زلال طب شیمی: تولیدکننده آب دیونیزه و لوازم دندانپزشکی

پلی الکترولیت چیست؟ پلیمرهایی هستند که حاوی گروه های یونیزه و گروه های جدا کننده در واحدهای تکرار شونده خود می باشند. همچون الکترولیت های معمولی (اسیدها، بازها و نمک ها)، در آب محلول هستند و تفکیک می شوند. بسته به مقدار pH محیط می توانند یک یا چند بار را حمل کنند. بنابراین خواص

فهرست آنچه در این مقاله میخوانید

پلی الکترولیت چیست؟ پلیمرهایی هستند که حاوی گروه های یونیزه و گروه های جدا کننده در واحدهای تکرار شونده خود می باشند. همچون الکترولیت های معمولی (اسیدها، بازها و نمک ها)، در آب محلول هستند و تفکیک می شوند. بسته به مقدار pH محیط می توانند یک یا چند بار را حمل کنند. بنابراین خواص پلی الکترولیت ها مجموعی از خواص پلیمرها و الکترولیت ها است. نمک ها مانند پلی اسید ها (پلی آنیون ها) با واحد های مونومری و بلعکس را پلی نمک (Polysalt) می گویند.

همانند نمک های معمولی، محلول این ترکیبات رسانای الکتریکی است و مانند پلیمرها، ویسکوزیته آن ها به مقدار زیادی به وزن مولکولی و غلظت پلیمرها بستگی دارد. زنجیره های مولکولی باردار، که به طور معمول در سیستم مواد نرم وجود دارد، نقش اساسی در تعیین ساختار، پایداری و برهمکنش های مولکولی دارند. بسیاری از مولکول های زیستی از این نوع هستند. به عنوان مثال، پلی پپتیدها، گلیکوز آمینو گلیکان و  DNA پلی الکترولیت هستند. از انواع طبیعی و مصنوعی فلوکولانت ها در صنایع مختلف استفاده می شود که در ادامه آن ها را بررسی خواهیم کرد.

بار پلی الکترولیت ها

همانطور که در تعریف اسیدها و بازها را به دو دسته قوی و ضعیف تقسیم می کنیم، این ترکیبات را نیز می توان به دو نوع قوی و ضعیف تقسیم بندی کرد. طبق تعریف یک فلوکولانت ضعیف ترکیب است که در اکثر مقادیر pH، در آب بطور کامل تفکیک می شود. بطور برعکس، نوع ضعیف آن ترکیباتی هستند که ثابت تفکیکی در حدود 2 تا 10 دارند. این بدان معناست که در pH متوسط، به مقدار جزئی در آب تفکیک می شوند. پس می توان گفت که این ترکیبات در آب کاملا باردار نیستند.

بسیاری از خواص فیزیکی محلول های پلی الکترولیتی به شدت به درجه بار آن ها بستگی دارد. از آنجا که در تفکیک این مواد، یون های متقابل آزاد می شوند، این امر بر قدرت یونی محلول و در نتیجه بر طول دبی تاثیر می گذارد. این به نوبه خود بر خصوصیات دیگر مانند هدایت الکتریکی تأثیر می گذارد.

انواع پلی الکترولیت ها

فلوکولانت ها بر اساس نوع باری که حمل می کنند به سه دسته تقسیم می شوند:

  • پلی الکترولیت آنیونی
  • پلی الکترولیت کاتیونی
  • پلی الکترولیت های غیریونی

پلی الکترولیت های آنیونی و کاتیونی

نوع گروه یونی، یون شمارنده آن و ساختار واحد تکرار، خصوصیات فلوکولانت ها مانند حلالیت در آب و سایر مایعات پیوند دهنده قطب و هیدروژن (الکل ها و غیره)، هدایت الکتریکی و گرانروی محلول را تعیین می کند. برخلاف پلیمرهای غیر یونی، این خصوصیات به شدت به pH و مقدار نمک بستگی دارد.

تفاوت پلی الکترولیت کاتیونی و آنیونی

عمده تفاوت این دو ماده در بار حامل آن هاست. در نوع آنیونی بار حامل منفی و در نوع کاتیونی بار حامل مثبت است. همین تفاوت در بار، باعث ایجاد خواص متفاوت و در نتیجه کاربرد متفاوت این دو ماده خواهد شد. در ادامه با تعریف این دو ماده و روش تولید و کاربرد این دو بیشتر آشنا خواهیم شد.

