Les esters acryliques en général, qui comprennent l’acrylate de butyle (BA), l’acrylate de 2-éthylhexyle (2-EHA), le méthacrylate de méthyle (MMA), le méthacrylate de butyle (BMA), et d’autres, représentent une famille polyvalente de blocs de construction pour des milliers de compositions copolymères. Les résines acryliques basées sur ces monomères présentent une excellente résistance aux intempéries, une grande brillance, une bonne rétention des couleurs et une grande durabilité. Pour ces raisons, elles sont les compositions préférées pour les revêtements architecturaux et industriels, les finitions automobiles et une grande variété d’autres applications.
L’importance de la copolymérisation d’esters acryliques
La copolymérisation d’esters acryliques est une technique importante pour obtenir une adaptation systématique des propriétés requises dans une large gamme d’applications finales. L’acide acrylique glacial (GAA) et l’acide méthacrylique glacial (GMMA) sont des monomères acryliques utilisés pour fonctionnaliser les copolymères acryliques.
Les monomères acryliques à chaîne courte comme le méthacrylate de méthyle et d’autres monomères comme le styrène produisent des polymères plus durs, plus cassants, avec des caractéristiques de cohésion et de résistance élevées. Les monomères à chaîne longue, comme l’acrylate de butyle et l’acrylate de 2-éthylhexyle, produisent des polymères mous, flexibles et collants dont les caractéristiques de résistance sont moindres. Les monomères comme l’acrylate d’éthyle, le méthacrylate de butyle et l’acétate de vinyle apportent des valeurs de transition vitreuse et de dureté plus intermédiaires. Les comonomères tels que l’acrylonitrile et le (méth)acrylamide, peuvent améliorer la résistance aux solvants et aux huiles.
En gérant les ratios de comonomères et les températures de transition vitreuse, les chimistes peuvent équilibrer la dureté et la souplesse, le caractère collant et la résistance aux blocs, les propriétés adhésives et cohésives, la flexibilité à basse température, la résistance et la durabilité, et d’autres propriétés clés pour faciliter les objectifs d’utilisation finale.
Les progrès dans les propriétés mécaniques des films, la résistance aux produits chimiques, à l’eau et à l’abrasion, la durabilité, les propriétés adhésives et la résistance aux solvants ont stimulé la croissance des copolymères acryliques, notamment dans les technologies à l’eau. Les nouveaux produits chimiques de réticulation des polymères ont largement contribué à cette amélioration des performances. Un exemple de cette tendance est l’utilisation du monomère fonctionnel diacétone acrylamide, qui peut être incorporé dans les systèmes acryliques pour permettre une réticulation contrôlée.
Regardons quelques faits clés sur les monomères acryliques utilisés dans les applications CASE.
Catégories de copolymères acryliques
Les revêtements et adhésifs à base d’acrylique peuvent être classés en formulations tout acrylique dans lesquelles les éléments constitutifs sont exclusivement de type ester acrylique et méthacrylique ; en formulations acrylique-styrène, qui contiennent également du styrène ; et en formulations vinyl-acrylique qui contiennent également de l’acétate de vinyle monomère (AVM). Les divers monomères utilisés dans les copolymères peuvent présenter de grandes différences en ce qui concerne la température de transition vitreuse (Tg), l’équilibre hydrophobe-hydrophile du copolymère, sa dureté et sa flexibilité, ainsi que sa résistance aux intempéries et à la lumière du soleil. Même avec une Tg fixe, les copolymères avec différentes combinaisons de monomères varient considérablement dans les propriétés de la peinture et des revêtements finaux. Les formulations les plus courantes sont les copolymères de MMA, BA, 2-EHA et GAA, ainsi que le VAM dans les polymères vinylacryliques.
