Ésteres de acrilato em geral, que incluem acrilato de butilo (BA), 2-etilhexilacrilato (2-EHA), metacrilato de metilo (MMA), metacrilato de butilo (BMA), e outros, representam uma família versátil de blocos de construção para milhares de composições de copolímeros. As resinas acrílicas baseadas nestes monômeros apresentam excelente resistência às intempéries, alto brilho e retenção de cor, e durabilidade. Por estas razões, elas são as composições preferidas para revestimentos arquitetônicos e industriais, acabamentos automotivos e uma grande variedade de outras aplicações.
A importância da copolimerização de ésteres acrílicos
A copolimerização de ésteres acrílicos é uma técnica importante para alcançar a adaptação sistemática das propriedades necessárias em uma ampla gama de aplicações de uso final. O ácido acrílico glacial (GAA) e o ácido metacrílico glacial (GMMA) são monómeros acrílicos utilizados para a funcionalidade de copolímeros acrílicos.
Os monómeros acrílicos de cadeia curta como o metacrilato de metilo e outros monómeros como o estireno produzem polímeros mais duros e quebradiços, com características de coesão e resistência elevadas. Os monómeros de cadeia longa como o acrilato de butilo e o 2-etil-hexilacrilato permitem polímeros macios, flexíveis e pegajosos, com características de resistência mais baixas. Monómeros como o acrilato de etilo, o metacrilato de butilo e o acetato de vinilo contribuem com mais valores intermédios de transição vítrea e dureza. Monómeros como o acrilonitrilo e a (metil)acrilamida, podem melhorar a resistência ao solvente e ao óleo.
Ao gerir os rácios de comonómero e as temperaturas de transição vítrea, os químicos podem equilibrar dureza e suavidade, pegajosidade e resistência ao bloco, propriedades adesivas e coesivas, flexibilidade a baixa temperatura, resistência e durabilidade, e outras propriedades chave para facilitar os objectivos de utilização final.
Avanços nas propriedades mecânicas do filme; resistência química, à água e à abrasão; durabilidade; propriedades adesivas; e resistência a solventes têm impulsionado o crescimento de copolímeros acrílicos, especialmente em tecnologias de transporte de água. Um grande contribuinte para estas melhorias de desempenho tem sido as novas químicas de reticulação de polímeros. Exemplar desta tendência é o uso do monômero funcional diacetona acrilamida, que pode ser incorporado em sistemas acrílicos para proporcionar uma capacidade de reticulação controlada.
Vejamos alguns fatos chave sobre os monômeros acrílicos usados em aplicações CASE.
Categorias de Copolímeros Acrílicos
Tintas e adesivos à base de acrílico podem ser classificados em formulações totalmente acrílicas, nas quais os blocos de construção são exclusivamente tipos de éster acrílico e metacrílico; formulações de acrílico-estireno, que também contêm estireno; e formulações de vinil-acrílico, que também contêm monômero de acetato de vinil (VAM). Os vários monômeros utilizados nos copolímeros podem diferir muito na temperatura de transição vítrea (Tg); no equilíbrio hidrofóbico-hidrofílico do copolímero; na dureza e flexibilidade; e na resistência à intempérie/luz. Mesmo com um Tg fixo, os copolímeros com diferentes combinações de monômeros variam significativamente nas propriedades da tinta e dos revestimentos finais. As formulações mais comuns são copolímeros de MMA, BA, 2-EHA e GAA, e também VAM em polímeros acrílicos vinílicos.
Funcionalização de Polímeros Acrílicos
Ácido acrílico monômero glacial (GAA) e ácido metacrílico glacial (GMMA) são co-monômeros de ácido carboxílico insaturados usados para produzir copolímeros acrílicos funcionais e reticulados e ácidos poliacrílicos. GAA e GMMA copolimerizam facilmente com ésteres acrílicos e metacrílicos, etileno, acetato de vinil, estireno, butadieno, acrilonitrilo, ésteres maleicos, cloreto de vinil e cloreto de vinilideno. Copolímeros que contêm GAA ou GMMA podem ser solubilizados ou apresentar dispersões melhoradas em água; a fracção de ácido carboxílico pode ser usada para reações de acoplamento ou reticulação cruzada, e melhor aderência. Os químicos usam copolímeros GAA e GMMA na forma de seu ácido livre, sais de amônio ou sais alcalinos. A copolimerização representa aproximadamente 45% do consumo de monômero ácido (a fabricação de ésteres acrílicos é o outro uso principal).
Estimation of Glass Transition Temperature of Acrylic Copolymers
Acrylic copolymer formulations often contain four or more different monomers. Podemos estimar a temperatura de transição vítrea de um copolímero aleatório usando a fração de peso dos diferentes monômeros e seus valores de Tg para o homopolímero. Este método assume que a unidade de repetição do copolímero pode ser dividida em contribuições aditivas ponderadas para o Tg que são independentes dos seus vizinhos. Os valores de Tg de referência para vários monômeros-chave são mostrados abaixo.
Temperaturas de transição de vidro, Tg (◦C), de vários monómeros utilizados em copolímeros acrílicos:
| Monomer | Tg (◦C) |
| MMA | 105 |
| Estireno | 100 |
| Metacrilato de butilo | 20 |
| Acetato de Vinilo Monómero | 30 |
| Ácido Glacial Metacrilico | 228 |
| Ácido Acrílico Glacial | 87 |
| >Acrilato de Butilo | -45 |
| 2-Etil-hexilacrilato de etilo | -65 |
Tecnologia de reticulação avançada
Química de reticulação baseada em diacetona acrilamida (DAAM) e ácido adípico dihidrazida (ADH), conhecido como crosslinking ceto-hidrazida, representa a tecnologia mais avançada para o crosslinking controlado de polímeros de látex acrílico. Envolve a reação direta do pingente de moiety cetona no segmento DAAM com o moiety de hidrazida do ADH.
