Estry akrylowe w ogólności, które obejmują akrylan butylu (BA), akrylan 2-etyloheksylu (2-EHA), metakrylan metylu (MMA), metakrylan butylu (BMA) i inne, stanowią wszechstronną rodzinę składników budulcowych dla tysięcy kompozycji kopolimerowych. Żywice akrylowe na bazie tych monomerów wykazują doskonałą odporność na warunki atmosferyczne, wysoki połysk i trwałość koloru. Z tych powodów są one preferowanymi kompozycjami dla powłok architektonicznych i przemysłowych, wykończeń samochodowych i szerokiej gamy innych zastosowań.
Ważność kopolimeryzacji estrów akrylowych
Kopolimeryzacja estrów akrylowych jest ważną techniką umożliwiającą systematyczne dostosowywanie właściwości wymaganych w szerokim zakresie zastosowań końcowych. Lodowaty kwas akrylowy (GAA) i lodowaty kwas metakrylowy (GMMA) są monomerami akrylowymi stosowanymi do funkcjonalizacji kopolimerów akrylowych.
Krótkołańcuchowe monomery akrylowe, takie jak metakrylan metylu i inne monomery, takie jak styren, wytwarzają twardsze, bardziej kruche polimery, o wysokiej spójności i charakterystyce wytrzymałościowej. Długołańcuchowe monomery, takie jak akrylan butylu i akrylan 2-etyloheksylu, umożliwiają uzyskanie miękkich, elastycznych, lepkich polimerów o niższej charakterystyce wytrzymałościowej. Monomery takie jak akrylan etylu, metakrylan butylu i octan winylu przyczyniają się do uzyskania bardziej pośrednich wartości zeszklenia i twardości. Współponomery, takie jak akrylonitryl i (met)akrylamid, mogą poprawić odporność na rozpuszczalniki i oleje.
Zarządzając stosunkami komonomerów i temperaturami zeszklenia, chemicy mogą zrównoważyć twardość i miękkość, lepkość i odporność na blokowanie, właściwości klejące i kohezyjne, elastyczność w niskich temperaturach, wytrzymałość i trwałość oraz inne kluczowe właściwości, aby ułatwić osiągnięcie celów końcowych.
Postępy w zakresie właściwości mechanicznych folii, odporności chemicznej, wodnej i na ścieranie, trwałości, właściwości klejących i odporności na rozpuszczalniki napędzają wzrost kopolimerów akrylowych, zwłaszcza w technologiach wodorozcieńczalnych. Głównym czynnikiem przyczyniającym się do poprawy wydajności są nowe technologie chemiczne sieciowania polimerów. Przykładem tego trendu jest zastosowanie diacetonowego monomeru funkcjonalnego akrylamidu, który może być włączony do systemów akrylowych w celu zapewnienia kontrolowanej sieciowalności.
Przyjrzyjmy się kilku kluczowym faktom dotyczącym monomerów akrylanowych stosowanych w aplikacjach CASE.
Kategorie kopolimerów akrylowych
Powłoki i kleje na bazie akrylu można podzielić na preparaty całkowicie akrylowe, w których składnikami budulcowymi są wyłącznie estry akrylowe i metakrylowe; preparaty akrylowo-styrenowe, które zawierają również styren; oraz preparaty winylowo-akrylowe, które zawierają również monomer octanu winylu (VAM). Różne monomery stosowane w kopolimerach mogą się znacznie różnić temperaturą zeszklenia (Tg); równowagą hydrofobowo-hydrofilową kopolimeru; twardością i elastycznością oraz odpornością na działanie czynników atmosferycznych/światła słonecznego. Nawet przy stałej Tg, kopolimery o różnych kombinacjach monomerów różnią się znacznie pod względem właściwości końcowych farb i powłok. Najbardziej rozpowszechnione są kopolimery MMA, BA, 2-EHA i GAA, a także VAM w polimerach winyloakrylowych.