پلی الکترولیت های آنیونی

زمانی که یک پلی الکترولیت، دارای قابلیت یونیزاسیون با بار منفی باشد به طوریکه برآیند بار کل آن منفی شود، آن را آنیونی می نامند. فرمول مولکولی آن به صورت (C4H5NO)n(C3H3O2Na+)m است. این ترکیبات به صورت پلیمرهای خطی بوده و در آب محلول هستند و به شکل پودر سفید رنگ وجود دارند. از طرفی در حلال های آلیفاتیک، بنزن، اتر و استون نامحلول اند. سه گروه آنیونی مهم شامل کربوکسیلات ها (COO)، فسفات (-PO3H, -PO32-) و سولفونات (-SO3) می باشند.

پلی الکترولیت های کاتیونی

زمانی که یک پلی الکترولیت، دارای قابلیت یونیزاسیون با بار مثبت باشد به طوریکه برآیند بار کل آن مثبت شود، آن را کاتیونی می نامند. انواع نانوذرات کاتیونی، هومو پلیمرها و کوپلیمرهای حاوی بار مثبت در این گروه قرار می گیرند. فرمول مولکولی آن به صورت (C3H5NO)n(C9H18O2N-R)m است. از مهم ترین گروه های کاتیونی، آمونیوم یک تایی، دوتایی و چهارتایی (-NH3+, =NH2+ و ≡N+) است.

پلی الکترولیت های کاتیونی

پلی الکترولیت غیر یونی

پلیمرهای بدون بار و یا خنثی هستند و فرمول مولکولی آن بصورت (C4H6)n/2(C=O)2(NH2)2 می باشد.

تولید پلی الکترولیت ها

سه روش برای تولید انواع پلی الکترولیت های آنیونی، کاتیونی و غیر یونی وجود دارد:

  • تولید فلوکولانت آنیونی

برای تولید این ماده به طور معمول از سه ماده اولیه آکریل آمید و آکریلیک اسید و هیدروکسید سدیم استفاده می شود.

nCH2=CH-CONH2 + mC2H3-COOH + NaOH → (C4H5NO)n(C3H3O2Na+)m

  • تولید فلوکولانت کاتیونی

برای تولید این ترکیب از مخلوط آکریل آمید و مونومر کلر متیل آکریلیک استفاده می شود.

nC3H5NO + m(C5O2H8) → (C3H5NO)n(C9H18O2N-R)m

  • تولید فلوکولانت غیریونی

از پلیمریزاسیون آکریل آمید پلی آکریل آمید تهیه می شود.

nCH2=CH-CONH2 → (C4H6)n/2(C=O)2(NH2)2

هر دو نوع سنتزی (مصنوعی) و طبیعی این ترکیبات در مقادیر بالا تولید می شود. از معمول ترین فلوکولانت ها می توان به پکتین (پلی گالاکتورونیک اسید)، آلژینات (آلژینیک اسید)، کربوکسی متیل سلولز و پلی پپتید ها اشاره کرد. از معمول ترین فلوکولانت های مصنوعی نیز می توان پلی آکریلیک اسید، پلی استایرن سولفونات، پلی آلیل آمین، کربوکسی متیل سلولز و نمک های آن ها را نام برد.

شکل برخی از این الکترولیت ها را در تصویر زیر مشاهده می کنید:

انواع پلی الکترولیت ها طبیعی و مصنوعی

برخی از انواع این ترکیبات حاوی گروه های یونی در زنجیره اصلی خود گروه های یونی بیشتری نسبت به زنجیره جانبی دارند. به این ترکیبات پلی یونن گفته می شود. متداول ترین گروه یونی در ساختار این ترکیبات آمونیوم چهارتایی است. این پلی آمین های یونی به طور معمول از واکنش آمین های چندتایی و آلکیل دی هالید ها ایجاد می شود.