Fonctionnalisation des polymères acryliques
L’acide acrylique glacial monomère (GAA) et l’acide méthacrylique glacial (GMMA) sont des co-monomères d’acides carboxyliques insaturés utilisés pour produire des copolymères acryliques et des acides polyacryliques fonctionnels acides et réticulés. Le GAA et le GMMA se copolymérisent facilement avec les esters acryliques et méthacryliques, l’éthylène, l’acétate de vinyle, le styrène, le butadiène, l’acrylonitrile, les esters maléiques, le chlorure de vinyle et le chlorure de vinylidène. Les copolymères qui contiennent du GAA ou du GMMA peuvent être solubilisés ou présentent des dispersions améliorées dans l’eau ; la partie acide carboxylique peut être utilisée pour des réactions de couplage ou de réticulation, et améliorer l’adhésion. Les chimistes utilisent les copolymères GAA et GMMA sous la forme de leur acide libre, de leurs sels d’ammonium ou de leurs sels alcalins. La copolymérisation représente environ 45 % de la consommation de monomère acide (la fabrication d’esters d’acrylate est l’autre utilisation majeure).
Estimation de la température de transition vitreuse des copolymères acryliques
Les formulations de copolymères acryliques contiennent souvent quatre monomères différents ou plus. On peut estimer la température de transition vitreuse d’un copolymère aléatoire en utilisant la fraction pondérale des différents monomères et leurs valeurs de Tg pour l’homopolymère. Cette méthode suppose que l’unité répétitive du copolymère peut être divisée en contributions additives pondérées à la Tg qui sont indépendantes de leurs voisines. Les valeurs de référence de la Tg pour plusieurs monomères clés sont indiquées ci-dessous.
Températures de transition vitreuse, Tg (◦C), de divers monomères utilisés dans les copolymères acryliques :
| Monomère | Tg (◦C) |
| MMA | 105 |
| Styrène | 100 |
| Méthacrylate de butyle | 20 |
| Monomère d’acétate de vinyle | 30 |
| Acide méthacrylique glacial | 228 |
| Acide acrylique glacial | 87 |
| Acrylate de butyle | -45 |
| Acrylate de 2-éthylhexyle | -65 |
Technologie de réticulation avancée
Chimie de réticulation basée sur l’acrylamide de diacétone (DAAM) et le dihydrazide d’acide adipique (ADH), connue sous le nom de réticulation céto-hydrazide, représente la technologie la plus avancée pour la réticulation contrôlée des polymères de latex acrylique. Elle implique la réaction directe de la fraction cétone pendante sur le segment DAAM avec la fraction hydrazide de l’ADH.
La chimie d’autoréticulation entre l’acrylamide de diacétone et le dihydrazide d’acide adipique commence par la copolymérisation du DAAM dans un copolymère acrylique, en utilisant une concentration de DAAM à ~1-5 % en poids du mélange de monomères. Cela rend le copolymère en émulsion réticulable par l’intermédiaire d’une partie cétone carbonyle pendante. Ensuite, les étapes suivantes permettent de compléter le procédé :
- L’émulsion est neutralisée avec de l’ammoniac, et le dihydrazide d’acide adipique (ADH) est ensuite ajouté à l’émulsion sous forme de solution aqueuse. Le rapport entre le DAAM et l’ADH est de ~ 2,1 à 1,0.
- Lors du séchage de l’eau et de l’évaporation de l’ammoniac, une coalescence du film se produit, et le pH devient acide. Lorsque le pH diminue, la vitesse de réaction de réticulation commence à augmenter.
- Le processus de réticulation a alors lieu (catalysé par l’acide) avec la formation d’une liaison chimique entre le DAAM et l’ADH.
Voir l’article de Gantrade sur la technologie de réticulation du DAAM et de l’ADH dans les polymères acryliques.
