Эфиры акриловой кислоты

Эфиры акриловой кислоты, такие как метил-, этил- и бутилакрилат нашли широкое применение в промышленности. 

Бутилакрилат

Бутилакрилат (БА) является эфиром акриловой кислоты и используется в качестве исходного компонента в синтезе полимеров. Бутилакрилат представляет собой монофункциональный мономер, состоящий из акрилатов с характерной высокой реакционной способностью и цикличной гидрофобной частью. Бутилакрилат образует гомополимеры и сополимеры-сополимеры могут быть получены с мет- акриловой кислотой и ее солями, амидами и сложными эфирами, а также с мет-  акрилатами, акрилонитрилом, сложными эфирами малеиновой кислоты, винилацетатом, винилхлоридом, винилиденхлоридом, стиролом, бутадиеном, ненасыщенными сложными полиэфирами и олифами и т.д.

Бутилакрилат также является очень полезным сырьем для химического синтеза, поскольку он легко вступает в реакции присоединения с широким спектром органических и неорганических соединений.

Особенности и преимущества бутилакрилата

- Гидрофобность

- Адгезивные способности

- Водная устойчивость

- Низкотемпературные характеристики

- Твёрдость и мягкость

- Прочность и долговечность

- Вязкость

- Атмосфероустойчивость

Области применения бутилакрилата

Бутилакрилат используется в производстве адгезивов и применяется в качестве полимерного пластификатора для твердых смол. Мономер можно также использовать для балансировки таких ключевых свойств, как твердость и мягкость, вязкость, низкотемпературная пластичность, прочность и долговечность и многих других. Также он применяется при производстве органического стекла и в качестве сомономера при синтезе акриловых дисперсий, использующихся в составе клеев, связующих, пропитывающих составов в кожевенной, полиграфической, лакокрасочной, целлюлозно-бумажной и др. отраслях промышленности.

Применяется в производстве:

- Акриловых и водных дисперсий

- Промышленных и архитектурных красок на водной основе

- Промышленных и архитектурных покрытий

- Текстиля

- Лаков

- Целлюлозы и бумаги

- Покрытий по бумаге и коже

- Покрытий по дереву и металлу

- Адгезивов

- Чернил, уплотнителей и геметиков

Свойства бутилакрилата

Химические свойства
Чистота	мин. 99.5%
Содержание кислоты	макс. 0.01%
Содержание воды	макс. 0.05%
Цвет APHA	макс. 10
Физические свойства
Внешний вид	Прозрачный, бесцветный
Физическая форма	Жидкость
Запах	Резкий
Молекулярная масса	128.2 г/мол
Температура стеклования	55 °C
Плотность	0.898 г/см3 при 20 °C
Температура кипения	примерно 148 °C
Температура замерзания	примерно – 64°C
Температура плавления	примерно – 64°C
Вязкость	0.92 мПа · с при 20 °C
Давление пара	20 °C

Хранение и обработка бутилакрилата

Во избежание полимеризации бутилакрилат всегда должен храниться на воздухе, а не под инертными газами. Для эффективного функционирования стабилизатора необходимо присутствие кислорода. Бутилакрилат должен содержать стабилизатор и храниться при температуре не выше 35 ° C. 

Безопасность бутилакрилата

Бутилакрилат является легковоспламеняющейся, горючей жидкостью. Класс опасности 3. Температура самовоспламенения 280 °C. Температура воспламенения 51 °C . Температура вспышки 38 °C (в закрытом тигле), 48 °C (в открытом тигле). Температурные пределы воспламенения пламени 37-81 °C. Концентрационные пределы распрастранения пламени 1,2-7,4% об. Бутилакрилат обладает общетоксичным действием, раздражает кожу, слизистые оболочки, верхние дыхательные пути, пищеварительный тракт, при длительном контакте вызывает ожоги, при вдыхании избытка паров - отек легких; ПДК в воздухе рабочей зоны 30/10 мг/м3.

Метилакрилат

Метилакрилат (метиловый эфир акриловой кислоты) — органическое соединение с формулой C4H6O2, которое применяется в производстве полиакрилонитрильных волокон в качестве сополимера, различных марок полиметилакрилатов, фотопленок, для получения акриловых эмульсий, акриловых мономеров, пропитки тканей, склеивания фанеры, тканей. 

Свойства метилакрилата

Химические свойства
Чистота	мин. 99.8 %
Содержание кислоты	макс. 0.009 %
Содержание воды	макс. 0.05 %
Цвет APHA	макс. 10
Физические свойства
Внешний вид	прозрачный, бесцветный
Физическая форма	Жидкость
Запах	резкий
Молекулярная масса	86 г/моль
Температура стеклования	8 °C
Плотность	г0.956 г/см3 при 20 °C
Температура кипения	примерно 80 °C
Температура замерзания	примерно. – 75 °C
Давление пара	при 20 °C: 30.8 мбар

Этилакрилат

Этилакрилат (ЭА) представляет собой сложный эфир акриловой кислоты и используется в качестве сырьевого компонента в синтезе полимеров. Этилакрилат образует гомополимеры и сополимеры: сополимеры этилакрилата могут быть получены с мет- акриловой кислотой и ее солями, амидами и сложными эфирами, а также с мет- акрилатами, акрилонитрилом, эфирами малеиновой кислоты, винилацетатом, винилхлоридом, винилиденхлоридом, стиролом и др. мономерами. Также по причине того, что он легко вступает в  реакции присоединения  с широким числом органических и неорганических веществ, этилакрилат используется для синтеза органических низкомолекулярных веществ. применяется в качестве сомономера при синтезе акриловых дисперсий, использующихся в составе клеев, связующих, пропитывающих составов в кожевенной, полиграфической, лакокрасочной, целлюлозно-бумажной и др. отраслях промышленности.

