Akrylatestrar i allmänhet, som omfattar butylakrylat (BA), 2-etylhexyakrylat (2-EHA), metylmetakrylat (MMA), butylmetakrylat (BMA) och andra, utgör en mångsidig familj av byggstenar för tusentals sampolymerkompositioner. Akrylhartser baserade på dessa monomerer uppvisar utmärkt väderbeständighet, hög glans och färgbeständighet samt hållbarhet. Av dessa skäl är de de föredragna kompositionerna för arkitektoniska och industriella beläggningar, fordonslacker och ett stort antal andra tillämpningar.
Vikten av akrylestercopolymerisering
Akrylestercopolymerisering är en viktig teknik för att uppnå systematisk skräddarsy de egenskaper som krävs i ett brett spektrum av slutanvändningstillämpningar. Glacial akrylsyra (GAA) och glacial metakrylsyra (GMMA) är akrylatmonomerer som används för att funktionalisera akrylcopolymerer.
De kortkedjiga akrylmonomererna, som metylmetakrylat, och andra monomerer, som styren, ger hårdare, sprödare polymerer, med hög kohesion och hållfasthetsegenskaper. De långkedjiga monomerer som butylakrylat och 2-etylhexyakrylat ger mjuka, flexibla, klibbiga polymerer med lägre hållfasthetsegenskaper. Monomerer som etylakrylat, butylmetakrylat och vinylacetat bidrar med mer intermediära glasövergångs- och hårdhetsvärden. Co-monomerer som akrylnitril och (meth)akrylamid kan förbättra lösningsmedels- och oljebeständigheten.
Genom att hantera förhållandet mellan komonomererna och glasövergångstemperaturerna kan kemister balansera hårdhet och mjukhet, kladdighet och blockbeständighet, vidhäftande och sammanhållande egenskaper, flexibilitet vid låga temperaturer, styrka och hållbarhet och andra viktiga egenskaper för att underlätta slutanvändningsmålen.
Förbättringar av filmens mekaniska egenskaper, kemisk, vatten- och nötningsbeständighet, hållbarhet, vidhäftningsegenskaper och motståndskraft mot lösningsmedel har drivit på tillväxten av akrylcopolymerer, särskilt inom vattenburen teknik. En viktig bidragande orsak till dessa prestandaförbättringar har varit nya kemikalier för tvärbindning av polymerer. Ett exempel på denna trend är användningen av en funktionell monomer av diacetonakrylamid, som kan införlivas i akrylsystem för att ge kontrollerad tvärbindningsförmåga.
Låt oss ta en titt på några viktiga fakta om akrylatmonomerer som används i CASE-tillämpningar.
Kategorier av akrylkopolymerer
Akrylbaserade beläggningar och lim kan klassificeras i helakrylformuleringar där byggstenarna uteslutande är akryl- och metakrylestertyper, akryl-styrenformuleringar, som också innehåller styren, och vinylakrylformuleringar som också innehåller vinylacetatmonomer (VAM). De olika monomerer som används i sampolymererna kan skilja sig mycket åt när det gäller glasövergångstemperatur (Tg), sampolymerens hydrofoba och hydrofila balans, hårdhet och flexibilitet samt beständighet mot väder och solljus. Även med en fast Tg varierar sampolymerer med olika monomerkombinationer avsevärt när det gäller egenskaperna hos den slutliga färgen och beläggningen. De vanligaste formuleringarna är sampolymerer av MMA, BA, 2-EHA och GAA samt VAM i vinylakrylpolymerer.
Funktionalisering av akrylpolymerer
Glacial akrylsyramonomer (GAA) och glacial metakrylsyra (GMMA) är omättade kolsyrakomonomerer som används för att framställa syrafunktionella och tvärbundna akrylcopolymerer och polyakrylsyror. GAA och GMMA sampolymeriseras lätt med akryl- och metakrylestrar, eten, vinylacetat, styren, butadien, akrylnitril, maleinsyraestrar, vinylklorid och vinylidenklorid. Sampolymerer som innehåller GAA eller GMMA kan lösliggöras eller uppvisa förbättrade dispersioner i vatten; karboxylsyradelen kan användas för kopplings- eller tvärbindningsreaktioner och förbättrad vidhäftning. Kemister använder GAA- och GMMA-copolymerer i form av deras fria syra, ammoniumsalter eller alkalisalter. Sampolymerisering står för cirka 45 procent av förbrukningen av syramonomer (tillverkning av akrylatestrar är den andra stora användningen).
Stimulering av glasövergångstemperaturen hos akrylcopolymerer
Akrylcopolymerformuleringar innehåller ofta fyra eller fler olika monomerer. Vi kan uppskatta glasövergångstemperaturen för en slumpmässig sampolymer genom att använda viktfraktionen av de olika monomererna och deras Tg-värden för homopolymeren. Denna metod förutsätter att den upprepade enheten i sampolymeren kan delas upp i viktade additiva bidrag till Tg som är oberoende av sina grannar. Referens-Tg-värden för flera viktiga monomerer visas nedan.