Funkcjonalizacja polimerów akrylowych
Monomer lodowatego kwasu akrylowego (GAA) i lodowatego kwasu metakrylowego (GMMA) są nienasyconymi monomerami kwasów karboksylowych stosowanymi do produkcji kopolimerów akrylowych i poliakrylowych o funkcjach kwasowych i usieciowanych. GAA i GMMA łatwo kopolimeryzują z estrami akrylowymi i metakrylowymi, etylenem, octanem winylu, styrenem, butadienem, akrylonitrylem, estrami maleinowymi, chlorkiem winylu i chlorkiem winylidenu. Kopolimery zawierające GAA lub GMMA mogą być rozpuszczalne lub wykazują lepszą dyspersję w wodzie; cząsteczka kwasu karboksylowego może być wykorzystana w reakcjach sprzęgania lub sieciowania i polepszania adhezji. Chemicy stosują kopolimery GAA i GMMA w postaci ich wolnych kwasów, soli amonowych lub soli alkalicznych. Kopolimeryzacja stanowi około 45% zużycia monomeru kwasu (produkcja estrów akrylowych jest drugim głównym zastosowaniem).
Oszacowanie temperatury zeszklenia kopolimerów akrylowych
Preparaty kopolimerów akrylowych często zawierają cztery lub więcej różnych monomerów. Możemy oszacować temperaturę zeszklenia kopolimeru losowego wykorzystując ułamek wagowy różnych monomerów i ich wartości Tg dla homopolimeru. Metoda ta zakłada, że jednostka powtórzenia kopolimeru może być podzielona na ważone addytywne wkłady do Tg, które są niezależne od ich sąsiadów. Poniżej przedstawiono referencyjne wartości Tg dla kilku kluczowych monomerów.
Temperatury przejścia szklistego, Tg (◦C), różnych monomerów stosowanych w kopolimerach akrylowych:
| Monomer | Tg (◦C) |
| MMA | 105 |
| Styren | 100 |
| Metakrylan butylu | 20 |
| Monomer octanu winylu | 30 |
| Glacial Methacrylic Acid | 228 |
| Glacial Acrylic Acid | 87 |
| Akrylan butylu | -.45 |
| 2-Ethylhexyl Acrylate | -65 |
Zaawansowana technologia sieciowania
Chemia sieciowania oparta na acryloamidzie diacetonu (DAAM) i dihydrazydzie kwasu adypinowego (ADH), znana jako sieciowanie keto-hydrazydowe, stanowi najbardziej zaawansowaną technologię kontrolowanego sieciowania polimerów lateksu akrylowego. Polega ona na bezpośredniej reakcji wiszącej cząsteczki ketonowej na segmencie DAAM z cząsteczką hydrazydową ADH.
Samosieciująca chemia pomiędzy acrylamidem diacetonu i dihydrazydem kwasu adypinowego rozpoczyna się od kopolimeryzacji DAAM do kopolimeru akrylowego, stosując stężenie DAAM na poziomie ~1-5 % mas. mieszaniny monomerów. W ten sposób kopolimer emulsyjny staje się usieciowany poprzez wtrącony keton karbonylowy. Następnie, następujące etapy kończą proces:
- Emulsję neutralizuje się amoniakiem, a następnie do emulsji dodaje się dihydrazyd kwasu adypinowego (ADH) w postaci roztworu wodnego. Stosunek DAAM do ADH wynosi ~ 2,1 do 1,0.
- Po wysuszeniu wody i odparowaniu amoniaku następuje koalescencja filmu, a pH staje się kwaśne. W miarę obniżania się pH szybkość reakcji sieciowania zaczyna wzrastać.
- Wówczas następuje proces sieciowania (katalizowany kwasem) z utworzeniem wiązania chemicznego między DAAM i ADH.
Zobacz artykuł Gantrade’a na temat technologii sieciowania DAAM i ADH w polimerach akrylowych.
Zastosowania kopolimerów akrylowych
Pierwotne zastosowania, które wykorzystują właściwości zapewniane przez kopolimery akrylowe, obejmują wiele klejów, zwłaszcza kleje wrażliwe na nacisk (PSA); farby &powłoki; uszczelki &uszczelniacze; tekstylia &wykończenia papieru; oraz farby drukarskie. Ponieważ monomery akrylowe przyczynić jasność, wytrzymałość, światło & odporność na warunki atmosferyczne, i chemiczne & odporność na wilgoć, producenci używają kopolimerów akrylowych we wnętrzu, na zewnątrz, basecoat, i farby nawierzchniowej & formuły powłoki. Farby & powłoki, kleje & uszczelniacze, odlewane & blachy wytłaczane i szklenie oraz farby drukarskie należą do największych i charakteryzujących się najwyższym wzrostem globalnych zastosowań monomerów akrylowych i estrów metakrylowych.
