Acrylaatesters in het algemeen, waaronder butylacrylaat (BA), 2-ethylhexylacrylaat (2-EHA), methylmethacrylaat (MMA), butylmethacrylaat (BMA), en anderen, vormen een veelzijdige familie van bouwstenen voor duizenden copolymeercomposities. Acrylharsen op basis van deze monomeren vertonen een uitstekende weerbestendigheid, hoge glans en kleurbehoud, en duurzaamheid. Om deze redenen zijn zij de aangewezen samenstellingen voor architecturale en industriële deklagen, automobiellakken en een grote verscheidenheid van andere toepassingen.
Het belang van Acrylester Copolymerisatie
Acrylester copolymerisatie is een belangrijke techniek om systematisch aanpassing van eigenschappen te bereiken die in een brede waaier van eindgebruikstoepassingen worden vereist. Glaciaal acrylzuur (GAA) en glaciaal methacrylzuur (GMMA) zijn acrylaatmonomeren die worden gebruikt om acrylaatcopolymeren te functionaliseren.
De acrylaatmonomeren met korte ketens zoals methylmethacrylaat en andere monomeren zoals styreen produceren hardere, brosse polymeren, met hoge cohesie- en sterkte-eigenschappen. De lange-keten monomeren zoals butylacrylaat en 2-ethylhexylacrylaat maken zachte, flexibele, kleverige polymeren met lagere sterkte-eigenschappen. Monomeren als ethylacrylaat, butylmethacrylaat en vinylacetaat zorgen voor meer intermediaire glasovergangs- en hardheidswaarden. Co-monomeren, zoals acrylonitril en (meth)acrylamide, kunnen de oplosmiddel- en oliebestendigheid verbeteren.
Door de comonomeerverhoudingen en de glasovergangstemperaturen te regelen, kunnen chemici een evenwicht vinden tussen hardheid en zachtheid, kleverigheid en blokweerstand, kleefkracht en cohesieve eigenschappen, flexibiliteit bij lage temperatuur, sterkte en duurzaamheid, en andere belangrijke eigenschappen om eindgebruiksdoelen te vergemakkelijken.
Verbetering van de mechanische eigenschappen van de film; chemische, water- en slijtvastheid; duurzaamheid; hechtingseigenschappen; en oplosmiddelbestendigheid hebben de groei van acrylcopolymeren gestimuleerd, vooral in watergedragen technologieën. Een belangrijke bijdrage tot deze prestatieverbeteringen is geleverd door nieuwe chemische verbindingen tussen polymeren. Een voorbeeld van deze trend is het gebruik van het functionele monomeer diacetonacrylamide, dat in acrylaatsystemen kan worden opgenomen om een gecontroleerde crosslinkability mogelijk te maken.
Laten we eens kijken naar een aantal belangrijke feiten over acrylaatmonomeren die in CASE-toepassingen worden gebruikt.
Categorieën van acrylaatcopolymeren
Acrylaatcoatings en -kleefstoffen kunnen worden ingedeeld in all-acrylformuleringen waarin de bouwstenen uitsluitend acrylaat- en methacrylesters zijn; acrylaat-styreenformuleringen, die ook styreen bevatten; en vinyl-acrylformuleringen die ook vinylacetaatmonomeer (VAM) bevatten. De verschillende monomeren die in de copolymeren worden gebruikt, kunnen sterk verschillen wat betreft de glasovergangstemperatuur (Tg); het hydrofoob-hydrofiele evenwicht van het copolymeer; de hardheid en flexibiliteit; en de weerbestendigheid/zonnestraling. Zelfs bij een vast Tg variëren copolymeren met verschillende monomeercombinaties aanzienlijk in de eigenschappen van de uiteindelijke verf en coatings. De meest voorkomende formuleringen zijn copolymeren van MMA, BA, 2-EHA en GAA, en ook VAM in vinyl-acrylpolymeren.
