Akrylátové estery obecně, mezi které patří butylakrylát (BA), 2-ethylhexylakrylát (2-EHA), metylmetakrylát (MMA), butylmetakrylát (BMA) a další, představují univerzální skupinu stavebních bloků pro tisíce kopolymerních kompozic. Akrylové pryskyřice na bázi těchto monomerů vykazují vynikající odolnost proti povětrnostním vlivům, vysoký lesk a zachování barev a trvanlivost. Z těchto důvodů jsou preferovanými kompozicemi pro architektonické a průmyslové nátěry, povrchové úpravy automobilů a širokou škálu dalších aplikací.
Důležitost kopolymerizace akrylových esterů
Kopolymerizace akrylových esterů je důležitou technikou pro dosažení systematického přizpůsobení vlastností požadovaných v široké škále aplikací pro konečné použití. Ledová kyselina akrylová (GAA) a ledová kyselina methakrylová (GMMA) jsou akrylátové monomery používané k funkcionalizaci akrylátových kopolymerů.
Akrylátové monomery s krátkým řetězcem, jako je methylmethakrylát, a další monomery, jako je styren, vytvářejí tvrdší, křehčí polymery s vysokou soudržností a pevnostními vlastnostmi. Monomery s dlouhým řetězcem, jako je butylakrylát a 2-ethylhexylakrylát, umožňují vznik měkkých, pružných a lepivých polymerů s nižšími pevnostními charakteristikami. Monomery jako ethylakrylát, butylmethakrylát a vinylacetát přispívají spíše ke středním hodnotám skelného přechodu a tvrdosti. Spolumonomery, jako je akrylonitril a (meth)akrylamid, mohou zlepšit odolnost vůči rozpouštědlům a olejům.
Řízením poměrů komonomerů a teplot skelného přechodu mohou chemici vyvážit tvrdost a měkkost, lepivost a odolnost vůči blokům, adhezivní a kohezní vlastnosti, pružnost při nízkých teplotách, pevnost a trvanlivost a další klíčové vlastnosti pro usnadnění cílů konečného použití.
Vývoj mechanických vlastností fólií, odolnosti proti chemikáliím, vodě a oděru, trvanlivosti, lepicích vlastností a odolnosti proti rozpouštědlům je hnací silou růstu akrylových kopolymerů, zejména v oblasti vodou ředitelných technologií. Ke zlepšení těchto vlastností významně přispěly nové chemické technologie síťování polymerů. Příkladem tohoto trendu je použití diaceton-akrylamidového funkčního monomeru, který lze začlenit do akrylátových systémů a zajistit tak řízenou síťovatelnost.
Podívejme se na některá klíčová fakta o akrylátových monomerech používaných v aplikacích CASE.
Kategorie akrylátových kopolymerů
Nátěrové hmoty a lepidla na bázi akrylátů lze rozdělit na celoakrylátové formulace, v nichž jsou stavebními prvky výhradně akrylátové a metakrylátové estery; akrylát-styrenové formulace, které obsahují také styren; a vinyl-akrylátové formulace, které obsahují také vinylacetátový monomer (VAM). Různé monomery použité v kopolymerech se mohou značně lišit teplotou skelného přechodu (Tg), hydrofobně-hydrofilní rovnováhou kopolymeru, tvrdostí a pružností a odolností vůči povětrnostním vlivům/slunečnímu záření. I při pevně stanovené Tg se kopolymery s různými kombinacemi monomerů výrazně liší ve vlastnostech výsledných barev a nátěrů. Nejběžnějšími formulacemi jsou kopolymery MMA, BA, 2-EHA a GAA a také VAM ve vinylakrylových polymerech.
Funkcionalizace akrylových polymerů
Monomer ledové kyseliny akrylové (GAA) a ledové kyseliny methakrylové (GMMA) jsou kopolomery nenasycených karboxylových kyselin používané k výrobě kopolymerů akrylových kyselin s kyselou funkcí a zesíťovaných akrylových kyselin a polyakrylových kyselin. GAA a GMMA snadno kopolymerizují s estery akrylu a methakrylu, ethylenem, vinylacetátem, styrenem, butadienem, akrylonitrilem, maleinovými estery, vinylchloridem a vinylidenchloridem. Kopolymery, které obsahují GAA nebo GMMA, mohou být rozpustné nebo vykazovat lepší disperzi ve vodě; část karboxylové kyseliny lze použít pro spojovací nebo síťovací reakce a lepší přilnavost. Chemici používají kopolymery GAA a GMMA ve formě jejich volných kyselin, amonných solí nebo alkalických solí. Kopolymerizace představuje přibližně 45 % spotřeby kyselých monomerů (dalším významným použitím je výroba akrylátových esterů).
Odhad teploty skelného přechodu akrylových kopolymerů
Složení akrylových kopolymerů často obsahují čtyři nebo více různých monomerů. Teplotu skelného přechodu náhodného kopolymeru můžeme odhadnout pomocí hmotnostních podílů různých monomerů a jejich hodnot Tg pro homopolymer. Tato metoda předpokládá, že opakující se jednotku kopolymeru lze rozdělit na vážené aditivní příspěvky k Tg, které jsou nezávislé na svých sousedech. Níže jsou uvedeny referenční hodnoty Tg pro několik klíčových monomerů.
