Los ésteres de acrilato en general, que incluyen el acrilato de butilo (BA), el acrilato de 2-etilo (2-EHA), el metacrilato de metilo (MMA), el metacrilato de butilo (BMA) y otros, representan una familia versátil de bloques de construcción para miles de composiciones de copolímeros. Las resinas acrílicas basadas en estos monómeros presentan una excelente resistencia a la intemperie, una gran retención del brillo y del color, y una gran durabilidad. Por estas razones, son las composiciones preferidas para los revestimientos arquitectónicos e industriales, los acabados para automóviles y una amplia variedad de otras aplicaciones.
La importancia de la copolimerización de ésteres acrílicos
La copolimerización de ésteres acrílicos es una técnica importante para lograr la adaptación sistemática de las propiedades requeridas en una amplia gama de aplicaciones de uso final. El ácido acrílico glacial (GAA) y el ácido metacrílico glacial (GMMA) son monómeros de acrilato que se utilizan para funcionalizar copolímeros acrílicos.
Los monómeros acrílicos de cadena corta, como el metacrilato de metilo, y otros monómeros como el estireno producen polímeros más duros y frágiles, con características de alta cohesión y resistencia. Los monómeros de cadena larga, como el acrilato de butilo y el acrilato de 2-etilhexilo, permiten obtener polímeros blandos, flexibles y pegajosos con características de menor resistencia. Los monómeros como el acrilato de etilo, el metacrilato de butilo y el acetato de vinilo aportan valores de transición vítrea y dureza más intermedios. Los comonómeros, como el acrilonitrilo y la (me)acrilamida, pueden mejorar la resistencia a los disolventes y al aceite.
Manejando las proporciones de los comonómeros y las temperaturas de transición vítrea, los químicos pueden equilibrar la dureza y la suavidad, la adhesividad y la resistencia al bloqueo, las propiedades adhesivas y cohesivas, la flexibilidad a baja temperatura, la resistencia y la durabilidad, y otras propiedades clave para facilitar los objetivos de uso final.
Los avances en las propiedades mecánicas de las películas, la resistencia química, al agua y a la abrasión, la durabilidad, las propiedades adhesivas y la resistencia a los disolventes han impulsado el crecimiento de los copolímeros acrílicos, especialmente en las tecnologías de base acuosa. Uno de los principales factores que han contribuido a estas mejoras en el rendimiento han sido las nuevas químicas de reticulación de los polímeros. Un ejemplo de esta tendencia es el uso del monómero funcional de acrilamida de diacetona, que puede incorporarse a los sistemas acrílicos para permitir una reticulación controlada.
Veamos algunos datos clave sobre los monómeros de acrilato utilizados en las aplicaciones CASE.
Categorías de copolímeros acrílicos
Los revestimientos y adhesivos de base acrílica pueden clasificarse en formulaciones totalmente acrílicas en las que los bloques de construcción son exclusivamente de tipo acrílico y ésteres metacrílicos; formulaciones acrílico-estireno, que también contienen estireno; y formulaciones vinilo-acrílicas que también contienen monómero de acetato de vinilo (VAM). Los distintos monómeros utilizados en los copolímeros pueden diferir mucho en cuanto a la temperatura de transición vítrea (Tg); el equilibrio hidrofóbico-hidrófilo del copolímero; la dureza y la flexibilidad; y la resistencia a la intemperie/luz solar. Incluso con una Tg fija, los copolímeros con diferentes combinaciones de monómeros varían significativamente en las propiedades de la pintura y los revestimientos finales. Las formulaciones más comunes son los copolímeros de MMA, BA, 2-EHA y GAA, y también VAM en polímeros acrílicos de vinilo.
Funcionalización de polímeros acrílicos
El monómero de ácido acrílico glacial (GAA) y el ácido metacrílico glacial (GMMA) son co-monómeros de ácidos carboxílicos insaturados que se utilizan para producir copolímeros acrílicos funcionales y reticulados y ácidos poliacrílicos. El GAA y el GMMA copolimerizan fácilmente con ésteres acrílicos y metacrílicos, etileno, acetato de vinilo, estireno, butadieno, acrilonitrilo, ésteres maleicos, cloruro de vinilo y cloruro de vinilideno. Los copolímeros que contienen GAA o GMMA pueden solubilizarse o presentar dispersiones mejoradas en el agua; la fracción de ácido carboxílico puede utilizarse para reacciones de acoplamiento o reticulación, y mejorar la adhesión. Los químicos utilizan los copolímeros de GAA y GMMA en forma de su ácido libre, sales de amonio o sales alcalinas. La copolimerización representa aproximadamente el 45 por ciento del consumo de monómero ácido (la fabricación de ésteres de acrilato es el otro uso principal).
Estimación de la temperatura de transición vítrea de los copolímeros acrílicos
Las formulaciones de copolímeros acrílicos suelen contener cuatro o más monómeros diferentes. Podemos estimar la temperatura de transición vítrea de un copolímero aleatorio utilizando la fracción de peso de los diferentes monómeros y sus valores de Tg para el homopolímero. Este método supone que la unidad de repetición del copolímero puede dividirse en contribuciones aditivas ponderadas a la Tg que son independientes de sus vecinos. A continuación se muestran los valores de Tg de referencia para varios monómeros clave.
