Esterii acrilați în general, care includ acrilatul de butil (BA), 2-etilhexilacrilatul (2-EHA), metacrilatul de metil (MMA), metacrilatul de butil (BMA) și altele, reprezintă o familie versatilă de blocuri de construcție pentru mii de compoziții copolimerice. Rășinile acrilice bazate pe acești monomeri prezintă o rezistență excelentă la intemperii, un grad ridicat de strălucire și de păstrare a culorii, precum și durabilitate. Din aceste motive, ele sunt compozițiile preferate pentru acoperiri arhitecturale și industriale, finisaje auto și o mare varietate de alte aplicații.
Importanța copolimerizării esterilor acrilici
Copolimerizarea esterilor acrilici este o tehnică importantă pentru a obține adaptarea sistematică a proprietăților necesare într-o gamă largă de aplicații de utilizare finală. Acidul acrilic glacial (GAA) și acidul metacrilic glacial (GMMA) sunt monomeri acrilați utilizați pentru a funcționaliza copolimerii acrilici.
Monomerii acrilici cu lanț scurt, cum ar fi metacrilatul de metil, și alți monomeri, cum ar fi stirenul, produc polimeri mai duri, mai fragili, cu caracteristici ridicate de coeziune și rezistență. Monomerii cu lanț lung, cum ar fi acrilatul de butil și 2-etilhexilacrilatul, permit obținerea unor polimeri moi, flexibili, lipicioși, cu caracteristici de rezistență mai scăzute. Monomerii precum acrilatul de etil, metacrilatul de butil și acetatul de vinil contribuie cu valori de tranziție vitroasă și duritate mai intermediare. Co-monomerii, cum ar fi acrilonitrilul și (meta)acrilamida, pot îmbunătăți rezistența la solvenți și uleiuri.
Prin gestionarea proporțiilor de comonomeri și a temperaturilor de tranziție vitroasă, chimiștii pot echilibra duritatea și moliciunea, caracterul lipicios și rezistența la blocaj, proprietățile adezive și coezive, flexibilitatea la temperaturi scăzute, rezistența și durabilitatea și alte proprietăți cheie pentru a facilita obiectivele de utilizare finală.
Progresele în ceea ce privește proprietățile mecanice ale peliculei; rezistența chimică, la apă și la abraziune; durabilitatea; proprietățile adezive; și rezistența la solvenți au impulsionat creșterea copolimerilor acrilici, în special în tehnologiile pe bază de apă. O contribuție majoră la aceste îmbunătățiri ale performanțelor a fost reprezentată de noile chimii de reticulare a polimerilor. Exemplară pentru această tendință este utilizarea monomerului funcțional diacetonă acrilamidă, care poate fi încorporat în sistemele acrilice pentru a permite o reticulabilitate controlată.
Să aruncăm o privire asupra unor fapte cheie privind monomerii acrilați utilizați în aplicațiile CASE.
Categorii de copolimeri acrilici
Acoperirea și adezivii pe bază de acril pot fi clasificați în formulări complet acrilice, în care elementele constitutive sunt exclusiv de tip ester acrilic și metacrilic; formulări acrilice-stirenice, care conțin și stiren; și formulări vinil-acrilice care conțin și monomer de acetat de vinil (VAM). Diverșii monomeri utilizați în copolimeri pot fi foarte diferiți în ceea ce privește temperatura de tranziție vitroasă (Tg); echilibrul hidrofob-hidrofil al copolimerului; duritatea și flexibilitatea; și rezistența la intemperii/la lumina soarelui. Chiar și cu o Tg fixă, copolimerii cu diferite combinații de monomeri variază semnificativ în ceea ce privește proprietățile vopselelor și acoperirilor finale. Cele mai comune formulări sunt copolimerii de MMA, BA, 2-EHA și GAA, precum și VAM în polimeri vinil-acrilici.