Applications des copolymères acryliques
Les applications primaires qui tirent parti des caractéristiques offertes par les copolymères acryliques comprennent de multiples adhésifs, en particulier les adhésifs sensibles à la pression(PSA) ; les peintures &les revêtements ; les calfeutres &les produits d’étanchéité ; les textiles &les finitions de papier ; et les encres d’imprimerie. Comme les monomères acryliques contribuent à la clarté, à la ténacité, à la résistance à la lumière et à l’humidité, les fabricants utilisent des copolymères acryliques dans les formulations de revêtements de peinture intérieure, extérieure, de base et de finition. Les revêtements de peinture &, les adhésifs &scellants, les feuilles extrudées moulées & et le vitrage, et les encres d’imprimerie sont parmi les applications mondiales les plus importantes et à plus forte croissance pour les monomères d’ester acrylique et méthacrylique.
Les transformateurs utilisent des systèmes acryliques hydroxyfonctionnels (HEA, HEMA) et carboxyfonctionnels (GAA, GMAA) dans des applications comme les revêtements en poudre où la réticulation est accomplie par des isocyanates ou des agents de réticulation de mélamine.
Manipulation sûre des monomères acryliques
En plus d’être inflammables, le contact direct avec les monomères acryliques peut provoquer une irritation des yeux, de la peau, du nez et de la gorge, et sont souvent considérés comme des sensibilisateurs cutanés.
Les monomères acryliques s’auto-polymérisent facilement s’ils ne sont pas correctement inhibés, stockés et manipulés. La polymérisation peut être rapide et violente, générant de grandes quantités de chaleur et de pression. Un comité interentreprises a préparé un excellent guide de référence contenant des informations essentielles sur la manipulation et le stockage en toute sécurité des monomères acryliques inhibés (généralement MEHQ). Pour que l’inhibiteur fonctionne efficacement, il est important de stocker les monomères acryliques stabilisés sous air et de reconstituer l’oxygène dissous au fil du temps. Voir cette brochure pour plus d’informations : http://www2.basf.us/acrylicmonomers/pdfs/AE_Brochure_3rd.pdf
L’acide acrylique glacial nécessite une attention particulière. Le point de congélation de l’AAG est de 13°C (55°F) ; les températures de stockage doivent être maintenues entre 15 et 25°C (59 et 77°F) en permanence. Les utilisateurs doivent éviter la congélation (ou la congélation partielle) du GAA, car le GAA cristallisé exclut le MEHQ et le GAA solide contiendra une carence en inhibiteur et en oxygène. La température du milieu utilisé pour décongeler l’acide acrylique ne doit jamais être supérieure à 35-45°C (95-113°F). Pendant la décongélation, les transformateurs doivent mélanger le GAA pour redistribuer l’inhibiteur et réapprovisionner l’oxygène dissous. En outre, l’AAG se dimérise lentement au repos pour former de l’acide diacrylique. Bien que cette réaction de formation de dimère ait une vitesse lente et ne soit pas dangereuse, l’acide diacrylique peut affecter les performances du GAA à des concentrations élevées en interférant avec le processus de polymérisation radicalaire.
À Gantrade, nous encourageons nos clients à avoir une compréhension complète des informations EH&S et des procédures de manipulation sûre des produits lorsqu’ils travaillent avec des monomères d’acrylate.
Comment acheter des monomères d’acide et d’ester acryliques de haute pureté
Si vous cherchez à acheter des monomères d’acide et d’ester acryliques de haute pureté, Gantrade Corporation fournit de l’acrylate de butyle, de l’acrylate de 2-éthyléthyle, du méthacrylate de méthyle, de l’acide méthacrylique glacial, du méthacrylate de butyle et d’autres monomères acryliques spécialisés pour une utilisation industrielle. Nos tailles d’emballage peuvent être des camions-citernes de 20 MT (44 080 lbs), des wagons et des fûts, en fonction du monomère spécifique et de l’emplacement.
Pour le stockage et le transport, nous avons ajouté un inhibiteur, généralement MEHQ, mais aussi 15-18 ppm de Topanol A dans le cas du MMA, où la conformité à la FDA et les caractéristiques non tachantes sont requises. Veuillez contacter Gantrade pour plus d’informations, y compris nos spécifications de vente.
.