Az akrilát-észterek általában, amelyek közé tartozik a butil-akrilát (BA), a 2-etilhexil-akrilát (2-EHA), a metil-metakrilát (MMA), a butil-metakrilát (BMA) és mások, sokoldalú építőelem-családot képviselnek több ezer kopolimer-kompozícióhoz. Az ezeken a monomereken alapuló akrilgyanták kiváló időjárásállóságot, magas fény- és színtartást, valamint tartósságot mutatnak. Ezen okok miatt ezek a kompozíciók az építészeti és ipari bevonatok, autóipari fényezések és számos más alkalmazás esetében előnyben részesülnek.
Az akrilészter kopolimerizáció jelentősége
Az akrilészter kopolimerizáció fontos technika a végfelhasználási alkalmazások széles körében szükséges tulajdonságok szisztematikus testre szabásának eléréséhez. A glaciális akrilsav (GAA) és a glaciális metakrilsav (GMMA) akrilát monomerek, amelyeket akril kopolimerek funkcionalizálására használnak.
A rövid láncú akril monomerek, mint a metil-metakrilát és más monomerek, mint a sztirol keményebb, ridegebb polimereket eredményeznek, nagy kohéziós és szilárdsági jellemzőkkel. A hosszú láncú monomerek, mint a butilakrilát és a 2-etilhexilakrilát puha, rugalmas, ragacsos polimereket tesznek lehetővé, alacsonyabb szilárdsági jellemzőkkel. Az olyan monomerek, mint az etil-akrilát, a butil-metakrilát és a vinil-acetát inkább köztes üvegesedési átmenethez és keménységi értékekhez járulnak hozzá. Az olyan társ-monomerek, mint az akrilnitril és a (met)akrilamid, javíthatják az oldószer- és olajállóságot.
A komonomerek arányának és az üvegesedési hőmérsékletnek a szabályozásával a vegyészek egyensúlyt teremthetnek a keménység és a lágyság, a ragacsosság és a blokkállóság, a ragasztó és kohéziós tulajdonságok, az alacsony hőmérsékletű rugalmasság, a szilárdság és a tartósság, valamint más kulcsfontosságú tulajdonságok között a végfelhasználói célok elérése érdekében.
A film mechanikai tulajdonságai; a vegyszer-, víz- és kopásállóság; a tartósság; a ragasztó tulajdonságok; és az oldószerállóság terén elért előrelépés az akril kopolimerek növekedését ösztönözte, különösen a vízbázisú technológiákban. E teljesítményjavulásokhoz nagymértékben hozzájárultak az új polimer térhálósító vegyületek. Ennek a trendnek a példája a diaceton-akrilamid funkciós monomer használata, amely az akril rendszerekbe beépíthető, hogy szabályozott térhálósíthatóságot biztosítson.
Vessünk egy pillantást néhány kulcsfontosságú tényre a CASE alkalmazásokban használt akrilát monomerekről.
Az akril kopolimerek kategóriái
Az akril alapú bevonatok és ragasztók besorolhatók tisztán akril formulákba, amelyekben az építőelemek kizárólag akril és metakrilészter típusúak; akril-sztirol formulákba, amelyek sztirolt is tartalmaznak; és vinil-akril formulákba, amelyek vinil-acetát monomert (VAM) is tartalmaznak. A kopolimerekben használt különböző monomerek nagymértékben különbözhetnek az üvegesedési hőmérséklet (Tg); a kopolimer hidrofób-hidrofil egyensúlya; a keménység és rugalmasság; valamint az időjárási/napfényállóság tekintetében. A különböző monomer-kombinációkat tartalmazó kopolimerek még rögzített Tg esetén is jelentősen eltérnek a végső festék és bevonat tulajdonságait tekintve. A leggyakoribb formulák az MMA, BA, 2-EHA és GAA kopolimerek, valamint a VAM vinil-akril polimerekben.