Funcționalizarea polimerilor acrilici
Monomerul de acid acrilic glacial (GAA) și acidul metacrilic glacial (GMMA) sunt co-monomeri de acid carboxilic nesaturat folosiți pentru a produce copolimeri acrilici și acizi poliacrilici funcționali cu funcție acidă și reticulați. GAA și GMMA se copolimerizează ușor cu esteri acrilici și metacrilici, etilenă, acetat de vinil, stiren, butadienă, acrilonitril, esteri maleici, clorură de vinil și clorură de viniliden. Copolimerii care conțin GAA sau GMMA pot fi solubilizați sau prezintă dispersii îmbunătățite în apă; fracțiunea de acid carboxilic poate fi utilizată pentru reacții de cuplare sau de reticulare și pentru îmbunătățirea aderenței. Chimiștii utilizează copolimerii GAA și GMMA sub forma acidului lor liber, a sărurilor de amoniu sau a sărurilor alcaline. Copolimerizarea reprezintă aproximativ 45 la sută din consumul de monomer acid (fabricarea esterilor de acrilat este cealaltă utilizare majoră).
Estimarea temperaturii de tranziție vitroasă a copolimerilor acrilici
Formulațiile de copolimeri acrilici conțin adesea patru sau mai mulți monomeri diferiți. Putem estima temperatura de tranziție vitroasă a unui copolimer aleatoriu folosind fracția de greutate a diferiților monomeri și valorile Tg ale acestora pentru homopolimer. Această metodă presupune că unitatea de repetiție a copolimerului poate fi împărțită în contribuții adiționale ponderate la Tg care sunt independente de vecinii lor. Valorile Tg de referință pentru mai mulți monomeri cheie sunt prezentate mai jos.
Temperaturi de tranziție vitroasă, Tg (◦C), ale diferiților monomeri utilizați în copolimerii acrilici:
| Monomer | Tg (◦C) | |
| MMA | 105 | |
| Stiren | 100 | |
| Metacrilat de butil | 20 | |
| Monomer de acetat de vinil | 30 | |
| Acid metacrilic glacial | 228 | |
| Acid acrilic glacial | 87 | |
| Acrilat de butil | -…45 | |
| Acrilat de 2-etilhexil | -65 |
Tehnologie avansată de reticulare
Chimie de reticulare bazată pe diacetonă acrilamidă (DAAM) și acid adipic dihidrazidă (ADH), cunoscută sub denumirea de reticulare keto-hidrazidă, reprezintă cea mai avansată tehnologie pentru reticulare controlată a polimerilor de latex acrilic. Aceasta implică reacția directă a fracțiunii cetonice pendinte de pe segmentul DAAM cu fracțiunea hidrazidă a ADH.
Alchimia de autorecrucilare dintre diacetonă acrilamidă și acid adipic dihidrazidă începe cu copolimerizarea DAAM într-un copolimer acrilic, folosind o concentrație de DAAM de ~1-5 % în greutate din amestecul de monomeri. Acest lucru face ca copolimerul de emulsie să fie reticulabil prin intermediul unei fracțiuni carbonil cetonice pendinte. Ulterior, următoarele etape vor finaliza procesul:
- Emulsia se neutralizează cu amoniac, iar apoi se adaugă la emulsie dihidrazidă de acid adipic (ADH) sub formă de soluție apoasă. Raportul dintre DAAM și ADH este de ~ 2,1 la 1,0.
- La uscarea apei și evaporarea amoniacului, are loc coalescența filmului, iar pH-ul devine acid. Pe măsură ce pH-ul scade, rata reacției de reticulare începe să crească.
- Procesul de reticulare are loc apoi (catalizat de acid) cu formarea unei legături chimice între DAAM și ADH.
Vezi articolul lui Gantrade despre tehnologia de reticulare a DAAM și ADH în polimerii acrilici.
