丙烯酸丁酯的应用

【背景及概述】^[1][2][3]

丙烯酸丁酯为无色液体。 相对分子质量128.17。相对密度0.8898。熔点 -64.6℃。沸点146～148℃、84～86℃ (13.466×103Pa)、59℃(3.333×103Pa)、39℃ (1.333×103Pa)、35℃(1.067×103Pa)。折射率1.4185。闪点49℃。微溶于水(20℃时0.14、40℃ 时0.12)，溶于乙醇、乙醚和丙酮。与水可组成共沸物。含本品60%，共沸点94.5℃。大鼠经口 LD503730mg/kg。丙烯酸丁酯主要用于制作纤维、橡胶、塑料的高分子单体。有机工业用于制造黏合剂、乳化剂和用作有机合成中间体。造纸工业用于制造纸张增强剂。涂料工业用于制造丙烯酸酯涂料。丙烯酸丁酯(丙烯酸丁酯)是丙烯酸酯类中最重要的品种，现有连续性生产工 艺中，直接酯化法制丙烯酸丁酯为现阶段国际上的主要生产方法，其主要工艺流程为：原料 丙烯酸和正丁醇在二个串联反应器内进行酯化反应，采用有机酸作催化剂，且采取边反应 边脱水的方法，以使可逆的酯化平衡反应尽量向丁酯生成方向进行。反应器排出的丙烯酸 丁酯粗产品进入萃取塔、洗涤塔，去除物料中的催化剂、多余的丙烯酸，碱洗液进入醇回收 塔，回收正丁醇；水洗后物料依次进入醇拔头塔、酯提纯塔，去除残留的正丁醇、水和重组份 后，得到丙烯酸丁酯产品。该反应在 存在催化剂高温下进行。一般在反应进行期间除去作为联产物的水以推 动反应更有利丙烯酸丁酯生成。在进行这种反应中，原料中的杂质和副 反应产生副产物，副产物必须要从丙烯酸丁酯中除去。

【制备】^[3][4] 

方法1：一种丙烯酸丁酯粗产品的纯化方法，包括如下步骤：

1）萃取：以水作萃取剂，将酯化反应得到的丙烯酸丁酯粗产品与萃取剂进行连续 逆流萃取；丙烯酸丁酯粗产品中的有机酸催化剂进入水相，丙烯酸丁酯及副产物进入萃余 有机相，分离，萃余有机相连续地进入静态混合器；

2）混合及中和：液碱连续地进入静态混合器，与萃余有机相连续充分混合，进行中 和反应，除去副产物中的有机酸类物质，得到反应混合物料，pH为9～12；

3）洗涤、回收：步骤2)中的反应混合物料进入洗涤塔，进行洗涤，反应混合物料中 的丙烯酸丁酯及除去有机酸类物质的副产物从洗涤塔上部流出，中和反应产生的盐及溶于 水的杂质从洗涤塔塔底流出，回收塔底液中的有机成分；

4）分离、提纯：丙烯酸丁酯及除去有机酸类物质的副产物经过蒸馏，脱除其中的轻组分及重组分，得到丙烯酸丁酯产品。

方法2：一种裂解丙烯酸丁酯重组分重新生成丙烯酸丁酯的方法，采用新型固体酸催化剂，裂解反应和酯化反应在同一反应釜内进行，避免了传统工艺流程复杂，裂解率低、副产物多、催化剂腐蚀性强、反应条件苛刻等问题，具有生产成本低、节能环保、产物易分离，催化剂可回收利用等优势。技术方案如下：以丙烯酸丁酯副产重组分（主要含有β-丁氧基丙酸丁酯，简称BPB）、丙烯酸(AA)和水为反应原料，采用固体酸催化剂，在一定反应温度下，直接进行一步裂解反应和酯化反应，合成丙烯酸丁酯。

【应用】^[5][6]

丙烯酸丁酯系通用丙烯酸酯中应用较活跃的品种，是反应性强的软单体，可与多种硬单体（羟烷基、缩水甘油基、甲基酰胺）产生交联、共聚与接校，形成乳液，水溶共聚等多种聚合物，并能制备塑性与交联型聚合物 从而得到在粘性、硬度、耐久性，玻璃化温度等特征不同的众多产品。丙烯酸丁酯是应用耗量高的重要中间体，在涂料纺织胶牯剂塑料合成纤维、洗涤剂、高吸水性材料，化工助剂（分散、絮凝、增稠等）、合成橡胶等行业使用极广泛.尤其做MMA及MBS树脂改性剂在国外倍受注目。

