聚丙烯酸
[CAS 9007-20-9]

基本信息

• 产品分类: 催化剂及助剂 >> 聚合物
• 产品名称: 聚丙烯酸
• 英文名: Carbomer
• 别名: Carbopol
• 分子式: (C₃H₄O₂)_n
• 分子量: ~1250000
• CAS 登录号: 9007-20-9 (54182-57-9)
• EC 号码: 618-435-5
• 分子行输入简码SMILES: CCC(O)=O

物理化学性质

• 密度: 1.3±0.1 g/cm³ 计算值^*
• 沸点: 502.0±45.0 °C 760 mmHg (计算值)^*
• 闪点: 257.4±28.7 °C (计算值)^*
• 折射率: 1.619 (计算值)^*

^* 使用计算机软件 Advanced Chemistry Development (ACD/Labs) Software.

安全数据

• 危险品标志: GHS05;GHS07 危险
• 危害标签: H302-H314
• 防护标签: P264-P270-P271-P280-P303+P361+P353-P304+P340-P305+P351+P338-P310-P330-P331-P363-P403+P233-P501
• 危险品运输编号: UN 3265

chemBlink 化学品故事

卡波姆（Carbomer，CAS 9007-20-9）通常指一类以丙烯酸为主要结构单元的高分子量交联聚合物。它与具有唯一确定分子结构的小分子化合物不同，更适合被理解为一个聚合物家族。不同卡波姆可以在交联方式、交联密度、分子结构和制造工艺方面有所区别，因此形成许多药用和个人护理用品等级。不过，这些材料具有一个非常引人注目的共同特点：只需要相对少量的聚合物，就可以把大量流动的水转变成黏稠的凝胶。

这种现象的化学基础来自聚丙烯酸结构。卡波姆的高分子网络上存在大量羧酸基团。在干燥和酸性状态下，高分子链相对卷曲和紧密。当卡波姆分散到水中并经过适当中和以后，其中许多羧酸基转化为带负电荷的羧酸根。同种电荷之间相互排斥，使原来比较紧密的高分子结构逐渐伸展；与此同时，大量亲水基团又与水分子发生强烈相互作用。

最终结果是聚合物显著溶胀，体系黏度大幅增加。卡波姆并不是像普通小分子那样简单地溶解在水中，而是通过交联高分子网络在液体中展开，并限制水分子的宏观流动。在适当浓度和配方条件下，原本可以自由流动的液体就可以变成透明或半透明凝胶。

这种能力使卡波姆成为配方科学中非常重要的材料。它被广泛用作流变调节剂、增稠剂、悬浮剂和稳定剂，用于药物制剂以及各种个人护理产品。凝胶、乳霜、乳液、外用药物以及其他水性产品都可以利用卡波姆控制流动、涂抹和停留特性，并帮助悬浮成分减少沉降。

特别有意思的是，实现这种效果所需要的卡波姆可能非常少。交联聚合物吸水并展开以后可以占据很大的有效体积，因此较低浓度就能够明显改变整个体系的黏度。这也解释了为什么一种在配方成分表中比例并不大的物质，却可能决定整个产品摸起来、挤出来和涂开以后是什么感觉。

卡波姆在药物制剂中同样具有重要地位。药用级卡波姆不仅用于外用凝胶和软膏，也用于一些口服剂型。它的作用并不限于简单增稠。根据聚合物等级和配方设计，卡波姆还可以提供黏膜黏附以及控制药物释放等功能。吸水后的高分子网络能够影响溶解分子的扩散，而聚合物与生物表面的相互作用则可能帮助剂型在特定位置保持较长时间。

不同商品级卡波姆并不是完全相同的材料。卡波姆均聚物可以由丙烯酸聚合并采用烯丙基蔗糖或烯丙基季戊四醇等交联剂形成。不同产品还可以按照黏度和其他性能进行分类。FDA 与 CAS 9007-20-9 相关的物质记录中包括多种 carbomer homopolymer 类型，这正说明这个 CAS 更适合作为一个高分子材料家族的标识，而不能像普通小分子 CAS 那样理解为所有产品都具有完全一致的分子结构。

卡波姆的制造历史也体现了化工技术的发展。一些较早的生产工艺曾使用苯作为聚合介质。由于苯是已知的人类致癌物，药品监管机构近年来推动停止使用可能带来较高残留苯风险的相关卡波姆等级。现代药用卡波姆可以采用乙酸乙酯等替代溶剂制造。这说明即使一种已经使用多年的成熟辅料，其基本功能没有改变，生产化学仍然可以随着安全要求的发展而不断改进。

卡波姆因此是一个非常典型的例子，说明高分子结构怎样把微观的分子作用放大成肉眼可以直接看到的宏观现象。一个羧酸基团与水发生作用几乎没有什么值得注意；但是把数量巨大的羧酸基团连接到一个交联高分子网络中，让它们发生离子化、相互排斥并共同吸水，最终就能够改变整杯液体的流动方式。

所以，我们在日常生活中习以为常的许多产品质感，背后实际上可能隐藏着这样的三维高分子网络。一种能够停留在皮肤上而不会马上流走的凝胶、一种能够均匀铺开的乳霜，或者一种能够控制成分逐渐释放的药物制剂，都可能利用卡波姆的这种特殊性质。它体现了高分子科学一个很有意思的规律：有时候，只需要加入很少量的材料，就能够控制周围绝大部分物质怎样运动。

References

1. Lubrizol Life Science. Polymers for Pharmaceutical Applications. Lubrizol Pharmaceutical Bulletin

2. Lubrizol Life Science. Pharmaceutical Excipients Guide. Lubrizol Pharmaceutical Excipients Guide

3. U.S. Food and Drug Administration. Global Substance Registration System: Carbomer Homopolymer, CAS 9007-20-9. FDA GSRS Carbomer Record

4. U.S. Food and Drug Administration. Frequently Asked Questions on Benzene Contamination in Drugs. FDA Benzene Contamination Information