Aplicații ale copolimerilor acrilici
Aplicațiile principale care profită de caracteristicile oferite de copolimerii acrilici includ adezivi multipli, în special adezivi sensibili la presiune (PSA); vopsele & acoperiri; masticuri & etanșanți; finisaje textile & pentru hârtie; și cerneluri de tipar. Deoarece monomerii acrilici contribuie la claritate, tenacitate, rezistență & la lumină & la intemperii și rezistență chimică & la umiditate, producătorii folosesc copolimeri acrilici în formulările de acoperire cu vopsea & pentru interior, exterior, strat de bază și strat de finisare. Acoperirile pentru vopsele &, adezivii & etanșanți, foile extrudate și geamurile turnate & și cernelurile de tipărire se numără printre cele mai mari și cu cea mai mare creștere la nivel mondial pentru monomerii de esteri acrilici și metacrilici.
Procesatorii folosesc sisteme acrilice hidroxifuncționale (HEA, HEMA) și carboxifuncționale (GAA, GMAA) în aplicații cum ar fi acoperirea cu pulberi, în care reticulația se realizează prin intermediul izocianaților sau al agenților de reticulare melamină.
Manipularea în siguranță a monomerilor acrilici
Pe lângă faptul că sunt inflamabili, contactul direct cu monomerii acrilici poate provoca iritarea ochilor, a pielii, a nasului și a gâtului și sunt adesea considerați ca fiind sensibilizatori pentru piele.
Monomerii acrilați se autopolimerizează ușor dacă nu sunt inhibați, depozitați și manipulați corespunzător. Polimerizarea poate fi rapidă și violentă, generând cantități mari de căldură și presiune. Un comitet intercompanii a pregătit un excelent ghid de referință cu informații esențiale privind manipularea și depozitarea în siguranță a monomerilor acrilici inhibați (de obicei MEHQ). Pentru ca inhibitorul să funcționeze eficient, este important să se depoziteze monomerii acrilici stabilizați în aer și să se reumple oxigenul dizolvat în timp. Consultați această broșură pentru mai multe informații: http://www2.basf.us/acrylicmonomers/pdfs/AE_Brochure_3rd.pdf
Acidul acrilic glacial necesită o atenție specială. Punctul de îngheț al GAA este de 13°C (55°F); temperaturile de depozitare trebuie menținute în permanență între 15 și 25°C (59 și 77°F). Utilizatorii trebuie să evite înghețarea (sau înghețarea parțială) a GAA, deoarece GAA cristalizat exclude MEHQ, iar GAA solid va conține o deficiență de inhibitor și oxigen. Temperatura mediului utilizat pentru decongelarea acidului acrilic nu trebuie să fie niciodată mai mare de 35-45°C (95-113°F). În timpul decongelării, procesatorii ar trebui să amestece GAA pentru a redistribui inhibitorul și a reaproviziona oxigenul dizolvat. În plus, GAA se dimerizează lent la repaus pentru a forma acid diacrilic. Deși această reacție de formare a dimerului are o viteză lentă și nu este periculoasă, acidul diacrilic poate afecta performanța GAA la concentrații mari, interferând cu procesul de polimerizare prin radicali liberi.
La Gantrade, ne încurajăm clienții să aibă o înțelegere cuprinzătoare a informațiilor EH&S și a procedurilor de manipulare sigură a produselor atunci când lucrează cu monomeri acrilați.
Cum să achiziționați monomeri de acid acrilic și ester de înaltă puritate
Dacă doriți să achiziționați monomeri de acid acrilat și ester de înaltă puritate, Gantrade Corporation oferă acrilat de butil, acrilat de 2-etiletil, metacrilat de metil, acid metacrilic glacial, metacrilat de butil și alți monomeri acrilici de specialitate pentru uz industrial. Dimensiunile ambalajelor noastre pot fi camioane-cisternă de 20 MT (44.080 lbs.), vagoane de cale ferată și butoaie, în funcție de monomerul specific și de locație.
Pentru depozitare și transport, am adăugat un inhibitor, de obicei MEHQ, dar și 15-18 ppm de Topanol A în cazul MMA, unde sunt necesare conformitatea cu FDA și caracteristici care nu pătează. Vă rugăm să contactați Gantrade pentru mai multe informații, inclusiv specificațiile noastre de vânzare.