Functionalisering van acrylpolymeren
Glaciaal acrylzuurmonomeer (GAA) en glaciaal methacrylzuur (GMMA) zijn onverzadigde carbonzuur-co-monomeren die worden gebruikt om zuur-functionele en vernette acrylcopolymeren en polyacrylzuren te produceren. GAA en GMMA copolymeriseren gemakkelijk met acryl- en methacrylesters, ethyleen, vinylacetaat, styreen, butadieen, acrylonitril, maleïnezure esters, vinylchloride en vinylideenchloride. Copolymeren die GAA of GMMA bevatten, kunnen worden opgelost of vertonen een betere dispersie in water; het carboxylzuurgedeelte kan worden gebruikt voor koppelings- of crosslinkingreacties en een betere hechting. Chemici gebruiken GAA- en GMMA-copolymeren in de vorm van hun vrije zuur, ammoniumzouten of alkalizouten. Copolymerisatie is goed voor ongeveer 45 procent van het verbruik van zuur monomeer (de vervaardiging van acrylaat esters is de andere belangrijke toepassing).
Bepaling van de glasovergangstemperatuur van Acryl Copolymeren
Acryl copolymeer formuleringen bevatten vaak vier of meer verschillende monomeren. We kunnen de glasovergangstemperatuur van een willekeurig copolymeer schatten door gebruik te maken van de gewichtsfractie van de verschillende monomeren en hun Tg-waarden voor het homopolymeer. Bij deze methode wordt ervan uitgegaan dat de herhalingseenheid van het copolymeer kan worden verdeeld in gewogen additieve bijdragen aan het Tg die onafhankelijk zijn van hun buren. Referentie Tg-waarden voor een aantal belangrijke monomeren zijn hieronder weergegeven.
Glasovergangstemperaturen, Tg (◦C), van diverse monomeren die in acrylcopolymeren worden gebruikt:
| Monomeer | Tg (◦C) |
| MMA | 105 |
| Styreen | 100 |
| Butylmethacrylaat | 20 |
| Vinyl Acetaat Monomeer | 30 |
| Glaciaal Methacrylzuur | 228 |
| Glaciaal Acrylzuur | 87 |
| Butyl Acrylaat | -45 |
| 2-Ethylhexyl Acrylaat | -65 |
Advanced Crosslinking Technology
Crosslinking chemie op basis van diaceton acrylamide (DAAM) en adipinezuur dihydrazide (ADH), bekend als keto-hydrazide crosslinking, vertegenwoordigt de meest geavanceerde technologie voor gecontroleerde crosslinking van acryl latex polymeren. Het gaat om de directe reactie van het ketongedeelte op het DAAM-segment met het hydrazidegedeelte van ADH.
Zelfvernettende chemie tussen diacetonacrylamide en adipinezuurdihydrazide begint met het copolymeriseren van DAAM in een acrylcopolymeer, met een DAAM-concentratie van ~1-5 wt. % van het monomeermengsel. Hierdoor wordt het emulsiecopolymeer crosslinkbaar via een pendant ketoncarbonylgroep. Daarna wordt het proces met de volgende stappen voltooid:
- De emulsie wordt geneutraliseerd met ammoniak, en vervolgens wordt adipinezuurdihydrazide (ADH) als waterige oplossing aan de emulsie toegevoegd. De verhouding tussen DAAM en ADH is ~ 2,1 tot 1,0.
- Op het drogen van het water en de verdamping van de ammoniak, coalescentie van de film optreedt, en de pH zuur wordt. Naarmate de pH daalt, begint de snelheid van de verknopingsreactie toe te nemen.
- Het crosslinking-proces vindt dan plaats (zuur gekatalyseerd) met de vorming van een chemische binding tussen de DAAM en de ADH.
Zie het artikel van Gantrade over de technologie van DAAM en ADH crosslinking in acrylpolymeren.
