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L'anhydride polymaléique hydrolysé (HPMA) présente un effet de seuil marqué à haute température (350 °C) et à pH élevé (8,3), ce qui le rend adapté aux systèmes d'eau alcaline ou à la formulation avec d'autres agents.
L'HPMA offre une excellente inhibition de l'entartrage par les dépôts de carbonate et de phosphate à 300 °C, avec une durée d'efficacité pouvant atteindre 100 heures.
Grâce à ses propriétés d'inhibition de l'entartrage et de résistance aux hautes températures, l'HPMA est largement utilisé dans les usines de dessalement (équipements de vaporisation instantanée), les chaudières basse pression, les locomotives à vapeur, l'évaporation du pétrole brut, les oléoducs et les systèmes industriels de refroidissement en circuit fermé.
CAS : 26099-09-2
Formule moléculaire : C₄H₄O₄
Masse molaire : 116,07
EINECS : 607-861-7
Synonymes :
(Z)-2-butènedioïque, homopolymère ; poly(acide maléique) (50 % aq) ; polymère d’acide maléique ; anhydride polymaléique hydrolysé ; poly(acide maléique aq) ; acide maléique (homopolymère) ; acide 2-butènedioïque (2Z), homopolymère
Description
L'acide polymaléique est l'homopolymère de l'acide maléique.
L'anhydride polymaléique hydrolysé (HPMA) est très stable en présence de chlore et d'autres biocides oxydants.
L'anhydride polymaléique hydrolysé (HPMA) possède de bonnes propriétés d'inhibition du tartre et une résistance aux hautes températures.
Il peut donc être utilisé dans les usines de dessalement d'eau.
L'anhydride polymaléique hydrolysé (HPMA) est également un excellent antitartre à base de carbonate de calcium à haute température et dans les systèmes d'eau de refroidissement fortement alcalins.
De plus, il peut être utilisé en combinaison avec des sels de zinc comme inhibiteur de corrosion.
L'anhydride polymaléique hydrolysé (HPMA) peut également être utilisé comme additif pour béton et pour l'évaporation du pétrole brut.
L'anhydride polymaléique hydrolysé (HPMA) peut être fabriqué par polymérisation de l'anhydride maléique avec un hydrocarbure aromatique entre 60 et 200 °C.
De plus, l'HPMA présente un bon effet inhibiteur de corrosion lorsqu'il est utilisé en association avec un sel de zinc.
L'HPMA peut également être utilisé comme additif pour le ciment.
Introduction :
L'acide polymaléique (C₄H₄O₄) est un dérivé d'acide carboxylique et un composé organique.
À température ambiante, il se présente généralement sous forme de solide blanc à blanc cassé, en poudre ou en granules cristallins.
L'anhydride polymaléique hydrolysé (HPMA) est généralement inodore ou possède une légère odeur acide.
Ce composé est peu soluble dans l'eau, bien que sa solubilité puisse augmenter en milieu alcalin par formation de sel.
L'anhydride polymaléique hydrolysé (HPMA) est reconnu pour sa capacité à former des complexes avec les ions métalliques, ce qui le rend utile dans diverses applications industrielles nécessitant une chélation ou une inhibition de l'entartrage.
L'acide polymaléique a été synthétisé pour la première fois au milieu du XXe siècle lors de recherches sur les acides carboxyliques polymères destinés à la formulation de détergents et au traitement de l'eau.
La synthèse repose généralement sur la polymérisation thermique de l'acide maléique ou de son anhydride à haute température, souvent en présence de catalyseurs tels que des peroxydes ou des sels de métaux de transition.
Ce procédé conduit à la formation d'une chaîne polymère linéaire ou légèrement ramifiée, composée d'unités maléate répétées.
L'anhydride polymaléique hydrolysé (HPMA) est largement utilisé dans l'industrie des détergents comme agent de charge, dans les adoucisseurs d'eau pour prévenir le dépôt de tartre et dans les formulations pharmaceutiques comme agent stabilisant.