روش سنتز پلی آمین ها

تعداد زیادی از دی هالیدها و آمین های ناپایدار به صورت تجاری در دسترس هستند که اجازه سنتز تعداد زیادی از پلی یونن های مشخص از مواد اولیه نسبتاً ارزان و مسیر سنتز آسان را می دهد. هم فاصله یونی روی ساختار پلیمر، یعنی چگالی بار و هم وزن مولکولی به راحتی قابل کنترل هستند.

انواع پلی یون ها

خواص فیزیکی و شیمیایی

ویژگی های این ترکیبات در محلول با برهمکنش های الکترواستاتیک بین گروه های یونی در زنجیره و یون های با وزن مولکولی کم در محلول شناخته می شود. میدان الکترواستاتیکی قوی ایجاد شده در اثر بارهای موجود در این ترکیبات تاثیر چشمگیری بر ساختار مولکول ها دارد. به این معنی که به طور قابل توجهی ساختار های ماکرومولکولی را تغییر می دهد. با افزایش درجه تفکیک اندازه موثر زنجیره ها افزایش می یابد و مولکول های پیچ خورده درست می شوند و در درجه بالایی از تفکیک این مواد به شکل تقریبا خطی و شبیه چوب می رسند.

وقتی درجه تفکیک تغییر می کند، خصوصیات فیزیکوشیمیایی تغییر می یابد. به عنوان مثال، ویسکوزیته محلول بسته به غلظت پلی الکترولیت در محلول، درجه تفکیک آن و غلظت یون آزاد می تواند تا صد برابر افزایش یابد.

نظریه ای که برای محلول الکترولیت های با وزن مولکولی کم ایجاد شده است، برای محلول های پلیمری آن ها معتبر نیست. یون های با وزن مولکولی کم که در هنگام تفکیک گروه های قطبی این پلیمرها به وجود می آیند، یک ابر ضد یون در اطراف سطح بارگذاری شده پلیمرها ایجاد می کنند. ترکیب (محلول) و اندازه آن بر ساختار و پویایی پلی الکترولیت ها در محلول و همچنین ظرفیت تورم و پاسخ ویسکو الاستیک ژل های پلی الکترولیت تأثیر می گذارد.

خاصیت جاذب بودن فلوکولانت ها

فلوکانت ها می توانند به طور شیمیایی و با مشارکت مقادیر کمی اتصال دهنده، اتصالات عرضی داشته باشند. این پلی الکترولیت ها ساختار سه بعدی را تشکیل می دهند که باعث می شود بجای حل شدن در آب، متورم شوند. این مواد می توانند با ایجاد پیوند هیدروژنی با مولکول های آب، مقدار زیادی آب را در خود نگه دارند. هنگامی که به صورت مقدار کمی بهم پیوسته و متصل باشند، آن ها را هیدروژل یا پلیمرهای ابر جاذب (SAP) می نامند. توانایی آنها در جذب آب عامل غلظت یونی محلول آبی است. در آب دیونیزه و مقطر ، SAP ها ممکن است آب را تا 500 برابر وزن خود و از 30 تا 60 برابر حجم خود جذب کنند ، یعنی یک هیدروژل می تواند بیش از ninety 9٪ مایع باشد. قدرت جذب و تورم کل SAP توسط نوع و میزان لینک های عرضی در ساختار کنترل می شود.

کاربردهای پلی الکترولیت ها

کاربردهای زیادی برای این مواد وجود دارد که بیشتر مربوط به اصلاح جریان و بهبود پایداری کلوئیدهای آبی و ژل ها یا لخته شدن است. به عنوان مثال، می توان از آن ها برای بی ثبات سازی سوسپانسیون کلوئیدی و شروع لخته سازی و رسوب استفاده کرد. آنها همچنین می توانند برای انتقال بار سطحی به ذرات خنثی مورد استفاده قرار گیرند و آنها را قادر می پراکندگی مناسبی در محلول آبی داشته باشند. بنابراین اغلب از آن ها به عنوان غلیظ کننده، عامل پخش کننده، نرم کننده، امولسیون کننده، مبدل یونی و پاک کننده استفاده می شود.

