丙烯酸酯的应用和介绍

背景及概述^{【1】【2】}

丙烯酸酯是丙烯酸及其同系物酯类的总称，化学通式为CH₂=CHCOOR。丙烯酸的分子式为(CH2=CHCOOH)，羰基中的H键可被1―18个碳原子的烷基取代，也可以为各种官能团的结构，统称为丙烯酸酯，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（简称辛酯）为通用丙烯酸酯。

分子结构中含有半共轭的碳碳双键和活泼的羧基及其衍生的官能团，通过分子化学结构可知碳碳双键能自聚或者和其他单体共聚，酯基容易发生水解或酯交换等反应。丙烯酸酯化学性质活泼，是制造胶粘剂、合成树脂、特种橡胶和塑料的单体，是高分子化合物的基本反应单体和化工有机原料。

化学性质

纯品为白色针状结晶。难溶于水和一般有机溶剂,能溶于热乙醇中,稍溶于热水中,易溶于稀酸、稀碱水溶液。在酸碱中稳定。

丙烯酸酯的应用^{【3】【4】【5】}

丙烯酸酯类由于具有不同优良特性及较大的市场需求，应用范围比较广泛。随着世界各地区的辐射固化、纺织业、粘合剂、涂料以及其他工业领域和环境保护的需要，各种不同功能性丙烯酸酯的发展不断延伸。

（1）纺织

丙烯酸酯乳液聚合物因制备过程中原料配比、加工方式等差异，具有各种不同的性能和用途，在纺织业应用比较广泛，有非常特殊的地位。

丙烯酸酯乳液类在涂料印花方面主要用作增稠剂和织物胶黏剂。国内应用较多的是低温固化织物胶黏剂，其主要成份为丙烯酸酯与乙烯基单体的共聚物。这种含有自交联基团的织物胶黏剂对涂料和纤维的粘附力强，产品具有较好的牢度。胶黏剂的流动性好，具有广泛的可变性。在浆料生产中，国内外常用纺织经纱上浆浆料主要有聚丙烯酸酸酯及其共聚物类和聚乙烯醇类。从使用性能上对比可知，合成聚乙烯醇类是首选浆料，但是这种浆料易造成环境污染，同时存在上浆时结浆皮、难分绞等缺点。西欧一些国家已严令禁止聚乙烯醇浆料的生产与销售，中国纺织行业协会也提出少用这类浆料，因此迫切需要寻找能替代聚乙烯醇浆料的环保浆料，目前看来丙烯酸酯类是最合适的替代品，它可以很好的与天然淀粉合理搭配满足大多数产品的上浆要求。随着经济的快速发展，国内外对丙烯酸酯的需求逐年增加，其在纺织行业的应用将处于强势状态。

（2）粘合剂

聚丙烯酸酯类粘合剂是丙烯酸酯应用比较多的领域之一，具有粘结范围广、低毒、耐候且配方简单、价格低等优点，但是耐温性差，有热塑性。丙烯酸酯胶黏剂按应用方法可分为厌氧胶、压敏胶、顺干胶和二液瞬时胶等。

（3）涂料

丙烯酸酯涂料是一种综合性能全、种类多、形态丰富的可交联的新型热固性材料，具有绿色无公害、力学性能、耐化学性和保光保色特点。近几年来，丙烯酸酯涂料的消费量已远远超过醇酸涂料。丙烯酸酯涂料的用途有三个方面：建筑涂料、原装设备涂料(OEM)和专用涂料。

（4）其他应用

酸酯类在造纸行业中用作纸张增强剂和纸品胶黏剂，可以很好地提高纸张强度、粘结性和机械稳定性。丙烯酸及其酯聚合物在皮革生产过程中，为提高皮革质量主要是用作表面活性剂、皮革涂饰剂、填充剂、防污剂等。丙烯酸酯聚合物在石油和天然气的采油、集输、水质处理等过程中是必不可少的油田化学品，主要用作降凝剂、原油破乳剂、阻垢剂、水质稳定剂等。

合成方法^【6】

丙烯酸及其酯类是用途广泛的重要单体，它是塑料、橡胶、油漆、涂料、粘合剂及精细化工产品的重要原料，利用它可制得一系列高分子材料。目前生产丙烯酸的方法有两种：一是用丙烯腈水解法，二是用丙烯氧化法，我国目前主要采用第二种。

其反应原理如下：

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。丙烯氧化法分两步进行，步合成丙烯醛，第二步氧化丙烯醛制得丙烯酸。近年来发展了丙烯一步法氧化后制得丙烯酸。一步法合成丙烯酸反应所用催化剂，是由Mo-Bi-Fe-P化合物和Co-Sn-Mo-Fe的金属化合物，反应温度为249～435℃，反应压力为10atm或常压，丙烯酸的收率为50％～60％，副产物为丙烯醛，生产工艺流程如下图所示。制得的丙烯酸同醇类继续反应，即可制得丙烯酸酯的系列产品。

市场分析^【7】

丙烯酸酯是附加值很高的石油化工深加工产品。下表为2012--2015年全球丙烯酸及丙烯酸酯新增产能统计资料。

我国近年丙烯酸及丙烯酸酯的产能发展极其迅速．2011年起国内迎来一个装置建设的高峰期。截至2011年末．我国CAA产能已经达到123.7万t／a，AE产能达到141.6万t／a。下表为2011年我国丙烯酸及丙烯酸酯的生产能力及产量。

随着我国经济的发展．丙烯酸及酯的需求量还将进一步增加。预计今后国内需求还将保持高速增长态势。欧洲、北美与日本等地区是主要的丙烯酸酯开发及消费区域，2011年上述地区的市场消费总额占全球的80%以上。国外丙烯酸酯技术发展较早，目前生产工艺比较成熟，我国丙烯酸酯的生产能力和产品质量与国外水平相比还有一定差距。近几年来国内生产商正逐步扩大丙烯酸及其酯产量，上海的华谊丙烯酸厂于早期建成3万吨/年丙烯酸及酯项目后，扩大建设6万吨/年的项目，沈阳化工集团已建成13万吨/年项目。据预测，国内丙烯酸以每年10. 5%的速度快速增长，中国已成为全球丙烯酸及其酯增长速度最快的地区。

参考文献

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