Toepassingen van acrylcopolymeren
De belangrijkste toepassingen die profiteren van de eigenschappen van acrylcopolymeren omvatten meerdere kleefstoffen, vooral drukgevoelige kleefstoffen (PSA); verf & coatings; breeuwen & afdichtingsmiddelen; textiel & papierafwerking; en drukinkten. Omdat acrylmonomeren bijdragen aan helderheid, taaiheid, licht & weerbestendigheid, en chemische & vochtbestendigheid, gebruiken fabrikanten acrylcopolymeren in binnen-, buiten-, basecoat-, en topcoatverf & coatingformuleringen. Verf & coatings, kleefstoffen & afdichtingsmiddelen, gegoten & geëxtrudeerde plaat en beglazing, en drukinkten behoren tot de grootste en snelst groeiende wereldwijde toepassingen voor acryl- en methacrylester monomeren.
Verwerkers gebruiken hydroxyfunctionele (HEA, HEMA) en carboxyfunctionele (GAA, GMAA) acrylsystemen in toepassingen zoals poedercoatings waarbij de crosslinking wordt bereikt door middel van isocyanaten of melamine crosslinking agents.
Veilig omgaan met acrylmonomeren
Naast ontvlambaar kan direct contact met acrylmonomeren irritatie van de ogen, huid, neus en keel veroorzaken, en worden ze vaak beschouwd als huidsensibilisatoren.
Acrylaatmonomeren zullen gemakkelijk zelf polymeriseren als ze niet op de juiste wijze worden geremd, opgeslagen en gehanteerd. De polymerisatie kan snel en hevig zijn, waarbij grote hoeveelheden warmte en druk vrijkomen. Een interbedrijfscomité heeft een uitstekende referentiegids opgesteld met essentiële informatie over het veilig hanteren en opslaan van geïnhibeerde (gewoonlijk MEHQ) acrylmonomeren. Voor een doeltreffende werking van de inhibitor is het belangrijk dat gestabiliseerde acrylaatmonomeren onder lucht worden opgeslagen en dat de opgeloste zuurstof na verloop van tijd wordt aangevuld. Zie deze brochure voor meer informatie: http://www2.basf.us/acrylicmonomers/pdfs/AE_Brochure_3rd.pdf
Glaciaal acrylzuur vereist speciale aandacht. Het vriespunt van GAA is 13°C (55°F); opslagtemperaturen moeten te allen tijde tussen 15 en 25°C (59 en 77°F) worden gehouden. Gebruikers moeten bevriezing (of gedeeltelijke bevriezing) van GAA vermijden, omdat het gekristalliseerde GAA het MEHQ uitsluit en het vaste GAA een tekort aan inhibitor en zuurstof zal bevatten. De temperatuur van het medium dat wordt gebruikt om acrylzuur te ontdooien, mag nooit hoger zijn dan 35-45°C (95-113°F). Tijdens het ontdooien moeten de verwerkers het GAA mengen om de remmende stof opnieuw te verdelen en opnieuw opgeloste zuurstof toe te voeren. Verder dimereert GAA langzaam wanneer het staat om diacrylzuur te vormen. Hoewel deze dimeervormende reactie traag verloopt en niet gevaarlijk is, kan diacrylzuur de prestaties van GAA bij hoge concentraties beïnvloeden door het polymerisatieproces met vrije radicalen te verstoren.
Bij Gantrade moedigen wij onze klanten aan om een volledig begrip te hebben van de EH&S-informatie en veilige productverwerkingsprocedures bij het werken met acrylaatmonomeren.
Hoe koopt u hoogzuivere acrylaatzuur- en estermonomeren
Als u op zoek bent naar hoogzuivere acrylaatzuur- en estermonomeren, biedt Gantrade Corporation butylacrylaat, 2-ethylethylacrylaat, methylmethacrylaat, glaciaal methacrylzuur, butylmethacrylaat en andere gespecialiseerde acrylaatmonomeren voor industrieel gebruik. Onze verpakkingsgroottes kunnen 20 MT (44.080 lbs.) tankwagens, treinwagons en vaten zijn, afhankelijk van het specifieke monomeer en de locatie.
Voor opslag en transport hebben we een inhibitor toegevoegd, meestal MEHQ, maar ook 15-18 ppm van Topanol A in het geval van MMA, waar FDA-conformiteit en niet-vlekkende eigenschappen vereist zijn. Neem contact op met Gantrade voor meer informatie, waaronder onze verkoopspecificaties.
