Poliacrilammide: usi, importanza e sostenibilità

La poliacrilammide (PAM) è un polimero sintetico ampiamente utilizzato con notevoli applicazioni in campo industriale e può essere facilmente formulato con pesi molecolari elevati dell’ordine di diversi milioni di g/mol.

Nell’ambito della chimica sostenibile sono stati studiati compositi di nanocristalli di cellulosa con polimeri che hanno dato un contributo significativo allo sviluppo di materiali biodegradabili e biocompatibili e materiali funzionali con proprietà utili.

Nel caso della poliacrilammide per la presenza di gruppi amminici e carbonilici che possono formare legami a idrogeno con i gruppi idrossilici della cellulosa, si ha un miglioramento delle proprietà termiche e meccaniche dei compositi risultanti.

La poliacrilammide presenta il vantaggio di subire una rapida biodegradazione in condizioni aerobiche da parte di microrganismi nel suolo e nell’acqua mediante deaminazione con formazione di acido acrilico e ammoniaca, che vengono utilizzati come fonti di carbonio e azoto.

Numerosi studi hanno dimostrato che il batterio del suolo Gram- negativo Pseudomonas stutzeri , gli Rhodococcus e i batteri del genere Xanthomonas sono in grado di biodegradare il polimero.

Proprietà della poliacrilammide

È un polimero lineare il cui nome I.U.P.A.C. è  poli(2-propenammide) ed  è ottenuta da acrilammide (AM), dalla combinazione di acrilammide e acido acrilico (AC) o dalla combinazione di acrilammide e acriloilossietiltrimetil ammonio cloruro (DAC).  Si noti che poiché il gruppo ammidico non fa parte dello scheletro carbonioso non si tratta di una poliammide. Essa presenta un carbonio chirale e può presentarsi atattica, sindiotattica e isotattica.

poliacrilammide da ChimicamoPuò presentarsi in diverse forme, come polvere da bianca a giallo chiaro, granuli o sostanze gelatinose e ha una temperatura di transizione vetrosa maggiore di 130°C quindi ben al di sopra della temperatura ambiente. Subisce degradazione termica tra i 175 e i 300°C e può subire fotodegradazione.

Le sue soluzioni acquose sono limpide e trasparenti con una viscosità che aumenta con l’aumentare del peso molecolare del polimero. È insolubile in benzene, toluene, xilene, benzina, cherosene, gasolio, e in quasi tutti i solventi organici ad eccezione di acido acetico, acido acrilico, glicole etilenico, glicerolo e formammide mentre è solubile in acqua.

Le sue soluzioni acquose sono miscibili con la maggior parte delle resine naturali o sintetiche solubili in acqua, la maggior parte dei sali, tensioattivi non ionici, cationici e anionici, anche se alcuni tensioattivi  ne influenzano la viscosità.

Sintesi della poliacrilammide

Il metodo più comunemente utilizzato è la polimerizzazione radicalica in presenza di radicali liberi. Il tipico iniziatore è il  perossidisolfato d’ammonio o persolfato d’ammonio, sale di ammonio dell’acido perossidisolforico, avente formula (NH4)2S2O8. Esso in soluzione si dissocia dando l’anione S2O82-  che, in soluzione, si dissocia per dare due radicali solfato:

S2O82-  ⇄ 2 [SO4]·

Lo stabilizzante solitamente usato è l’ N,N,N’,N’-tetrametiletilendiammina (CH3)2NCH2CH2N(CH3)2.

sintesi della poliacrilammide da Chimicamo
sintesi della poliacrilammide

Dipendentemente dai monomeri utilizzati si ottiene la poliacrilammide cationica (CPAM), anionica (APAM) e neutra detta anche non ionica (PAM).

Come agente reticolante si utilizza l’N, N’-metilen-bis-acrilammide che favorisce la formazione di legami chimici tra le catene polimeriche, creando una struttura tridimensionale reticolata.

Usi

È ampiamente utilizzata nel settore del trattamento delle acque come agente di flocculazione e coagulazione in quanto aiuta a rimuovere le impurità sospese, le particelle solide e le sostanze organiche presenti nell’acqua, migliorando la sua qualità e chiarezza.

poliacrilammide reticolata 1 da Chimicamo
poliacrilammide reticolata

Nel settore petrolifero, è utilizzata come additivo per i fluidi di perforazione in quanto ne migliora la viscosità e le proprietà reologiche, facilitando l’estrazione del petrolio e conferisce protezione alle pareti del pozzo.

È  utilizzata nell’industria mineraria per il trattamento delle sospensioni solido-liquido facilitando la separazione dei solidi dalle acque di lavaggio o dalle sospensioni minerarie e favorendo  la sedimentazione e la filtrazione.

La poliacrilammide è utilizzata nell’industria della carta come agente di rafforzamento delle fibre. Inoltre  migliora la formazione del foglio di carta, ne aumenta la resistenza e migliora le proprietà di drenaggio durante la produzione della carta.

In campo agricolo è usata come agente di stabilizzazione del suolo. Essa migliora la struttura del terreno, l’efficienza dell’irrigazione e la ritenzione idrica nel terreno. Viene utilizzata nell’industria tessile come additivo nelle resine di finitura per migliorare la resistenza all’usura e alla piega dei tessuti.

elettroforesi su gel-DNA
elettroforesi su gel

In campo cosmetico è utilizzata per le sue proprietà schiumogene, antistatiche, stabilizzanti e lubrificanti.
È utilizzata nella tecnica di laboratorio PAGE (PolyAcrylamide Gel Electrophoresis) come matrice per l’elettroforesi su gel che è una tecnica fondamentale nella biologia molecolare e nella genetica, ed è utilizzata in una vasta gamma di applicazioni di ricerca e diagnostica.

ARGOMENTI

GLI ULTIMI ARGOMENTI

TI POTREBBE INTERESSARE

Temperature di ebollizione di composti organici

Le temperature di ebollizione dei composti organici forniscono informazioni relative alle loro proprietà fisiche e alle caratteristiche della loro struttura e costituiscono una delle...

Nomenclatura degli alcani. Esercizi svolti

La nomenclatura degli alcani costituisce, in genere, il primo approccio per quanti iniziano a studiare la chimica organica Nomenclatura Le regole per la nomenclatura degli alcani...

Priorità dei gruppi funzionali

Se il composto ha più gruppi funzionali ad essi viene assegnato un ordine di priorità in quanto solo un gruppo funzionale può essere indicato...