79-10-7 / 丙烯酸酯的應用和介紹

背景及概述^{【1】【2】}

丙烯酸酯是丙烯酸及其同系物酯類的總稱，化學通式為CH₂=CHCOOR。丙烯酸的分子式為(CH2=CHCOOH)，羰基中的H鍵可被1―18個碳原子的烷基取代，也可以為各種官能團的結構，統(tǒng)稱為丙烯酸酯，其中丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯和丙烯酸2一乙基己基酯（簡稱辛酯）為通用丙烯酸酯。

分子結構中含有半共軛的碳碳雙鍵和活潑的羧基及其衍生的官能團，通過分子化學結構可知碳碳雙鍵能自聚或者和其他單體共聚，酯基容易發(fā)生水解或酯交換等反應。丙烯酸酯化學性質(zhì)活潑，是制造膠粘劑、合成樹脂、特種橡膠和塑料的單體，是高分子化合物的基本反應單體和化工有機原料。

化學性質(zhì)

純品為白色針狀結晶。難溶于水和一般有機溶劑,能溶于熱乙醇中,稍溶于熱水中,易溶于稀酸、稀堿水溶液。在酸堿中穩(wěn)定。

丙烯酸酯的應用^{【3】【4】【5】}

丙烯酸酯類由于具有不同優(yōu)良特性及較大的市場需求，應用范圍比較廣泛。隨著世界各地區(qū)的輻射固化、紡織業(yè)、粘合劑、涂料以及其他工業(yè)領域和環(huán)境保護的需要，各種不同功能性丙烯酸酯的發(fā)展不斷延伸。

（1）紡織

丙烯酸酯乳液聚合物因制備過程中原料配比、加工方式等差異，具有各種不同的性能和用途，在紡織業(yè)應用比較廣泛，有非常特殊的地位。

丙烯酸酯乳液類在涂料印花方面主要用作增稠劑和織物膠黏劑。國內(nèi)應用較多的是低溫固化織物膠黏劑，其主要成份為丙烯酸酯與乙烯基單體的共聚物。這種含有自交聯(lián)基團的織物膠黏劑對涂料和纖維的粘附力強，產(chǎn)品具有較好的牢度。膠黏劑的流動性好，具有廣泛的可變性。在漿料生產(chǎn)中，國內(nèi)外常用紡織經(jīng)紗上漿漿料主要有聚丙烯酸酸酯及其共聚物類和聚乙烯醇類。從使用性能上對比可知，合成聚乙烯醇類是首選漿料，但是這種漿料易造成環(huán)境污染，同時存在上漿時結漿皮、難分絞等缺點。西歐一些國家已嚴令禁止聚乙烯醇漿料的生產(chǎn)與銷售，中國紡織行業(yè)協(xié)會也提出少用這類漿料，因此迫切需要尋找能替代聚乙烯醇漿料的環(huán)保漿料，目前看來丙烯酸酯類是最合適的替代品，它可以很好的與天然淀粉合理搭配滿足大多數(shù)產(chǎn)品的上漿要求。隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，國內(nèi)外對丙烯酸酯的需求逐年增加，其在紡織行業(yè)的應用將處于強勢狀態(tài)。

（2）粘合劑

聚丙烯酸酯類粘合劑是丙烯酸酯應用比較多的領域之一，具有粘結范圍廣、低毒、耐候且配方簡單、價格低等優(yōu)點，但是耐溫性差，有熱塑性。丙烯酸酯膠黏劑按應用方法可分為厭氧膠、壓敏膠、順干膠和二液瞬時膠等。

（3）涂料

丙烯酸酯涂料是一種綜合性能全、種類多、形態(tài)豐富的可交聯(lián)的新型熱固性材料，具有綠色無公害、力學性能、耐化學性和保光保色特點。近幾年來，丙烯酸酯涂料的消費量已遠遠超過醇酸涂料。丙烯酸酯涂料的用途有三個方面：建筑涂料、原裝設備涂料(OEM)和專用涂料。