1.丙烯酸丁酯在胶粘剂行业应用

喷胶棉用丙烯酸丁酯胶牯剂、丙烯酸丁酯乳液压敏胶及胶带静电植绒用丙烯酸胶牯剂皆用丙烯酸丁酯为原料。国外压敏胶粘剂以年均8～10％ 速率增长，其主要应用于纸布、非织造布、PE、PVC、OPP等涂布，使用在汽车 仪器电子、摄影彩扩、电工等行业。丙烯酸丁酯 在胶粘剂制造上有实用进展中科院化学所科研者以甲基丙烯酸环氧丙酯、丙烯酸丁酯、MlVlA、2 EHA为原料，实现将交联单体共聚引人到丙烯酸酯主链结构中，并用二芳基碘鼢六氟锑酸盐在uv激发下引发环氧基交联，制得综合性能优良的单组分紫外光交联丙烯酸压敏胶牯剂，该项开发实用而有效，制品使用寿命长、涂布后性能稳定 。丙烯酸丁酯 在原料配方中起一定作用为改良离聚体合成工艺，华中理工大学的科研人员采用单种引发剂和十二烷基硫酸钠为乳化剂，台成出性能稳定的P（MMA-丙烯酸丁酯 AA Na）离聚体胶牯剂。丙烯酸丁酯系其中的组分之一。该胶牯剂系较新颖的品种，国内少见报道 除上述较典型实例外，在VAC-丙烯酸丁酯共聚乳液型高速卷烟粘接剂，VAC/丙烯酸丁酯/AN/AA 四元共聚乳液、丙烯酸酯乳液型纸塑复合胶等新产品研制中丙烯酸丁酯皆为主组分

2.丙烯酸丁酯在合成橡胶工业的应用进展

在橡胶工业丙烯酸丁酯亦为重要原料之一，尤其制备新型共聚物经常选丙烯酸丁酯为组分。北京化工大学研究者在乙酸丁酯/二甲苯质量比1：1，过氧化苯甲酰为1％，苯乙烯/丙烯酸丁酯+丙烯酸羟乙酯质量比为62：38，当反应温度控制133℃ 时，获得转化率达95 3％。[n]为0.16dL/g的St-丙烯酸丁酯-HEA共聚物。其在引发下可与TDI在RT下交联。所获AA酯与PU共聚物综合性能优良，且在分子设计上有较强实用选择性，尤其是St-丙烯酸丁酯- HI 三元共聚物合成及与TDI交联的研究国内外报道罕见，故有突出意义。丙烯酸丁酯作为原料组分在该项研究中担当较重要角色。

3.在涂料工业的应用

在自干型丙烯酸改性醇酸树脂的研究中，选丙烯酸丁酯作为活性丙烯酸酯树脂配方组分，加人丙烯酸丁酯目的为降低玻璃化温度，并改善涂层的柔韧性。制得粘度< 100s固含量50％，酸值13～15mgKOH/g的活性丙烯酸树脂。该树脂为醇酸产品改性的关键之一。该成果为制备耐油，快干性及高硬度，耐候性优良漆创造了条件 丙烯酸丁酯在涂料油漆工业用于制备多效能多用途高质量产品中是使用频繁的有效组分，如建筑、汽车、家电用特殊漆料研制不可缺少丙烯酸丁酯。

【主要参考资料】

[1] 实用精细化工辞典

[2] 何芳羔;V·朱尔卡C.精制丙烯酸丁酯的方法.CN97182208.5 ，申请日1997-05-27 

[3] 张兴兴;范昌海;贾红军;陈玉丰;杨卫东;向永前;屠亚一种丙烯酸丁酯粗产品的纯化方法. CN201510170921.7，申请日 2015-04-13

[4] 徐彦龙;常林;葛飞;王亚辉;陈俊;张宏科.一种裂解丙烯酸丁酯重组分生成丙烯酸丁酯的方法.  CN201710195887.8 ，申请日2017-03-29

[5] 张铁成, 单国荣, 黄志明, 等. 阳离子交换树脂催化合成丙烯酸丁酯[J]. 精细石油化工, 2003 (1): 25-28.

[6] 王沛熹, 姜迎春. 丙烯酸丁酯的制备及市场[J]. 丙烯酸化工与应用, 2000, 13(3): 17-21.