De plus, il est utilisé dans les cosmétiques et les produits d'hygiène personnelle pour ses propriétés chélatantes.
Bien que principalement produit par synthèse, des traces de dérivés de l'acide maléique ont été identifiées dans certains processus de fermentation naturelle.
À l'heure actuelle, aucune source naturelle significative d'acide polymaléique n'est connue.
Sur le plan industriel, il est préparé par polymérisation contrôlée de l'anhydride maléique dans des conditions de température et de pression soigneusement surveillées, suivie d'étapes d'hydrolyse et de purification pour obtenir le produit final.
L'anhydride polymaléique hydrolysé (HPMA) est considéré comme peu toxique en cas d'ingestion orale, de contact cutané ou d'inhalation.
Cependant, une exposition prolongée ou répétée peut entraîner une légère irritation des yeux, de la peau et des voies respiratoires.
L'ingestion de grandes quantités peut potentiellement causer des troubles gastro-intestinaux.
Il n'existe actuellement aucune preuve concluante liant l'acide polymaléique à des effets cancérogènes ; les principaux organismes de réglementation, tels que le Centre international de recherche sur le cancer (CIRC) et l'Agence américaine de protection de l'environnement (EPA), ne l'ont pas classé comme cancérogène.
Les précautions de manipulation incluent le port de gants de protection, de lunettes de protection et d'un équipement respiratoire approprié lors de la manipulation du composé en vrac.
Pour le stockage, l'acide polymaléique doit être conservé dans un endroit frais, sec et bien ventilé, de préférence dans des récipients hermétiques pour éviter l'absorption d'humidité.
L'anhydride polymaléique hydrolysé (HPMA) doit également être stocké à l'écart des agents oxydants puissants et des substances incompatibles telles que les bases et les agents réducteurs afin d'éviter d'éventuelles réactions chimiques.
Utilisation
L'anhydride polymaléique hydrolysé (HPMA) est généralement utilisé avec un phosphonate organique à une concentration de 1 à 15 ppm pour les systèmes d'eau de refroidissement en circuit fermé, l'eau de remplissage des champs pétrolifères, la déshydratation du pétrole brut et les chaudières basse pression.
L'anhydride polymaléique hydrolysé (HPMA) présente une bonne inhibition du tartre (98 %) et d'excellentes propriétés de détartrage.
Utilisé avec des sels de zinc, il inhibe efficacement la corrosion de l'acier au carbone.
Propriétés chimiques de l'acide polymaléique
Densité : 1,18 (solution aqueuse à 48 %)
Point d'ébullition : 95 °C
Température de stockage : Température de transition vitreuse : 2-8 °C
Solubilité : Méthanol (faiblement), eau (soluble)
Aspect : Solution jaune pâle à jaune
Odeur : Légère
InChI : InChI=1S/C4H4O4/c5-3(6)1-2-4(7)8/h1-2H,(H,5,6)(H,7,8)/b2-1-
InChIKey : VZCYOOQTPOCHFL-UPHRSURJSA-N
Système d'enregistrement des substances de l'EPA : Homopolymère d'acide maléique (26099-09-2)
Extrait sec : 48 %
Indice de brome (mg/g) : 80
Masse moléculaire moyenne : 450
pH (solution à 1 %) : 2,0-3,0
Propriétés chimiques:
Ce produit est un liquide transparent orange-rouge.
Sa densité relative est de 1,19 à 1,22. Il présente une bonne stabilité thermique et une bonne résistance à l'entartrage, même à des températures élevées de 300 °C.
L'anhydride polymaléique hydrolysé (HPMA) ne s'évapore pas avec la vapeur d'eau et ne pollue pas l'atmosphère.
Analyse structurale de l'anhydride polymaléique hydrolysé
L'anhydride polymaléique hydrolysé (HPMA) est le produit de l'hydrolyse partielle de l'anhydride polymaléique.
Il a été déterminé qu'environ 60 à 70 % de l'anhydride polymaléique hydrolysé (HPMA) est hydrolysé en acide carboxylique.
Autrement dit, l'hydrolyse n'est pas complète.