（4）其他應用

酸酯類在造紙行業(yè)中用作紙張增強劑和紙品膠黏劑，可以很好地提高紙張強度、粘結性和機械穩(wěn)定性。丙烯酸及其酯聚合物在皮革生產(chǎn)過程中，為提高皮革質(zhì)量主要是用作表面活性劑、皮革涂飾劑、填充劑、防污劑等。丙烯酸酯聚合物在石油和天然氣的采油、集輸、水質(zhì)處理等過程中是必不可少的油田化學品，主要用作降凝劑、原油破乳劑、阻垢劑、水質(zhì)穩(wěn)定劑等。

合成方法^【6】

丙烯酸及其酯類是用途廣泛的重要單體，它是塑料、橡膠、油漆、涂料、粘合劑及精細化工產(chǎn)品的重要原料，利用它可制得一系列高分子材料。目前生產(chǎn)丙烯酸的方法有兩種：一是用丙烯腈水解法，二是用丙烯氧化法，我國目前主要采用第二種。

其反應原理如下：

丙烯腈法：

CH₂=CHCN→CH₂=CHCONH₂·H₂S0₄

CH₂=CHCONH₂·H₂S0₄→ CH₂=CHCOOH+NH₄HS0₄

丙烯氧化法：

CH₂=CHCH₃+O₂→CH₃=CHCH0+H₂0

CH₂=CHCHO+(1/2)O₂→CH₂=CHC00H

丙烯腈法所用基本原料也是丙烯。丙烯氧化法分兩步進行，第一步合成丙烯醛，第二步氧化丙烯醛制得丙烯酸。近年來發(fā)展了丙烯一步法氧化后制得丙烯酸。一步法合成丙烯酸反應所用催化劑，是由Mo-Bi-Fe-P化合物和Co-Sn-Mo-Fe的金屬化合物，反應溫度為249～435℃，反應壓力為10atm或常壓，丙烯酸的收率為50％～60％，副產(chǎn)物為丙烯醛，生產(chǎn)工藝流程如下圖所示。制得的丙烯酸同醇類繼續(xù)反應，即可制得丙烯酸酯的系列產(chǎn)品。

市場分析^【7】

丙烯酸酯是附加值很高的石油化工深加工產(chǎn)品。下表為2012--2015年全球丙烯酸及丙烯酸酯新增產(chǎn)能統(tǒng)計資料。

我國近年丙烯酸及丙烯酸酯的產(chǎn)能發(fā)展極其迅速．2011年起國內(nèi)迎來一個裝置建設的高峰期。截至2011年末．我國CAA產(chǎn)能已經(jīng)達到123.7萬t／a，AE產(chǎn)能達到141.6萬t／a。下表為2011年我國丙烯酸及丙烯酸酯的生產(chǎn)能力及產(chǎn)量。

隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展．丙烯酸及酯的需求量還將進一步增加。預計今后國內(nèi)需求還將保持高速增長態(tài)勢。歐洲、北美與日本等地區(qū)是主要的丙烯酸酯開發(fā)及消費區(qū)域，2011年上述地區(qū)的市場消費總額占全球的80%以上。國外丙烯酸酯技術發(fā)展較早，目前生產(chǎn)工藝比較成熟，我國丙烯酸酯的生產(chǎn)能力和產(chǎn)品質(zhì)量與國外水平相比還有一定差距。近幾年來國內(nèi)生產(chǎn)商正逐步擴大丙烯酸及其酯產(chǎn)量，上海的華誼丙烯酸廠于早期建成3萬噸/年丙烯酸及酯項目后，擴大建設6萬噸/年的項目，沈陽化工集團已建成13萬噸/年項目。據(jù)預測，國內(nèi)丙烯酸以每年10. 5%的速度快速增長，中國已成為全球丙烯酸及其酯增長速度最快的地區(qū)。

參考文獻

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