Química autocrosslinking entre a acrilamida diacetona e a dihidrazida ácido adípico começa com a copolimerização do DAAM em um copolímero acrílico, usando a concentração de DAAM a ~1-5 wt. % da mistura de monômeros. Isto torna a emulsão copolímero reticulado através de um pingente de cetona carbonil moiety. Em seguida, os passos seguintes completarão o processo:
- A emulsão é neutralizada com amoníaco, e o ácido adípico dihidrazida (ADH) é então adicionado à emulsão como uma solução aquosa. A proporção de DAAM para ADH é ~ 2.1 para 1.0.
- Na secagem da água e evaporação do amoníaco, ocorre coalescência do filme, e o pH torna-se ácido. À medida que o pH diminui, a taxa de reação de reticulação começa a aumentar.
- O processo de reticulação ocorre então (catalisado ácido) com a formação de uma ligação química entre o DAAM e o ADH.
Veja o artigo de Gantrade sobre a tecnologia do DAAM e do ADH reticulado em polímeros acrílicos.
Aplicações de copolímeros acrílicos
Aplicações primárias que aproveitam as características dos copolímeros acrílicos incluem múltiplos adesivos, especialmente adesivos sensíveis à pressão (PSA); tintas & revestimentos; calafetamentos & selantes; têxteis & acabamentos em papel; e tintas de impressão. Como os monómeros acrílicos contribuem com clareza, tenacidade, luz & resistência às intempéries, e químicos & resistência à humidade, os fabricantes usam copolímeros acrílicos no interior, exterior, camada de base, e tinta de acabamento & formulações de revestimento. Tintas & revestimentos, adesivos & selantes, fundidos & chapas extrudidas e vidros, e tintas de impressão estão entre as maiores e mais crescentes aplicações globais para monômeros acrílicos e ésteres metacrílicos.
Os processadores usam sistemas acrílicos hidroxifuncionais (HEA, HEMA) e carboxifuncionais (GAA, GMAA) em aplicações como revestimentos em pó onde a reticulação é feita através de isocianatos ou agentes reticulantes melamínicos.
Manuseio seguro de monómeros acrílicos
Além de serem inflamáveis, o contacto directo com monómeros acrílicos pode causar irritação dos olhos, pele, nariz e garganta, e são frequentemente considerados como sensibilizadores da pele.
Os monómeros acrílicos auto-polimerizam-se facilmente se não forem devidamente inibidos, armazenados e manuseados. A polimerização pode ser rápida e violenta, gerando grandes quantidades de calor e pressão. Um comitê interempresarial preparou um excelente guia de referência para informações essenciais sobre o manuseio e armazenamento seguro de monômeros acrílicos inibidos (geralmente MEHQ). Para que o inibidor funcione eficazmente, é importante armazenar os monómeros acrílicos estabilizados sob o ar e reabastecer o oxigénio dissolvido ao longo do tempo. Consulte esta brochura para mais informações: http://www2.basf.us/acrylicmonomers/pdfs/AE_Brochure_3rd.pdf
Ácido acrílico glacial requer atenção especial. O ponto de congelamento do GAA é 13°C (55°F); as temperaturas de armazenamento devem ser mantidas entre 15 a 25°C (59 a 77°F) em todos os momentos. Os usuários devem evitar o congelamento (ou congelamento parcial) do GAA, pois o GAA cristalizado exclui o MEHQ e o GAA sólido conterá uma deficiência de inibidor e oxigênio. A temperatura do meio utilizado para descongelar o ácido acrílico nunca deve ser superior a 35-45°C (95-113°F). Durante o descongelamento, os processadores devem misturar o GAA para redistribuir o inibidor e reabastecer o oxigênio dissolvido. Além disso, o ácido acrílico se reduz lentamente ao ficar de pé para formar o ácido diacrílico. Embora essa reação de formação de dímeros tenha uma taxa lenta e não seja perigosa, o ácido diacrílico pode afetar o desempenho do GAA em altas concentrações, interferindo no processo de polimerização dos radicais livres.
Em Gantrade, nós encorajamos nossos clientes a ter um entendimento abrangente da informação EH&S e procedimentos seguros de manuseio do produto quando se trabalha com monômeros de acrilato.
Como comprar ácido acrílico de alta pureza e monómeros de ésteres
Se pretende comprar ácido acrílico de alta pureza e monómeros de ésteres, a Gantrade Corporation fornece acrilato de butil, acrilato de 2-etiletilo, metacrilato de metilo, ácido metacrílico glacial, metacrilato de butil, e outros monómeros acrílicos especiais para uso industrial. Nossos tamanhos de embalagem podem ser de 20 MT (44.080 lbs.) caminhões tanque, vagões e tambores, dependendo do monômero específico e da localização.
Para armazenamento e transporte, adicionamos um inibidor, geralmente MEHQ, mas também 15-18 ppm de Topanol A no caso do MMA, onde a conformidade com a FDA e as características de não-manutenção são necessárias. Por favor contacte a Gantrade para mais informações incluindo as nossas Especificações de Vendas.