Teploty přechodu skel, Tg (◦C), různých monomerů používaných v akrylových kopolymerech:
| Monomer | Tg (◦C) |
| MMA | 105 |
| Styren | 100 |
| Butylmetakrylát | 20 |
| Butylmetakrylát | 20 |
| Monomer vinylacetátu | 30 |
| Kyselina metakrylová ledová | 228 |
| Kyselina akrylová ledová | 87 |
| Butyl-akrylát | -45 |
| 2-ethylhexyl akrylát | -65 |
Pokročilá technologie síťování
Síťovací chemie založená na diaceton akrylamidu (DAAM) a dihydrazidu kyseliny adipové (ADH), známá jako keto-hydrazidové síťování, představuje nejpokročilejší technologii řízeného síťování akrylových latexových polymerů. Zahrnuje přímou reakci pendantní ketonové části na segmentu DAAM s hydrazidovou částí ADH.
Samosíťovací chemie mezi diacetonakrylamidem a dihydrazidem kyseliny adipové začíná kopolymerací DAAM do akrylového kopolymeru, přičemž koncentrace DAAM je ~1-5 % hmot. monomerní směsi. Tím se emulzní kopolymer stává síťovatelným prostřednictvím pendantní ketonové karbonylové části. Poté se proces dokončí následujícími kroky:
- Emulze se neutralizuje amoniakem a poté se do emulze přidá dihydrazid kyseliny adipové (ADH) ve formě vodného roztoku. Poměr DAAM a ADH je ~ 2,1 ku 1,0.
- Po vysušení vody a odpaření amoniaku dojde ke koalescenci filmu a pH se stane kyselým. S klesajícím pH se začíná zvyšovat rychlost síťovací reakce.
- Poté probíhá proces síťování (katalyzovaný kyselinou) za vzniku chemické vazby mezi DAAM a ADH.
Viz článek Gantrade o technologii síťování DAAM a ADH v akrylových polymerech.
Aplikace akrylových kopolymerů
Mezi hlavní aplikace, které využívají vlastností poskytovaných akrylovými kopolymery, patří vícenásobná lepidla, zejména lepidla citlivá na tlak(PSA); nátěrové hmoty &; těsnicí hmoty &; textilní & papírové povrchy a tiskové barvy. Protože akrylové monomery přispívají k průhlednosti, houževnatosti, světelné & odolnosti proti povětrnostním vlivům a chemické & odolnosti proti vlhkosti, používají výrobci akrylové kopolymery v interiérových, exteriérových, základních a vrchních nátěrových & formulacích. Nátěrové & hmoty, lepidla & tmely, lité & extrudované plechy a zasklívání a tiskové barvy patří mezi největší a nejvíce rostoucí globální aplikace akrylových a metakrylových esterových monomerů.
Zpracovatelé používají hydroxyfunkční (HEA, HEMA) a karboxyfunkční (GAA, GMAA) akrylové systémy v aplikacích, jako jsou práškové nátěrové hmoty, kde se síťování provádí pomocí izokyanátů nebo melaminových síťovacích činidel.
Bezpečné zacházení s akrylovými monomery
Přímý kontakt s akrylovými monomery může kromě toho, že jsou hořlavé, způsobit podráždění očí, kůže, nosu a hrdla a často jsou považovány za senzibilizátory kůže.
Akrylátové monomery snadno samopolymerují, pokud nejsou správně inhibovány, skladovány a není s nimi správně manipulováno. Polymerace může být rychlá a prudká, při níž vzniká velké množství tepla a tlaku. Mezipodniková komise připravila vynikající referenční příručku se základními informacemi o bezpečném zacházení a skladování inhibovaných (obvykle MEHQ) akrylátových monomerů. Aby inhibitor účinně fungoval, je důležité skladovat stabilizované akrylátové monomery na vzduchu a časem doplňovat rozpuštěný kyslík. Další informace naleznete v této brožuře: http://www2.basf.us/acrylicmonomers/pdfs/AE_Brochure_3rd.pdf
Ledovaná kyselina akrylová vyžaduje zvláštní pozornost. Teplota tuhnutí GAA je 13 °C; skladovací teplota by měla být vždy udržována na 15 až 25 °C (59 až 77 °F). Uživatelé by se měli vyvarovat zmrazení (nebo částečného zmrazení) GAA, protože krystalizovaná GAA vylučuje MEHQ a pevná GAA bude obsahovat nedostatek inhibitoru a kyslíku. Teplota média použitého k rozmrazování kyseliny akrylové by nikdy neměla být vyšší než 35-45 °C (95-113 °F). Během rozmrazování by zpracovatelé měli GAA míchat, aby došlo k redistribuci inhibitoru a doplnění rozpuštěného kyslíku. Dále GAA při stání pomalu dimerizuje za vzniku kyseliny diacrylové. Ačkoli tato dimerotvorná reakce probíhá pomalu a není nebezpečná, kyselina diacrylová může při vysokých koncentracích ovlivnit výkonnost GAA tím, že zasahuje do procesu polymerace volných radikálů.
Ve společnosti Gantrade doporučujeme svým zákazníkům, aby se při práci s akrylátovými monomery důkladně seznámili s informacemi o EH&S a s postupy bezpečného zacházení s výrobky.
Jak nakupovat monomery kyseliny akrylové a esterů s vysokou čistotou
Pokud hledáte monomery kyseliny akrylové a esterů s vysokou čistotou, společnost Gantrade Corporation nabízí butylakrylát, 2-ethylethylakrylát, methylmethakrylát, ledovou kyselinu methakrylovou, butylmethakrylát a další speciální akrylové monomery pro průmyslové použití. Velikost našich balení může být 20 MT (44 080 lbs) cisteren, železničních vozů a sudů, v závislosti na konkrétním monomeru a lokalitě.
Pro skladování a přepravu jsme přidali inhibitor, obvykle MEHQ, ale také 15-18 ppm Topanolu A v případě MMA, kde je vyžadována shoda s FDA a nešpinivé vlastnosti. Pro více informací včetně našich obchodních specifikací kontaktujte společnost Gantrade.
.