای غیر سمی است، ولی انواع تجاری پلی آکریل آمیدها ی موجود دارای مقادیر کمی از آکریل آمید هستند که از مرحله تولید در انها باقی مانده است و مقدارشان نیز معمولا کمتر از 0.05 درصد است.

همچنین نگرانی های مبنی بر امکان تجزیه بسپارش پلی آکریل آمید و تشکیل آکریل آمیدها وجود دارد. در مطالعه ای که در سال  2003در ازمایشگاه مرکزی  علوم در انگلستان صورت گرفت، پلی آکریل آمیدها همانند غذا در معرض حرارت قرار گرفتند و مشخص شد که چنین شرایطی باعث تجزیه پلی آکریل آمیدها  و تجزیه بسپارشی انها نمیشود.

در مطالعه دیگری که در سال 1997 و در دانشگاه ایالتی کانزاس صورت گرفت، تاثیر شرایط محیطی بر پلی آکریل آمیدها مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نهایی نشان دادند که تنرل خواصی این نوع از پلیمرها  تحت شرایط خاص میتواند به ازاد سازی آکریل آمید منجر شود.  طرح تجربی این مطالعه  به همراه  نتایج  آن و تفسیر انها همگی مورد سوال قرار گرفته اند. مطالعه دیگری نیز که  در سال 1999 توسط شرکت شیمیایی نالکو انجام گرفت، نتایج متفاوتی را در بر داشت.