Az akrilpolimerek funkcionalizálása
A glaciális akrilsav-monomer (GAA) és a glaciális metakrilsav (GMMA) telítetlen karbonsav-monomerek, amelyeket savfunkciós és térhálós akril kopolimerek és poliakrilsavak előállítására használnak. A GAA és a GMMA könnyen kopolimerizál akril- és metakrilészterekkel, etilénnel, vinil-acetáttal, sztirolnal, butadiénnel, akrilnitrillel, maleinészterekkel, vinilkloriddal és vinilidén-kloriddal. A GAA-t vagy GMMA-t tartalmazó kopolimerek szolubilizálhatók vagy jobb diszperziót mutatnak vízben; a karbonsavrész felhasználható kapcsolási vagy térhálósítási reakciókhoz és jobb tapadáshoz. A vegyészek a GAA és GMMA kopolimereket szabad sav, ammóniumsók vagy alkáli sók formájában használják. A kopolimerizáció a savas monomer felhasználásának körülbelül 45 százalékát teszi ki (az akrilátészterek előállítása a másik fő felhasználási terület).
Az akril kopolimerek üvegesedési hőmérsékletének becslése
Az akril kopolimer készítmények gyakran négy vagy több különböző monomert tartalmaznak. Egy random kopolimer üvegesedési átmeneti hőmérsékletét a különböző monomerek súlyrészének és a homopolimer Tg-értékeinek felhasználásával becsülhetjük meg. Ez a módszer feltételezi, hogy a kopolimer ismétlődő egységei feloszthatók a Tg-hez való súlyozott additív hozzájárulásokra, amelyek függetlenek szomszédjaiktól. Az alábbiakban több kulcsfontosságú monomer referencia Tg-értékeit mutatjuk be.
Az akril kopolimerekben használt különböző monomerek üvegesedési átmeneti hőmérsékletei, Tg (◦C):
| Monomer | Tg (◦C) |
| MMA | 105 |
| Sztirol | 100 |
| Butilmetakrilát | 20 |
| Vinil-acetát monomer | 30 |
| Glaciális metakrilsav | 228 |
| Glaciális akrilsav | 87 |
| Butil-akrilát | -45 |
| 2-etilhexil-akrilát | -65 |
Korszerű térhálósító technológia
Diaceton-akrilamidon (DAAM) és adipinsav-dihydrazidon (ADH) alapuló térhálósító kémia, az úgynevezett keto-hidrazid térhálósítás, a legfejlettebb technológiát képviseli az akril-latex polimerek ellenőrzött térhálósításához. Ez magában foglalja a DAAM szegmens függő keton részének közvetlen reakcióját az ADH hidrazid részével.
A diaceton-akrilamid és az adipinsav-dihydrazid közötti önhálósító kémia a DAAM akril kopolimerbe történő kopolimerizálásával kezdődik, a DAAM koncentrációját a monomer keverék ~1-5 tömegszázalékában használva. Ezáltal az emulziós kopolimer egy függő keton-karbonil részen keresztül térhálósíthatóvá válik. Ezt követően a következő lépések teszik teljessé a folyamatot:
- Az emulziót ammóniával semlegesítjük, majd adipinsav-dihidrazidot (ADH) adunk az emulzióhoz vizes oldatként. A DAAM és az ADH aránya ~ 2,1:1,0.
- A víz kiszáradásakor és az ammónia elpárolgásakor a film koaleszcenciája következik be, és a pH savas lesz. Ahogy a pH csökken, a térhálósodási reakció sebessége növekedni kezd.
- A keresztkötési folyamat ezután a DAAM és az ADH közötti kémiai kötés kialakulásával zajlik (savkatalizáltan).
Lásd Gantrade cikkét a DAAM és ADH keresztkötés technológiájáról akrilpolimerekben.
