Acrylatestere generelt, som omfatter butylacrylat (BA), 2-ethylhexylacrylat (2-EHA), methylmethacrylat (MMA), butylmethacrylat (BMA) og andre, udgør en alsidig familie af byggesten til tusindvis af copolymerkompositioner. Akrylharpikser baseret på disse monomerer udviser fremragende vejrbestandighed, høj glans og farvebevarelse og holdbarhed. Af disse grunde er de de foretrukne sammensætninger til arkitektoniske og industrielle overfladebehandlinger, autolakering og en lang række andre anvendelser.
Vigtigheden af acrylestercopolymerisation
Acrylestercopolymerisation er en vigtig teknik til at opnå systematisk skræddersyning af de egenskaber, der kræves i en lang række slutanvendelser. Glacial akrylsyre (GAA) og glacial methacrylsyre (GMMA) er akrylatmonomerer, der anvendes til funktionalisering af akrylcopolymerer.
De kortkædede akrylmonomerer som methylmethacrylat og andre monomerer som styren giver hårdere, mere sprøde polymerer med høj kohæsion og styrkeegenskaber. De langkædede monomerer som butylacrylat og 2-ethylhexylacrylat giver bløde, fleksible, klæbrige polymerer med lavere styrkeegenskaber. Monomerer som ethylacrylat, butylmethacrylat og vinylacetat bidrager med mere intermediære glasovergangs- og hårdhedsværdier. Co-monomerer som f.eks. acrylonitril og (meth)acrylamid kan forbedre modstandsdygtigheden over for opløsningsmidler og olie.
Ved at styre comonomerforholdene og glasovergangstemperaturerne kan kemikere afbalancere hårdhed og blødhed, klæbrighed og blokbestandighed, klæbe- og kohæsive egenskaber, fleksibilitet ved lave temperaturer, styrke og holdbarhed og andre vigtige egenskaber for at fremme slutbrugernes mål.
Forbedringer i filmens mekaniske egenskaber, kemisk, vand- og slidstyrke, holdbarhed, klæbeegenskaber og modstandsdygtighed over for opløsningsmidler har drevet væksten i akrylcopolymerer, især inden for vandbaserede teknologier. En vigtig faktor, der har bidraget til disse forbedringer af ydeevnen, har været nye polymerkemikalier til tværbinding. Et eksempel på denne tendens er brugen af diacetonacrylamidfunktionel monomer, som kan inkorporeres i akrylsystemer for at opnå kontrolleret tværbindingsevne.
Lad os tage et kig på nogle vigtige fakta om akrylatmonomerer, der anvendes i CASE-applikationer.
Kategorier af akrylcopolymerer
Akrylbaserede belægninger og klæbemidler kan inddeles i helt akrylbaserede formuleringer, hvor byggestenene udelukkende er akryl- og methacrylestertyper; akryl-styren-formuleringer, som også indeholder styren; og vinyl-akryl-formuleringer, som også indeholder vinylacetatmonomer (VAM). De forskellige monomerer, der anvendes i copolymererne, kan være meget forskellige med hensyn til glasovergangstemperatur (Tg), copolymerens hydrofob-hydrofil balance, hårdhed og fleksibilitet samt vejr- og sollysbestandighed. Selv med en fast Tg varierer copolymerer med forskellige monomerkombinationer betydeligt med hensyn til egenskaberne af den endelige maling og belægning. De mest almindelige formuleringer er copolymerer af MMA, BA, 2-EHA og GAA og også VAM i vinylacrylpolymerer.
Funktionalisering af akrylpolymerer
Glacial akrylsyremonomer (GAA) og glacial methacrylsyre (GMMA) er umættede carboxylsyre-comonomerer, der anvendes til at fremstille syrefunktionelle og tværbundne akrylcopolymerer og polyakrylsyrer. GAA og GMMA copolymeriserer let med akryl- og methacrylestere, ethylen, vinylacetat, styren, butadien, acrylonitril, maleinsyreestere, vinylchlorid og vinylidenchlorid. Copolymerer, der indeholder GAA eller GMMA, kan solubiliseres eller udviser en forbedret dispersion i vand; carboxylsyreenheden kan anvendes til koblings- eller tværbindingsreaktioner og forbedret vedhæftning. Kemikere anvender GAA- og GMMA-copolymerer i form af deres frie syre, ammoniumsalte eller alkalisalte. Copolymerisering tegner sig for ca. 45 procent af forbruget af syremonomer (fremstilling af akrylatestere er den anden store anvendelse).
Stimulering af glasovergangstemperaturen for akrylcopolymerer
Akrylcopolymerformuleringer indeholder ofte fire eller flere forskellige monomerer. Vi kan estimere glasovergangstemperaturen for en tilfældig copolymer ved at bruge vægtbrøken af de forskellige monomerer og deres Tg-værdier for homopolymeren. Denne metode forudsætter, at copolymerens gentagelsesenhed kan opdeles i vægtede additive bidrag til Tg, som er uafhængige af deres naboer. Reference-Tg-værdier for flere vigtige monomerer er vist nedenfor.
Glasovergangstemperaturer, Tg (◦C), for forskellige monomerer, der anvendes i akrylcopolymerer:
| Monomer | Tg (◦C) | |
| MMA | 105 | |
| Styren | 100 | |
| Butylmethacrylat | 20 | |
| Vinylacetatmonomer | 30 | |
| Glaciale methacrylsyre | 228 | |
| Glaciale akrylsyre | 87 | |
| Butylacrylat | -45 | |
| 2-Ethylhexylacrylat | -65 |
Advanceret tværbindingsteknologi
Tværbindingskemi baseret på diacetonacrylamid (DAAM) og adipinsyredihydrazid (ADH), kendt som keto-hydrazidkrydsning, repræsenterer den mest avancerede teknologi til kontrolleret krydsforbindelse af akryllatexpolymerer. Den indebærer en direkte reaktion af den siddende ketondel på DAAM-segmentet med hydraziddelen i ADH.