Temperaturas de transición vítrea, Tg (◦C), de varios monómeros utilizados en copolímeros acrílicos:
| Monomero | Tg (◦C) |
| MMA | 105 |
| Estireno | 100 |
| Metacrilato de butilo | 20 |
| Monomero de acetato de vinilo | 30 |
| Ácido metacrílico glacial | 228 |
| Ácido acrílico glacial | 87 |
| Acrilato de butilo | -45 |
| Acrilato de 2-etilhexilo | -65 |
Tecnología avanzada de reticulación
Química de reticulación basada en acrilamida de diacetona (DAAM) y dihidrazida de ácido adípico (ADH), conocida como reticulación por ceto-hidrazida, representa la tecnología más avanzada para la reticulación controlada de polímeros de látex acrílico. Implica la reacción directa de la fracción de cetona colgante en el segmento DAAM con la fracción de hidrazida del ADH.
La química de reticulación entre la acrilamida de diacetona y la dihidrazida de ácido adípico comienza con la copolimerización de DAAM en un copolímero acrílico, utilizando una concentración de DAAM de ~1-5 % en peso de la mezcla de monómeros. Esto hace que el copolímero en emulsión sea reticulable a través de una fracción de carbonilo de cetona colgante. Después, los siguientes pasos completarán el proceso:
- La emulsión se neutraliza con amoníaco, y a continuación se añade dihidrazida de ácido adípico (ADH) a la emulsión como solución acuosa. La relación entre DAAM y ADH es de ~ 2,1 a 1,0.
- Al secar el agua y evaporar el amoníaco, se produce la coalescencia de la película y el pH se vuelve ácido. A medida que el pH disminuye, la velocidad de reacción de reticulación comienza a aumentar.
- Entonces tiene lugar el proceso de reticulación (catalizado por ácido) con la formación de un enlace químico entre la DAAM y la ADH.
Véase el artículo de Gantrade sobre la tecnología de reticulación de la DAAM y la ADH en polímeros acrílicos.
Aplicaciones de los copolímeros acrílicos
Las principales aplicaciones que aprovechan las características ofrecidas por los copolímeros acrílicos incluyen múltiples adhesivos, especialmente los adhesivos sensibles a la presión (PSA); revestimientos de pintura &; calafates &sellantes; acabados de papel textil &y tintas de impresión. Dado que los monómeros acrílicos aportan claridad, dureza, resistencia a la luz y a la humedad, los fabricantes utilizan copolímeros acrílicos en formulaciones de recubrimientos de pintura para interiores, exteriores, de capa base y de capa final. Los revestimientos de pintura, los adhesivos, los selladores, las láminas extruidas y el acristalamiento, y las tintas de impresión se encuentran entre las aplicaciones más grandes y de mayor crecimiento a nivel mundial para los monómeros de ésteres acrílicos y metacrílicos.
Los procesadores utilizan sistemas acrílicos hidroxifuncionales (HEA, HEMA) y carboxifuncionales (GAA, GMAA) en aplicaciones como los revestimientos en polvo, en los que la reticulación se realiza mediante isocianatos o agentes reticulantes de melamina.
Manejo seguro de los monómeros acrílicos
Además de ser inflamables, el contacto directo con los monómeros acrílicos puede causar irritación de los ojos, la piel, la nariz y la garganta, y a menudo se consideran sensibilizadores de la piel.
Los monómeros acrílicos se autopolimerizan fácilmente si no se inhiben, almacenan y manejan adecuadamente. La polimerización puede ser rápida y violenta, generando grandes cantidades de calor y presión. Un comité interempresarial preparó una excelente guía de referencia con información esencial sobre la manipulación y el almacenamiento seguros de monómeros acrílicos inhibidos (normalmente MEHQ). Para que el inhibidor funcione eficazmente, es importante almacenar los monómeros de acrilato estabilizados al aire y reponer el oxígeno disuelto con el tiempo. Consulte este folleto para obtener más información: http://www2.basf.us/acrylicmonomers/pdfs/AE_Brochure_3rd.pdf
El ácido acrílico glacial requiere una atención especial. El punto de congelación del GAA es de 13°C (55°F); las temperaturas de almacenamiento deben mantenerse entre 15 y 25°C (59 y 77°F) en todo momento. Los usuarios deben evitar la congelación (o la congelación parcial) del GAA, porque el GAA cristalizado excluye el MEHQ y el GAA sólido contendrá una deficiencia de inhibidor y oxígeno. La temperatura del medio utilizado para descongelar el ácido acrílico nunca debe ser superior a 35-45°C (95-113°F). Durante la descongelación, los procesadores deben mezclar el GAA para redistribuir el inhibidor y reponer el oxígeno disuelto. Además, el GAA se dimeriza lentamente cuando se pone en reposo para formar ácido diacrílico. Aunque esta reacción de formación de dímeros tiene una velocidad lenta y no es peligrosa, el ácido diacrílico puede afectar al rendimiento del GAA en altas concentraciones al interferir con el proceso de polimerización de radicales libres.
En Gantrade, animamos a nuestros clientes a tener un conocimiento exhaustivo de la información EH&S y de los procedimientos de manipulación segura del producto cuando trabajen con monómeros de acrilato.
Cómo comprar monómeros de ácido acrílico y éster de alta pureza
Si desea comprar monómeros de ácido acrílico y éster de alta pureza, Gantrade Corporation proporciona acrilato de butilo, acrilato de 2-etilo, metacrilato de metilo, ácido metacrílico glacial, metacrilato de butilo y otros monómeros acrílicos especiales para uso industrial. Nuestros tamaños de envasado pueden ser camiones cisterna, vagones de ferrocarril y bidones de 20 toneladas (44.080 libras), dependiendo del monómero específico y de la ubicación.
Para el almacenamiento y el transporte, hemos añadido un inhibidor, normalmente MEHQ, pero también 15-18 ppm de Topanol A en el caso del MMA, donde se requiere el cumplimiento de la FDA y las características de no manchado. Póngase en contacto con Gantrade para obtener más información, incluidas nuestras especificaciones de venta.