به عنوان مثال، آن ها در تصفیه آب به عنوان عوامل لخته سازی، در دوغاب های سرامیکی به عنوان عوامل تثبیت کننده و در مخلوط های بتن به عنوان فوق روان کننده ها استفاده می شوند. به علاوه، بسیاری از شامپوها، صابون ها و مواد آرایشی حاوی پلی الکترولیت هستند. چند الکترولیت خاص نیز به محصولات غذایی اضافه می شودکه به عنوان مثال می توانند به عنوان پوشش مواد غذایی و مواد آزاد کننده استفاده شوند. به عنوان مثال می توان به پکتین (پلی گالاکتورونیک اسید)، آلژینات (اسید آلژنیک) و کربوکسی متیل سلولز اشاره کرد. همه به جز آخرین منشأ طبیعی دارند.

از آنجا که این پلیمرها محلول در آب هستند، در کاربردهای بیوشیمیایی و پزشکی مانند پوشش های ایمپلنت و سیستم های کنترل شده رهش دارو نیز مورد استفاده قرار می گیرند. مقادیر زیادی از کوپلیمرهای سدیم پلی آکریلات – پلی آکریل آمید با اتصال متقاطع، هیدروژل نامیده می شوند، به عنوان ابر جاذب (SAP) استفاده می شوند. بیشترین استفاده از SAP در پوشک بچه و سایر محصولات بهداشتی یکبار مصرف شخصی مانند لباس زیر محافظ بزرگسالان و نوار بهداشتی وجود دارد. در ویدیو زیر، نحوه تصفیه آب توسط این ترکیبات را مشاهده می کنید.

تصفیه فاضلاب توسط پلی الکترولیت:

در ویدیو زیر تصفیه فاضلاب کارخانه ی کاغذسازی را توسط پلی الکترولیت ها مشاهده می کنید. با پلی الکترولیت ها ذرات جامد را از آب جدا می کنند. بخش جامد را لجن می گویند که پس از جدا سازی به عنوان گیاخاک برای زباله سوزی، ایجاد لایه های فشرده در خاک و کودهای شیمیایی استفاده می کنند.

پلی الکترولیت در تصفیه آب و فاضلاب

به منظور حذف ذرات معلق و دانه های ریز و درشت از آب و پساب ها نیاز به ترکیبی داریم که این ذرات معلق را لخته کرده و سپس رسوب کنند. مرحله ای از تصفیه آب که در آن از فلوکولانت جهت لخته سازی استفاده می کنند فلوتاسیون نامیده می شود. این ماده می تواند با میکروب ها و ذرات معلق دیگر واکنش داده و لخته تشکیل می دهد. سپس لخته ها ته نشین می شوند و در ادامه می توان آن ها را به راحتی از آب جدا کرد. ترکیبات الکترولیتی به علت داشتن زنجیره های مولکولی مناسب جهت ایجاد پیوند با ذرات کلوئیدی و در نتیجه آن ایجاد کمپلکس و ته نشینی، در فلوتاسیون موثر هستند.

کاربرد پلی الکترولیت در تصفیه آب

پزشکی

از آنجاییکه الکترولیت ها بسیار آبدوست هستند و می توانند در آب حل شوند کاربرد گسترده ای در پزشکی پیدا کرده اند. این پلیمرها در برابر تغییرات دمایی، مغناطیسی و pH واکنش می دهند و خواص متفاوتی پیدا می کنند. می توانند ترکیبات مضر موجود در بدن را خنثی کنند و تاثیر مناسبی بر توزیع و در دسترس بودن مولکول ها داشته باشند. به همین دلیل در سنتز بسیاری از داروها مورد استفاده قرار می گیرند.

کشاورزی

پلی آکریل آمید پلیمری است که به دلیل خواص بسیاری که دارد و در کنار آن عدم وجود مضرات به طور گسترده ای در کشاورزی مورد استفاده قرار می گیرد. مهمترین کاربرد و مزایای این ترکیب در کشاورزی افزایش جذب آب، افزایش رشد و قدرت گیاهان، ریشه های مستحکم تر، جوانه زدن بیشتر و سریع تر گیاه، و همچنین جذب بهتر کود ها اشاره کرد.

کاربرد پلی الکترولیت های چندلایه در خوردگی

از این ترکیبات در تشکیل نوع جدیدی از مواد به نام چند لایه ها استفاده می شود. این فیلم های نازک به کمک روش رسوب لایه به لایه (LbL) تولید می شود. این ترکیبات می توانند به عنوان پوشش های ضدخوردگی مورد استفاده قرار می گیرند. در واقع این خاصیت چند لایه بودن باعث می شود که فعالیت گونه های فعال خنثی شود. استفاده از این مواد به صورت چند لایه می تواند پوسته ی نفوذ پذیر و حساس به محرک های خارجی را فراهم نماید.