Selvkrydsningskemien mellem diacetonacrylamid og adipinsyredihydrazid begynder med copolymerisering af DAAM til en akrylcopolymer med en DAAM-koncentration på ~1-5 vægtprocent af monomerblandingen. Dette gør emulsionscopolymeren krydsforbindelig via en siddende ketoncarbonyldel. Herefter fuldender følgende trin processen:
- Emulsionen neutraliseres med ammoniak, og adipinsyredihydrazid (ADH) tilsættes derefter til emulsionen som en vandig opløsning. Forholdet mellem DAAM og ADH er ~ 2,1 til 1,0.
- Når vandet tørres af og ammoniakken fordampes, sker der koalescens af filmen, og pH-værdien bliver sur. Efterhånden som pH-værdien falder, begynder tværbindingsreaktionshastigheden at stige.
- Tværbindingsprocessen finder derefter sted (syrekatalyseret) med dannelse af en kemisk binding mellem DAAM og ADH.
Se Gantrade’s artikel om teknologi til DAAM- og ADH-krydsbinding i akrylpolymerer.
Anvendelser af akrylcopolymerer
Primære anvendelser, der udnytter de egenskaber, som akrylcopolymerer giver, omfatter flere klæbemidler, især trykfølsomme klæbemidler(PSA); maling & belægninger; fugemasser & tætningsmidler; tekstil & papirfinish; og trykfarver. Da akrylmonomerer bidrager med klarhed, sejhed, lys- & vejrbestandighed og kemisk & fugtbestandighed, bruger producenterne akrylcopolymerer til indendørs, udendørs, basecoat- og topcoat- &malingsformuleringer. Maling & overfladebehandlinger, klæbemidler & fugemasser, støbte & ekstruderede plader og ruder samt trykfarver er blandt de største og mest voksende globale anvendelser for akryl- og methacrylestermonomerer.
Forarbejdningsvirksomhederne anvender hydroxyfunktionelle (HEA, HEMA) og carboxyfunktionelle (GAA, GMAA) akrylsystemer i anvendelser som pulverlakker, hvor tværbinding opnås ved hjælp af isocyanater eller melamin tværbindingsmidler.
Sikker håndtering af akrylmonomerer
Ud over at være brandfarlige kan direkte kontakt med akrylmonomerer forårsage irritation af øjne, hud, næse og hals og anses ofte for at være hudsensibiliserende.
Akrylatmonomerer vil let selvpolymerisere, hvis de ikke er korrekt hæmmet, opbevaret og håndteret. Polymerisationen kan være hurtig og voldsom og generere store mængder varme og tryk. Et tværfagligt udvalg har udarbejdet en fremragende referencevejledning med vigtige oplysninger om sikker håndtering og opbevaring af inhiberede (normalt MEHQ) akrylmonomerer. For at inhibitoren kan virke effektivt, er det vigtigt at opbevare stabiliserede akrylatmonomerer under luft og at genopfylde opløst ilt over tid. Se denne brochure for yderligere oplysninger: http://www2.basf.us/acrylicmonomers/pdfs/AE_Brochure_3rd.pdf
Glacial akrylsyre kræver særlig opmærksomhed. GAA’s frysepunkt er 13 °C (55 °F); opbevaringstemperaturen skal hele tiden holdes på 15-25 °C (59-77 °F). Brugerne bør undgå frysning (eller delvis frysning) af GAA, da den krystalliserede GAA udelukker MEHQ, og den faste GAA vil indeholde en mangel på inhibitor og ilt. Temperaturen af det medium, der anvendes til optøning af akrylsyre, bør aldrig være højere end 35-45 °C (95-113 °F). Under optøningen bør forarbejdningsvirksomhederne blande GAA’en for at omfordele inhibitoren og tilføre ny opløst ilt. Endvidere dimeriseres GAA langsomt ved standsning til diacrylsyre. Selv om denne dimer-dannende reaktion har en langsom hastighed og ikke er farlig, kan diacrylsyre påvirke GAA’s ydeevne ved høje koncentrationer ved at forstyrre den frie radikale polymeriseringsproces.
I Gantrade opfordrer vi vores kunder til at have en omfattende forståelse af EH&S-oplysningerne og sikre produkthåndteringsprocedurer, når de arbejder med akrylatmonomerer.
Hvordan man køber akrylsyre- og estermonomerer med høj renhed
Hvis du ønsker at købe akrylsyre- og estermonomerer med høj renhed, tilbyder Gantrade Corporation butylacrylat, 2-ethylethylacrylat, methylmethacrylat, glacial methacrylsyre, butylmethacrylat og andre specialiserede akrylmonomerer til industriel brug. Vores emballagestørrelser kan være 20 MT (44.080 lbs.) tankvogne, jernbanevogne og tromler, afhængigt af det specifikke monomer og sted.
Til opbevaring og transport har vi tilføjet en inhibitor, normalt MEHQ, men også 15-18 ppm Topanol A i tilfælde af MMA, hvor FDA-overholdelse og ikke-færgningsegenskaber er påkrævet. Kontakt venligst Gantrade for yderligere oplysninger, herunder vores salgsspecifikationer.
