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| 名前 | |
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| IUPAC名
ポリ（2-プロペナミド）
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| その他の名前
ポリ(2-プロペナミド)、ポリ(1-カルバモイルエチレン)
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| 識別子 | |
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| ケムスパイダー |
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| ECHA 情報カード | 100.118.050 |
| ユニ |
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CompTox ダッシュボード ( EPA )
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| プロパティ | |
| （C 3 H 5 NO）n | |
特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）の材料に関するものです。
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ポリアクリルアミド（略称PAMまたはpAAM）は、化学式（-CH 2 CHCONH 2 -）のポリマーです。直鎖構造をしています。PAMは吸水性が高く、水和すると柔らかいゲルを形成します。2008年には、主に水処理、製紙、鉱業向けに推定7億5000万kgが生産されました。[1]
物理化学的性質
ポリアクリルアミドはポリオレフィンである。交互に炭素にアミド置換基を持つポリエチレンとみなすことができる。さまざまなナイロンとは異なり、ポリアクリルアミドは、アミド基がポリマー骨格にないため、ポリアミドではない。アミド（CONH 2 ）基の存在により、骨格の交互炭素原子は立体的（口語的にはキラル）である。このため、ポリアクリルアミドはアタクチック、シンジオタクチック、アイソタクチックの形で存在するが、この側面についてはほとんど議論されていない。重合はラジカルによって開始され、立体ランダムであると想定されている。[1]
共重合体および改質ポリマー
直鎖ポリアクリルアミドは水溶性ポリマーです。他の極性溶媒には、DMSOやさまざまなアルコールがあります。架橋はN,N-メチレンビスアクリルアミドを使用して導入できます。一部の架橋材料は膨潤性がありますが溶解しません。つまり、それらはハイドロゲルです。
水性媒体中で高温になると部分的な加水分解が起こり、一部のアミド置換基がカルボキシレートに変換されます。この加水分解により、ポリマーは特に親水性になります。N,N-ジメチルアクリルアミドから生成されるポリマーは加水分解に耐性があります。
アクリルアミドの共重合体には、アクリル酸から誘導されたものが含まれます。
用途
1970年代と1980年代には、これらのポリマーの用途は水処理に最も多く見られました。[2] 重量で次に多い用途は、パルプ加工と製紙用の添加剤です。ポリアクリルアミドの約30％は石油産業と鉱物産業で使用されています。[1]
凝集
ポリアクリルアミドの最大の用途の 1 つは、液体中の固体を凝集させることです。このプロセスは、水処理、製紙、スクリーン印刷などのプロセスに適用されます。ポリアクリルアミドは粉末または液体の形で供給され、液体の形態は溶液ポリマーとエマルジョンポリマーに分類されます。
これらの製品は「ポリアクリルアミド」と呼ばれることが多いですが、実際はアクリルアミドと 1 つ以上の他の種 (アクリル酸またはその塩など)との共重合体であるものが多くあります。これらの共重合体は濡れ性と膨潤性が改善されています。
ポリアクリルアミドのイオン形態は、飲料水処理業界で重要な役割を果たしています。塩化鉄や塩化アルミニウムなどの三価金属塩は、ポリアクリルアミドの長いポリマー鎖によって架橋されます。これにより、凝集速度が大幅に向上します。これにより、水処理プラントは原水からの総有機物含有量 (TOC) の除去を大幅に改善できます。
化石燃料産業
石油・ガス産業では、ポリアクリルアミド誘導体（特に共重合体）は粘度を高めることで石油回収率を高め、生産に大きな効果を発揮します。低濃度のポリアクリルアミドポリマーで高粘度水溶液を生成し、従来の水攻法の経済性を改善するために注入します。別の用途では、これらの溶液を注入することで抵抗が減り、水圧破砕に効果があります。これらの用途では、30～3000 mg/Lの濃度のポリマー溶液が大量に使用されます。[3]
土壌改良
ポリアクリルアミド土壌改良剤の主な機能は、土壌の耕作性、通気性、多孔性を高め、圧縮、粉塵、水の流出を減らすことです。一般的な使用量は10 mg/Lですが、多くの用途ではまだ高価です。[3]二次的な機能は、植物の活力、色、外観、根の深さ、種子の発芽を高め、水の必要量、病気、浸食、維持費を減らすことです。FC 2712はこの目的で使用されます。
分子生物学研究室
ポリアクリルアミドは、分子生物学の分野では、 PAGEと呼ばれる技術でタンパク質や核酸を電気泳動するための媒体としてもよく使用されています。PAGEは1950年代初頭に初めて研究室で使用されました。1959年に、デイビスとオーンスタインのグループ[4]とレイモンドとワイントラウブのグループ[5]は、それぞれ独立して、ポリアクリルアミドゲル電気泳動を使用して荷電分子を分離する方法について発表しました。[5]この技術は現在広く受け入れられており、分子生物学研究室では一般的なプロトコルとなっています。
アクリルアミドは分子生物学研究室では他の用途もあり、例えば、少量の核酸（DNAとRNA）の沈殿を助けるキャリアとしての直鎖ポリアクリルアミド（LPA）の使用などがあります。[6] [7]多くの研究室用品会社がこの用途のためにLPAを販売しています。[8]さらに、特定の条件下では、核酸の混合物からRNA種のみを選択的に沈殿させるために使用できます。[7]
メカノバイオロジー
ポリアクリルアミドの弾性率は、ポリアクリルアミドゲルの製造中にモノマーと架橋剤の比率を変えることによって変えることができます。[9]この特性により、多くの細胞が機械的刺激に反応するため、ポリアクリルアミドはメカノバイオロジーの分野で有用です。 [10]
ニッチな用途
このポリマーは、水に入れると膨張するグロビーストのおもちゃ（テストチューブエイリアンなど）の製造にも使用されています。同様に、コポリマーの1つの吸収特性は、ボディパウダーの添加物として利用できます。
ボトックスでは、美容顔面手術用の皮下充填剤として使用されています ( Aquamid を参照)。
これは最初のボガー流体の合成にも使用されました。
環境への影響
生産されるポリアクリルアミドの量を考慮すると、これらの物質は環境と健康への影響に関して厳しく精査されてきた。[11] [12]
ポリアクリルアミドは毒性が低いが、その前駆物質であるアクリルアミドは神経毒であり発がん性物質である。[1]そのため、当然のことながら、ポリアクリルアミドがアクリルアミド に汚染されている可能性が懸念される。[12] [13]食品の近くで使用することを目的としたポリマーからアクリルアミドの痕跡を除去するために、かなりの努力がなされている。[1]
さらに、ポリアクリルアミドが解重合してアクリルアミドを形成する可能性も懸念されている。調理に典型的な条件下では、ポリアクリルアミドは大幅に解重合しない。[14]ポリアクリルアミドがアクリルアミドに戻るという主張[15]は広く疑問視されてきた。[16] [17] [18]
ポリアクリルアミドは、アミダーゼの作用によって部分的に生分解され、アンモニアとポリアクリレートが生成されるのが最も一般的です。ポリアクリレートは生分解されにくいですが、一部の土壌微生物培養物は好気条件下で生分解することが示されている。[19]
参照
- アクアミド
- キトサン
- ロカギル
- 類似物質であるポリアクリル酸ナトリウム
参考文献
- ^ abcde Herth G, Schornick G, Buchholz F (2015). 「ポリアクリルアミドとポリアクリル酸」. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry . Weinheim: Wiley-VCH. pp. 1–16. doi :10.1002/14356007.a21_143.pub2. ISBN 978-3527306732。
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