La structure de l'anhydride polymaléique hydrolysé a été mise en évidence par l'étude de la relation structure-activité de sa microstructure moléculaire. Le degré d'hydrolyse de l'anhydride polymaléique hydrolysé (HPMA) est avantageux pour l'amélioration de ses propriétés anti-entartrage.
Par conséquent, lors de la synthèse de l'anhydride polymaléique hydrolysé, un degré d'hydrolyse maximal est garanti.
L'analyse structurale de l'anhydride polymaléique hydrolysé montre que le groupe carboxyle de la molécule peut former des composés avec les ions calcium et magnésium en solution aqueuse, et que l'HPMA favorise la rupture du réseau cristallin, transformant le précipité en un laitier friable et fluide.
L'anhydride polymaléique hydrolysé est similaire à un polymère contenant un groupe hydroxyle ou un groupe acide sulfonique.
Après dissolution dans l'eau, l'anhydride polymaléique hydrolysé (HPMA) se dissocie en ions hydrogène et en anions acides.
Les molécules de la chaîne deviennent alors chargées négativement. Cet anion à longue chaîne, chargé négativement, est adsorbé par le noyau de carbonate de calcium et les grains cristallins fins, ce qui rend l'HPMA encore plus chargé négativement.
En raison de la répulsion électrostatique homophobe, les cristaux se dispersent dans la solution aqueuse. Ceci empêche les grains fins de s'agglomérer pour former des cristaux plus gros.
L'anhydride polymaléique hydrolysé (HPMA) exerce ainsi un effet limitant la dissolution.
Utilisé à faibles doses, l'anhydride polymaléique hydrolysé (HPMA) présente une excellente efficacité anti-tartre.
De plus, le groupe carbonyle de l'HPMA possède de fortes propriétés complexantes en tant que donneur d'électrons.
Ceci modifie la morphologie normale des cristaux de carbonate de calcium et de phosphate de calcium et empêche la formation de cristaux plus gros d'anhydride polymaléique hydrolysé.
Ainsi, il prévient la formation de tartre et élimine les anciens dépôts.
Analyse structurale de l'anhydride polymaléique hydrolysé:
L'anhydride polymaléique hydrolysé (HPMA) est le produit de l'hydrolyse partielle de l'anhydride polymaléique.
Il a été déterminé qu'environ 60 à 70 % de l'anhydride polymaléique hydrolysé (HPMA) est hydrolysé en acide carboxylique.
Autrement dit, l'hydrolyse n'est pas complète.
La relation structure-activité de la microstructure moléculaire de l'anhydride polymaléique hydrolysé a été mise en évidence.
Un degré d'hydrolyse plus élevé est avantageux pour l'amélioration des performances chimiques de l'HPMA en matière de prévention de la formation de tartre.
Par conséquent, un degré d'hydrolyse aussi élevé que possible est atteint lors de la synthèse de l'anhydride polymaléique hydrolysé.
L'analyse structurale de l'anhydride polymaléique hydrolysé a permis de comprendre que le groupe carboxyle de la molécule peut former des composés avec les ions calcium et magnésium en solution aqueuse, et que l'HPMA favorise la rupture du réseau cristallin, transformant le précipité en un laitier friable et fluide.
L'anhydride polymaléique hydrolysé est similaire à un polymère contenant un groupe hydroxyle ou un groupe acide sulfonique.
Après dissolution dans l'eau, l'anhydride polymaléique hydrolysé (HPMA) se dissocie en ions hydrogène et en anions acides.
Les molécules de la chaîne se chargent alors négativement.
Cet anion à longue chaîne, chargé négativement, est adsorbé par le noyau de carbonate de calcium et les grains cristallins fins.
L'HPMA devient ainsi encore plus chargé négativement.
Les cristaux se dispersent dans la solution aqueuse par répulsion électrostatique homophobe.
Ceci empêche la coagulation des grains fins en cristaux plus gros.