Glasövergångstemperaturer, Tg (◦C), för olika monomerer som används i akrylcopolymerer:
| Monomer | Tg (◦C) | |
| MMA | 105 | |
| Styren | 100 | |
| Butylmetakrylat | 20 | |
| Vinylacetatmonomer | 30 | |
| Glacial metakrylsyra | 228 | |
| Glacial akrylsyra | 87 | |
| Butylakrylat | -45 | |
| 2-etylhexylakrylat | -65 |
Avancerad tvärbindningsteknik
Tvärbindningskemi baserad på diacetonakrylamid (DAAM) och adipinsyramiddihydrazid (ADH), känd som ketohydrazidkorslänkning, utgör den mest avancerade tekniken för kontrollerad korslänkning av akryllatexpolymerer. Den innebär en direkt reaktion mellan den ketonhängande delen av DAAM-segmentet och hydraziddelen av ADH.
Självkemisk tvärbindning mellan diacetonakrylamid och adipinsyradihydrazid inleds med sampolymerisering av DAAM till en akrylcopolymer, med en DAAM-koncentration på ~1-5 vikt-% av monomerblandningen. Detta gör emulsionssampolymeren tvärbindningsbar genom en hängande ketonkarbonyldel. Därefter avslutas processen med följande steg:
- Emulsionen neutraliseras med ammoniak och adipinsyradihydrazid (ADH) tillsätts sedan till emulsionen som en vattenlösning. Förhållandet mellan DAAM och ADH är ~ 2,1 till 1,0.
- När vattnet torkas bort och ammoniaken avdunstar uppstår koalescens av filmen och pH blir surt. När pH sjunker börjar reaktionshastigheten för tvärbindning att öka.
- Korslänkningsprocessen sker då (syrakatalyserad) med bildandet av en kemisk bindning mellan DAAM och ADH.
Se Gantrades artikel om tekniken för DAAM- och ADH-korslänkning i akrylpolymerer.
Användningsområden för akrylcopolymerer
De primära tillämpningar som drar nytta av akrylcopolymerernas egenskaper är bland annat flera lim, särskilt tryckkänsliga lim (PSA), färg &beläggningar, fogmassor & tätningsmedel, textil &pappersfinish och tryckfärger. Eftersom akrylmonomerer bidrar till klarhet, seghet, ljusbeständighet, väderbeständighet och kemisk fuktbeständighet använder tillverkarna akrylcopolymerer i färg- och ytbehandlingar för interiör- och exteriörbruk samt i grund- och toppskikt. Färg & beläggningar, lim & tätningsmedel, gjuten & extruderad plåt och glasrutor samt tryckfärger är bland de största och mest växande globala tillämpningarna för akryl- och metakrylestermonomerer.
Förädlingsföretagen använder hydroxifunktionella (HEA, HEMA) och karboxifunktionella (GAA, GMAA) akrylsystem i tillämpningar som pulverbeläggningar där tvärbindningen åstadkoms med hjälp av isocyanater eller melamin tvärbindningsämnen.
Säker hantering av akrylmonomerer
Direktkontakt med akrylmonomerer kan, förutom att de är brandfarliga, orsaka irritation av ögon, hud, näsa och hals, och anses ofta vara hudöverkänsliga.
Akrylatmonomerer kommer lätt att självpolymeriseras om de inte hämmas, förvaras och hanteras korrekt. Polymerisationen kan vara snabb och våldsam och generera stora mängder värme och tryck. En företagsövergripande kommitté har utarbetat en utmärkt referensguide med viktig information om säker hantering och lagring av hämmade (vanligtvis MEHQ) akrylmonomerer. För att inhibitorn ska fungera effektivt är det viktigt att stabiliserade akrylatmonomerer förvaras under luft och att det lösta syret fylls på med tiden. Se denna broschyr för mer information: http://www2.basf.us/acrylicmonomers/pdfs/AE_Brochure_3rd.pdf
Glacial akrylsyra kräver särskild uppmärksamhet. Fryspunkten för GAA är 13°C (55°F); lagringstemperaturen bör alltid hållas på 15 till 25°C (59 till 77°F). Användarna bör undvika frysning (eller partiell frysning) av GAA, eftersom den kristalliserade GAA utesluter MEHQ och den fasta GAA kommer att innehålla en brist på inhibitor och syre. Temperaturen på det medium som används för att tina akrylsyra bör aldrig vara högre än 35-45 °C (95-113 °F). Under upptiningen bör bearbetarna blanda GAA för att omfördela inhibitorn och återföra löst syre. GAA dimeriseras långsamt när den står och bildar diakrylsyra. Även om denna dimerbildande reaktion har en långsam hastighet och inte är farlig, kan diakrylsyra påverka GAA:s prestanda vid höga koncentrationer genom att störa den fria radikala polymerisationsprocessen.
På Gantrade uppmuntrar vi våra kunder att ha en omfattande förståelse för EH&S-informationen och säkra produkthanteringsrutiner när de arbetar med akrylatmonomerer.
Hur man köper akrylsyra- och estermonomerer med hög renhet
Om du vill köpa akrylsyra- och estermonomerer med hög renhet erbjuder Gantrade Corporation butylakrylat, 2-etyletylakrylat, metylmetakrylat, glacial metakrylsyra, butylmetakrylat och andra specialiserade akrylmonomerer för industriell användning. Våra förpackningsstorlekar kan vara 20 MT (44 080 lbs.) tankbilar, järnvägsvagnar och trummor, beroende på den specifika monomeren och platsen.
För lagring och transport har vi lagt till en hämmare, vanligtvis MEHQ, men också 15-18 ppm Topanol A i fallet med MMA, där FDA-överensstämmelse och icke-färgningsegenskaper krävs. Kontakta Gantrade för mer information, inklusive våra försäljningsspecifikationer.