کاربرد پلی الکترولیت های چندلایه در خوردگی فلزات

خطرات و برگه اطلاعات ایمنی (MSDS)

هر ترکیب شیمیایی در کنار خواص و کاربردهایی که دارد، خطرات و مضراتی نیز می تواند داشته باشد. بنابراین توصیه می شود پیش از استفاده از هر ماده شیمیایی، برگه اطلاعات ایمنی آن را مطالعه کنید تا از هر گونه مشکل احتمالی جلوگیری شود. فلوکولانت ها به طور معمول خطر خاصی برای انسان ندارند؛ اما در مواردی مانند قرارگیری در معرض دوز بالای آن، بلع و استشمام آن ممکن است مشکلاتی ایجاد کند.

  • استشمام: در صورت تنفس پودر، امکان تحریک دستگاه تنفس وجود دارد. در صورت وجود مشکل مدت یک ربع از هوای آزاد تنفس کنید تا علائم برطرف شود.
  • تماس با چشم: اگر با چشم برخورد کند، می تواند منجر به قرمزی چشم و سوزش شود. برای رفع این مشکل چشم را به مدت 15 دقیقه با آب بشویید.
  • بلع و گوارش: بلع این ماده می تواند دستگاه گوارش را تحریک کرده و علائمی همچون تهوع، درد شکم و اسهال ایجاد کند. در این صورت با پزشک مشورت کنید.
  • تماس با پوست: در صورت برخورد با پوست می تواند موجب حساسیت و ایجاد علائمی مانند سوزش، خارش، قرمزی و تحریک پوست شود. برای رفع علائم پوست را ابتدا با آب و سپس آب و صابون بشویید.

به همین دلیل توصیه می شود پیش از کار با آن، برگه اطلاعات ایمنی مربوط به آن را مطالعه نمایید.

سوالات متداول

نام دیگر پلی الکترولیت چیست؟

این ترکیبات دارای خواص الکترولیتی (نمک ها) و پلیمری (مولکول هایی با وزن بالا) هستند، از این رو به آنها پلی نمک نیز می گویند.

آیا پلی الکترولیت خورنده است؟

این ترکیب عموما در بازدارنده ها و بازدارنده های پوشش برای محافظت از فلزات در برابر خوردگی، در شرایط اسیدی استفاده می شود.

مزایای پلی الکترولیت ها چیست؟

این مواد را می توان در دوزهای پایین با انرژی کم مصرف نمود. زمان نگهداری آن کم است و در از بین بردن میکروارگانیسم ها موثر است. همچنین هزینه های مصرفی را کاهش و سرعت ته نشینی را افزایش می دهد.

ثبت سفارش استعلام قیمت تماس 68423

شرکت زلال طب شیمی یک تولید کننده مورد اعتماد لوازم یکبار مصرف و بهداشتی دندانپزشکی با ارائه محصولات ضروری که در حفظ سلامت و تندرستی بیماران  دندانپزشکی نقش اساسی دارد.

شرکت زلال طب شیمی به تولید لوازم دندانپزشکی با کیفیت، استاندارد و استریل با پیام اصلی مقاله مطابقت دارد. 

بهداشت  ابزار و تجهیزات دندانپزشکی  در دنداپزشکی حرف اول را می زند. استفاده از سینی یکبارمصرف و سایز لواز مصرفی  یکبار مصرف استاندارد نه تنها ایمنی بیماران  را تضمین می کند، بلکه به جلوگیری از انتقال عفونت ها، ارتقاء یک محیط دندانی سالم و ایمن برای کودکان کمک می کند.

 تعهد شرکت زلال به تولید لوازم بهداشتی دندان، جزء مهمی از تلاش گسترده تر برای حفظ سلامت دهان و دندان کودکان است، ماموریتی که در مقاله به آن اشاره شده است. محصولات با کیفیت آنها به حفظ استانداردهای بهداشتی، ایمنی و بهداشتی ضروری برای مراقبت از دندان کودکان کمک می کند.