Особенности и преимущества этилакрилата

- Гибкость

- Эластичность

- Адгезионные способности

- Липкость

Применение этилакрилата

Применяется в производстве:

- Акриловых дисперсий

- Красок и лаков

- Текстиля

- Целлюлозы и бумаги

- Кожи

- Адгезивов

- Связующих

- Чернил, уплотнителей и герметиков

Свойства этилакрилата

Химические свойства
Чистота	мин. 99.7 %
Содержание кислоты	макс. 0.009 %
Содержание воды	>макс. 0.05 %
Цвет APHA	макс. 10
Физические свойства
Внешний вид	прозрачный, бесцветный
Физическая форма	жидкость
Запах	резкий
Молекулярная масса	100.1 г/мол
Температура стеклования	23 °C
Плотность	0.922 г/см3 при 20 °C
Температура кипения	примерно 100 °C
Температура замерзания	примерно –72 °C
Вязкость	0.55 мПа · с при 25 °C
Давление пара	39 мбар при 20 °C

Безопасность этилакрилата

Этилакрилат является легковоспламеняющейся, горючей жидкостью. Температура самовоспламенения 372°C. Температура воспламенения 20°C . Температура вспышки 8°C (в закрытом тигле), 10°C (в открытом тигле). Температурные пределы воспламенения пламени 5-42°C. Концентрационные пределы распрастранения пламени 1,8-10,4% об. Этилакрилат (ЭА) обладает общетоксичиным действием, раздражает кожу, слизистые оболочки, верхние дыхательные пути, пищеварительный тракт, при длительном контакте вызывает ожоги, при вдыхании избытка паров - отек легких; ПДК в воздухе рабочей зоны 20 мг/м3.

Технология производства этилакрилата

Основной способ получения эфиров (метил-, этил-, бутилакрилаты) - прямая этерификация с соответствующим спиртом (метанол, этанол, бутанол) в присутствии сильного кислотного катализатора, такого как серная кислота, растворимые сульфокислоты или ионообменные смолы. Возможно использование в качестве катализатора природных или синтетических цеолитов.

Синтез эфиров осуществляется периодически в нескольких параллельно работающих реакторах. Синтез проходит по следующим уравнениям реакции (на примере бутилакрилата):

основная реакция:

побочные реакции:

Количество загружаемых спирта и акриловой кислоты рассчитывается из мольного соотношения спирт/акриловая кислота и составляет от 1 до 1,5. Реакция этерификации протекает при низких температурах (до 100°С) и давлениях (от 0,05 до 0,5 мм. рт.ст.).

Так как реакция обратимая, то для увеличения степени превращения акриловой кислоты осуществляется непрерывное удаление образующейся в ходе реакции воды, пары которой отгоняются из верхней части.

1 - сборник эфира-сырца, 2 - реактор, 3 - холодильник-конденсатор, 4 - сборник реакционной воды, 5, 7, 20 - насосы, 6 - емкость для сернокислотного раствора, 8, 11 - сборник водного слоя, 9 - колонна регенерации спирта (экстракционная), 10 - промывная колонна, 12, 28 - пленочные испарители, 13, 17, 24 - выносные кубы-подогреватели к ректификационным колоннам, 14 - подогреватель флегмы, 15, 19, 25 - ректификационные колонны, 16, 18, 22, 26, 29 - холодильники-конденсаторы, 21 - дефлегматор, 23 - сборник дистиллята, 27 - сборник бутилакрилата.

Принципиальная технологическая схема производства бутилакрилата

В реактор 2 поступает исходное сырье - бутанол, акриловая кислота, инертный разбавитель (циклогексан), катализатор - серная кислота. Реакционная вода отгоняется через дистилляционную колонну (на схеме не показана), конденсируется в холодильнике 3 и через промежуточный сборник 4 поступает в экстракционную колонну 9, где происходит экстракция органической фазы - спирта, акриловой кислоты, эфира. Водный слой после экстракции спирта поступает на приготовление раствора щелочи и используется при щелочной промывке эфира в колонне 10. Эфир-сырец после отделения сернокислотного слоя в сепараторе поступает на щелочную промывку в колонну 10 и далее в систему ректификации. В первой колонне ректификации 15 от эфира отделяются растворитель и вода. Кубовые остатки первой колонны поступают во вторую колонну ректификации 19, где происходит очистка эфира от остаточного растворителя и спирта. Дистиллят поступает в сборник бутанола, кубовые из колонны 19 - в колонну ректификации готового продукта 25. Готовый эфир из верхней части колонны 25 через холодильник-конденсатор 26 поступает в сборник 27. Кубовые из колонны 25 подают на сжигание или выделение летучих органических соединений в испаритель 28.

Принципиальная технологическая схема производства метилакрилата или этилакрилата.

1 - реактор, 2, 5, 6 - колонны выделения эфира, 3 -  экстрактор, 4 - колонна регенерации экстрагента.

Основные производители эфиров акриловой кислоты

Основные производители эфиров акриловой кислоты в мире:

- Газпром Нефтехим Салават (Россия)

- ОАО «Акрилат» (Россия)

- АО "СИБУР-Нефтехим"  (Россия)

- CNOOC (Китай)

- Shenyang Chemical (Китай)

- Wanhua Chemical (Китай)

- Handsome Chemical (Китай)

- Sasol (Южная Африка)

- TOAGOSEI (Япония)

- Arkema (Франция)

- LG Chem (Южная Корея)

- Hongxin Chemical (Китай)

- Mitsubishi Chemical (Япония)

- NIPPON SHOKUBAI (Япония)

- KAITAI (Китай)

- BASF (Германия)

- Jurong Group (Сингапур)