Par conséquent, l'anhydride polymaléique hydrolysé (HPMA) a un effet limitant la dissolution. L'anhydride polymaléique hydrolysé (HPMA) présente une excellente efficacité anti-tartre lorsqu'il est utilisé à faible dose.
De plus, le groupe carbonyle de l'HPMA possède de fortes propriétés complexantes en tant que donneur d'électrons.
Ceci modifie la morphologie normale des cristaux de carbonate de calcium et de phosphate de calcium et empêche la formation de cristaux plus gros d'anhydride polymaléique hydrolysé.
Il a ainsi pour effet de prévenir la formation de tartre et d'éliminer les anciens dépôts calcaires.
Pourquoi choisir l'HPMA ?
Tolérance aux températures extrêmes : Efficace jusqu'à 300 °C, il surpasse nettement les phosphonates et les acides polyacryliques classiques.
Contrôle supérieur du carbonate de calcium : Très efficace pour inhiber la formation de tartre de CaCO₃ grâce à l'inhibition par seuil et à la perturbation du réseau cristallin.
Excellente compatibilité : Non toxique et facilement biodégradable, l'HPMA peut être associé à des sels de zinc ou à des phosphonates (comme le HDTMPA) pour une protection synergique contre la corrosion et le tartre.
Tolérance élevée au chlore : Il conserve son intégrité structurelle même dans les systèmes utilisant des concentrations élevées de biocides oxydants.
Performances de l'HPMA en matière de prévention du tartre:
L'anhydride polymaléique hydrolysé (HPMA) possède les propriétés suivantes pour la prévention du tartre :
L'anhydride polymaléique hydrolysé (HPMA) est très efficace contre le tartre de carbonate de calcium.
Il présente également une perturbation du réseau cristallin et une inhibition par seuil (conductivité unidirectionnelle).
Même en cas d'entartrage, sa structure reste relativement poreuse. Il se dissout facilement à l'eau et ne forme pas de dépôts.
L'anhydride polymaléique hydrolysé (HPMA) présente une haute résistance aux températures élevées. Sa décomposition se produit généralement au-dessus de 350 °C.
Il peut être utilisé à haute température.
L'anhydride polymaléique hydrolysé (HPMA) a la capacité de disperser le carbonate de calcium, le phosphate de calcium, le sulfate de calcium, etc.
L'anhydride polymaléique hydrolysé (HPMA) peut être combiné avec un sel de zinc.
Il existe un effet synergique dans l'inhibition de la corrosion de l'acier au carbone.
L'anhydride polymaléique hydrolysé (HPMA) est non toxique.
Il n'a pas d'impact significatif sur l'environnement.
Applications de l'anhydride polymaléique hydrolysé:
Systèmes d'eau de refroidissement : Prévient la formation de tartre sur les surfaces d'échange thermique et protège les composants métalliques de la corrosion.
Traitement de l'eau des chaudières : Améliore l'efficacité du transfert de chaleur et prolonge la durée de vie des équipements en contrôlant le tartre et la corrosion.
Procédés industriels : Protège les équipements dans les industries des pâtes et papiers, du textile et des champs pétrolifères en limitant les dépôts minéraux.
Osmose inverse (OI) : Prévient l'entartrage causé par les minéraux et les sels, préservant ainsi l'efficacité des membranes.
Formulations de détergents : Agit comme agent structurant et chélateur, renforçant le pouvoir nettoyant en empêchant la précipitation des ions de dureté.
Activité biologique
L'anhydride polymaléique hydrolysé (HPMA) forme spontanément des nanodisques par dégradation ou dissolution des bicouches lipidiques.
L'anhydride polymaléique hydrolysé (HPMA) est utilisé dans la conception de polymères formant des nanodisques afin d'imiter la nature amphiphile des protéines et des peptides.
Le PMA N-C4-60-4.7 dissout efficacement la membrane lipidique et forme des nanodisques lipidiques avec le 1,2-dimyristoyl-sn-glycéro-3-phosphocholine (DMPC).
L'ajout de PMA N-C4-60-4.7 a réduit l'intensité de diffusion de la lumière par la suspension d'Escherichia coli.
