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，酯基容易發生水解或酯交換等反應。丙烯酸酯化學性質活潑，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

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。在酸堿中穩定。

丙烯酸酯的應用^{【3】【4】【5】}

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

（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。這種含有自交聯基團的織物膠黏劑對涂料和纖維的粘附力強，產品具有較好的牢度。膠黏劑的流動性好，具有廣泛的可變性。在漿料生產中，國內外常用紡織經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與銷售，中國紡織行業協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產品的上漿要求。隨著經濟的快速發展，國內外對丙烯酸酯的需求逐年增加，其在紡織行業的應用將處于強勢狀態。

（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、形態豐富的可交聯的新型熱固性材料，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、粘結性和機械穩定性。丙烯酸及其酯聚合物在皮革生產過程中，為提高皮革質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、水質穩定劑等。

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品的重要原料，利用它可制得一系列高分子材料。目前生產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％，副產物為丙烯醛，生產工藝流程如下圖所示。制得的丙烯酸同醇類繼續反應，即可制得丙烯酸酯的系列產品。

市場分析^【7】

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

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

隨著我國經濟的發展．丙烯酸及酯的需求量還將進一步增加。預計今后國內需求還將保持高速增長態勢。歐洲、北美與日本等地區是主要的丙烯酸酯開發及消費區域，2011年上述地區的市場消費總額占全球的80%以上。國外丙烯酸酯技術發展較早，目前生產工藝比較成熟，我國丙烯酸酯的生產能力和產品質量與國外水平相比還有一定差距。近幾年來國內生產商正逐步擴大丙烯酸及其酯產量，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。據預測，國內丙烯酸以每年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。

參考文獻

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