Poliacrilamida

La poliacrilamida (abreviada como PAM) es un polímero con la fórmula (-CH ₂ CHCONH ₂ -). Tiene una estructura de cadena lineal. PAM es altamente absorbente de agua y forma un gel suave cuando se hidrata. En 2008 se produjeron aproximadamente 750.000.000 kg, principalmente para el tratamiento de aguas y la industria del papel y minerales.

Propiedades fisicoquímicas

La poliacrilamida es una poliolefina. Puede verse como polietileno con sustituyentes de amida en carbonos alternos. A diferencia de varios nailons, la poliacrilamida no es una poliamida porque los grupos amida no están en el esqueleto del polímero. Debido a la presencia de los grupos amida (CONH ₂), los átomos de carbono alternos en la columna vertebral son estereogénicos (coloquialmente: quirales). Por esta razón, la poliacrilamida existe en formas atáctica, sindiotáctica e isotáctica, aunque este aspecto rara vez se discute. La polimerización se inicia con radicales y se supone que es estereoaleatoria.

Copolímeros y polímeros modificados

La poliacrilamida lineal es un polímero soluble en agua. Otros solventes polares incluyen DMSO y varios alcoholes. La reticulación se puede introducir usando N,N-metilenbisacrilamida. Algunos materiales reticulados son hinchables pero no solubles, es decir, son hidrogeles.

La hidrólisis parcial ocurre a temperaturas elevadas en medios acuosos, convirtiendo algunos sustituyentes de amida en carboxilatos. Esta hidrólisis hace que el polímero sea particularmente hidrófilo. El polímero producido a partir de N,N-dimetilacrilamida resiste la hidrólisis.

Los copolímeros de acrilamida incluyen los derivados del ácido acrílico.

Usos

En las décadas de 1970 y 1980, el uso proporcionalmente mayor de estos polímeros fue en el tratamiento del agua. La siguiente aplicación principal por peso son los aditivos para el procesamiento de pulpa y la fabricación de papel. Aproximadamente el 30% de la poliacrilamida se utiliza en las industrias del petróleo y los minerales.

Floculación

Uno de los mayores usos de la poliacrilamida es flocular sólidos en un líquido. Este proceso se aplica al tratamiento del agua y procesos como la fabricación de papel y la serigrafía. La poliacrilamida se puede suministrar en forma de polvo o líquido, y la forma líquida se subcategoriza como polímero de solución y emulsión.

Aunque estos productos a menudo se denominan "poliacrilamida", muchos son en realidad copolímeros de acrilamida y una o más especies, como un ácido acrílico o una de sus sales. Estos copolímeros tienen humectabilidad y capacidad de hinchamiento modificadas.

Las formas iónicas de poliacrilamida han encontrado un papel importante en la industria de tratamiento de agua potable. Las sales de metales trivalentes, como el cloruro férrico y el cloruro de aluminio, están unidas por largas cadenas poliméricas de poliacrilamida. Esto da como resultado una mejora significativa de la tasa de floculación. Esto permite que las plantas de tratamiento de agua mejoren en gran medida la eliminación del contenido orgánico total (TOC) del agua sin tratar.

Industria de combustibles fósiles

En la industria del petróleo y el gas, los derivados de poliacrilamida, especialmente los copolímeros, tienen un efecto sustancial en la producción al mejorar la recuperación del petróleo mediante el aumento de la viscosidad. Se pueden generar soluciones acuosas de alta viscosidad con bajas concentraciones de polímeros de poliacrilamida, que se inyectan para mejorar la economía de la inyección de agua convencional. En una aplicación separada, la fracturación hidráulica se beneficia de la reducción de la resistencia resultante de la inyección de estas soluciones. Estas aplicaciones utilizan grandes volúmenes de soluciones de polímeros a una concentración de 30–3000 mg/L.

Acondicionamiento del suelo

Las funciones principales de los acondicionadores de suelo de poliacrilamida son aumentar la labranza, la aireación y la porosidad del suelo y reducir la compactación, el polvo y la escorrentía de agua. Las aplicaciones típicas son 10 mg/L, que sigue siendo costosa para muchas aplicaciones. Las funciones secundarias son aumentar el vigor de la planta, el color, la apariencia, la profundidad de las raíces y la emergencia de las semillas mientras se reducen los requisitos de agua, las enfermedades, la erosión y los gastos de mantenimiento. FC 2712 se utiliza para este propósito.

Nicho

El polímero también se usa para fabricar juguetes Gro-Beast, que se expanden cuando se colocan en el agua, como Test Tube Aliens. De manera similar, las propiedades absorbentes de uno de sus copolímeros se pueden utilizar como aditivo en polvos corporales.

Se ha utilizado en Botox como relleno subdérmico para cirugía estética facial (ver Aquamid).

También se utilizó en la síntesis del primer fluido de Boger.

Laboratorios de biología molecular

La poliacrilamida también se usa a menudo en aplicaciones de biología molecular como medio para la electroforesis de proteínas y ácidos nucleicos en una técnica conocida como PAGE.

La poliacrilamida se utilizó por primera vez en un entorno de laboratorio a principios de la década de 1950. En 1959, los grupos de Davis y Ornstein y de Raymond y Weintraub publicaron de forma independiente sobre el uso de electroforesis en gel de poliacrilamida para separar moléculas cargadas. </ref> La técnica es ampliamente aceptada en la actualidad y sigue siendo un protocolo común en los laboratorios de biología molecular.

La acrilamida tiene otros usos en los laboratorios de biología molecular, incluido el uso de poliacrilamida lineal (LPA) como transportador, que ayuda en la precipitación de pequeñas cantidades de ácidos nucleicos (ADN y ARN). Muchas empresas de suministros de laboratorio venden LPA para este uso. Además, bajo ciertas condiciones, puede usarse para precipitar selectivamente solo especies de ARN de una mezcla de ácidos nucleicos.

Efectos ambientales

Dado el volumen de poliacrilamida producido, estos materiales han sido objeto de un intenso escrutinio en lo que respecta a los aspectos ambientales y de salud.

La poliacrilamida es de baja toxicidad, pero su precursor, la acrilamida, es una neurotoxina y carcinógeno. Por lo tanto, las preocupaciones se centran naturalmente en la posibilidad de que la poliacrilamida esté contaminada con acrilamida. Se hace un esfuerzo considerable para eliminar los rastros de acrilamida del polímero destinado a usarse cerca de los alimentos.

Además, existe la preocupación de que la poliacrilamida pueda despolimerizarse para formar acrilamida. En condiciones típicas de cocción, la poliacrilamida no se despolimeriza significativamente.

La única afirmación de que la poliacrilamida se convierte en acrilamida ha sido ampliamente cuestionada.