Przetwórcy stosują systemy akrylowe z hydroksyfunkcją (HEA, HEMA) i z karboksyfunkcją (GAA, GMAA) w zastosowaniach takich jak powłoki proszkowe, w których sieciowanie odbywa się za pomocą izocyjanianów lub środków sieciujących z melaminy.
Bezpieczne obchodzenie się z monomerami akrylowymi
Poza tym, że są łatwopalne, bezpośredni kontakt z monomerami akrylowymi może powodować podrażnienie oczu, skóry, nosa i gardła, i często są uważane za uczulające skórę.
Monomery akrylowe łatwo ulegają autopolimeryzacji, jeśli nie są odpowiednio hamowane, przechowywane i obsługiwane. Polimeryzacja może być szybka i gwałtowna, generując duże ilości ciepła i ciśnienia. Międzyzakładowa komisja przygotowała doskonały przewodnik zawierający istotne informacje na temat bezpiecznego obchodzenia się i przechowywania monomerów akrylowych z inhibitorami (zwykle MEHQ). Aby inhibitor mógł skutecznie działać, ważne jest, aby przechowywać stabilizowane monomery akrylowe w powietrzu i z czasem uzupełniać rozpuszczony tlen. Więcej informacji można znaleźć w niniejszej broszurze: http://www2.basf.us/acrylicmonomers/pdfs/AE_Brochure_3rd.pdf
Glacjalny kwas akrylowy wymaga szczególnej uwagi. Temperatura zamarzania GAA wynosi 13°C (55°F); temperatury przechowywania powinny być utrzymywane przez cały czas na poziomie 15 do 25°C (59 do 77°F). Użytkownicy powinni unikać zamrażania (lub częściowego zamrażania) GAA, ponieważ skrystalizowany GAA wyklucza MEHQ, a stały GAA będzie zawierał niedobór inhibitora i tlenu. Temperatura medium używanego do rozmrażania kwasu akrylowego nigdy nie powinna być wyższa niż 35-45°C (95-113°F). Podczas rozmrażania, przetwórcy powinni mieszać GAA w celu redystrybucji inhibitora i uzupełnienia rozpuszczonego tlenu. Ponadto, GAA powoli dimeryzuje po odstaniu, tworząc kwas diakrylowy. Podczas gdy ta reakcja tworzenia dimerów przebiega powoli i nie jest niebezpieczna, kwas diakrylowy może wpływać na wydajność GAA w wysokich stężeniach poprzez zakłócanie procesu polimeryzacji wolnorodnikowej.
W Gantrade, zachęcamy naszych klientów do kompleksowego zrozumienia informacji EH&S i procedur bezpiecznego obchodzenia się z produktem podczas pracy z monomerami akrylanów.
Jak kupić wysokiej czystości kwas akrylowy i monomery estrowe
Jeśli szukasz zakupu wysokiej czystości kwasu akrylowego i monomerów estrowych, Gantrade Corporation zapewnia akrylan butylu, akrylan 2-etylu, metakrylan metylu, kwas metakrylowy lodowaty, metakrylan butylu i inne specjalistyczne monomery akrylowe do użytku przemysłowego. Nasze rozmiary opakowań mogą wynosić 20 MT (44 080 funtów) cystern, wagonów kolejowych i beczek, w zależności od konkretnego monomeru i lokalizacji.
Do przechowywania i transportu dodaliśmy inhibitor, zwykle MEHQ, ale także 15-18 ppm Topanolu A w przypadku MMA, gdzie wymagana jest zgodność z FDA i właściwości nieplamiące. Prosimy o kontakt z Gantrade, aby uzyskać więcej informacji, w tym nasze Specyfikacje Sprzedaży.
.