Az akril kopolimerek alkalmazásai
Az akril kopolimerek által nyújtott tulajdonságokat kihasználó elsődleges alkalmazások közé tartoznak a többszörös ragasztók, különösen a nyomásérzékeny ragasztók (PSA); festékek & bevonatok; tömítőanyagok & tömítőanyagok; textil- & papírfelületek; és nyomdafestékek. Mivel az akril monomerek hozzájárulnak a tisztasághoz, a szívóssághoz, a könnyű & időjárásállósághoz és a kémiai & nedvességállósághoz, a gyártók akril kopolimereket használnak belső, külső, alap- és fedőfesték & bevonatkészítményekben. A festék & bevonatok, ragasztók & tömítőanyagok, öntött & extrudált lemezek és üvegezés, valamint nyomdafestékek az akril- és metakrilészter-monomerek legnagyobb és legnagyobb növekedést mutató globális alkalmazásai közé tartoznak.
A feldolgozók hidroxifunkcionális (HEA, HEMA) és karboxifunkcionális (GAA, GMAA) akrilrendszereket használnak olyan alkalmazásokban, mint a porfestékek, ahol a térhálósítás izocianátokkal vagy melamin térhálósító szerekkel történik.
Az akril monomerek biztonságos kezelése
Az akril monomerekkel való közvetlen érintkezés amellett, hogy gyúlékonyak, a szem, a bőr, az orr és a torok irritációját okozhatják, és gyakran bőrérzékenyítőnek tekintik őket.
Az akrilát monomerek könnyen önpolimerizálódnak, ha nem megfelelően gátolják, tárolják és kezelik őket. A polimerizáció gyors és heves lehet, nagy mennyiségű hőt és nyomást generálva. Egy vállalatközi bizottság kiváló referencia kézikönyvet készített az inhibált (általában MEHQ) akril-monomerek biztonságos kezelésére és tárolására vonatkozó alapvető információkról. Ahhoz, hogy az inhibitor hatékonyan működjön, fontos, hogy a stabilizált akrilát monomereket levegőn tároljuk, és az oldott oxigént idővel pótoljuk. További információért lásd ezt a brosúrát: http://www2.basf.us/acrylicmonomers/pdfs/AE_Brochure_3rd.pdf
Az akrilsav különleges figyelmet igényel. A GAA fagyáspontja 13°C (55°F); a tárolási hőmérsékletet mindig 15-25°C (59-77°F) között kell tartani. A felhasználóknak kerülniük kell a GAA fagyasztását (vagy részleges fagyasztását), mert a kristályosodott GAA kizárja a MEHQ-t, és a szilárd GAA inhibitor- és oxigénhiányos lesz. Az akrilsav felolvasztásához használt közeg hőmérséklete soha nem lehet magasabb 35-45 °C-nál (95-113 °F). A felolvasztás során a feldolgozóknak meg kell keverniük a GAA-t az inhibitor újraelosztása és az oldott oxigén pótlása érdekében. Továbbá a GAA állva lassan dimerizálódik, és diakrilsavat képez. Bár ez a dimerképződési reakció lassú és nem veszélyes, a diakrilsav nagy koncentrációban befolyásolhatja a GAA teljesítményét, mivel zavarja a szabadgyökös polimerizációs folyamatot.
A Gantrade-nél arra ösztönözzük ügyfeleinket, hogy az akrilát-monomerekkel való munka során átfogóan ismerjék meg az EH&S információkat és a biztonságos termékkezelési eljárásokat.
Hogyan vásároljon nagy tisztaságú akrilsav- és észter-monomereket
Ha nagy tisztaságú akrilsav- és észter-monomereket szeretne vásárolni, a Gantrade Corporation butilakrilátot, 2-etil-etilakrilátot, metil-metakrilátot, glaciális metakrilsavat, butil-metakrilátot és más speciális akril-monomereket kínál ipari felhasználásra. Csomagolási méreteink lehetnek 20 MT (44,080 lbs.) tartálykocsik, vasúti kocsik és hordók, az adott monomertől és helytől függően.
A tároláshoz és szállításhoz gátlószert adunk, általában MEHQ-t, de 15-18 ppm Topanol A-t is az MMA esetében, ahol FDA-megfelelőség és foltmentesség szükséges. További információkért, beleértve az értékesítési specifikációinkat is, kérjük, lépjen kapcsolatba a Gantrade vállalattal.
