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化学名称: 丙烯酸-2-羧乙基酯
常用名: β-CEA, 羧乙基丙烯酸酯
CAS号: 24615-84-7
关键特性: 双官能团(乙烯基 + 羧基)、低酸值、高反应活性、强极性。
分子式: C6H8O4
结构式: CH2=CH-C(O)-O-CH2-CH2-COOH
CH2=CH-: 丙烯酸酯部分,提供参与自由基聚合反应的双键,可以与丙烯酸酯、苯乙烯、醋酸乙烯酯等多种单体共聚。
-COOH: 羧基部分,提供酸性、极性以及后续反应能力(如交联、中和成盐)。
“低酸值改性”的意义:
标准β-CEA 由于含有羧基,本身具有一定的酸值。但如果生产工艺控制不当或储存不善,可能会发生部分水解或含有残余的丙烯酸,导致酸值过高。
高酸值会带来问题:
储存不稳定: 容易自聚,发生凝胶化。
催化副作用: 在某些聚合反应(如需要特定pH条件的乳液聚合)中,过高的酸度可能影响催化剂的效率或引发副反应。
腐蚀设备: 对金属设备和容器有更强的腐蚀性。
“低酸值改性”产品通过精制纯化,确保了酸值低且稳定,这意味着:
更长的保质期和更佳的储存稳定性。
在配方中具有更可预测的反应行为。
对设备的腐蚀性更小。
附着力促进: 其强极性的羧基可以与金属、玻璃、无机填料等基材表面产生强大的相互作用(如氢键、配位键),从而显著提高涂层、胶粘剂等对难粘基材的附着力。
内交联点: 在聚合物链中引入羧基后,可以通过加入金属氧化物(如氧化锌)、环氧树脂、氮丙啶或三聚氰胺甲醛树脂等交联剂,与羧基反应形成三维网络结构。这能极大地提升产品的耐化学品性、耐溶剂性、耐热性、硬度及力学强度。
改善分散性与稳定性: 在水性体系中,羧基可以被碱(如氨水、有机胺)中和,形成羧酸盐,使聚合物具有水溶性或水分散性,是制备水性丙烯酸树脂、碱溶性树脂的关键单体。
提供反应位点: 羧基可以作为进一步的化学修饰位点,接上其他功能性基团。
调节亲水/疏水平衡: 羧基是强亲水基团,它的引入可以调节树脂的亲水性和润湿性。
β-CEA作为一种关键的功能性单体,其应用遍布各个需要高性能表现的领域。
水性涂料:
作用: 作为亲水单体,参与乳液共聚,赋予乳液碱增稠特性。在中和后,羧基电离,通过静电斥力使聚合物链伸展,导致粘度显著上升,便于调整流平性和防流挂性。
应用: 高性能建筑乳液、工业水性烤漆、水性木器漆。
溶剂型涂料:
作用: 主要作为附着力促进剂和交联位点。
应用: 用于卷材涂料、罐头涂料、金属底漆等,提供优异的附着力、硬度和耐性。
UV固化涂料:
作用: 作为反应性稀释剂和附着力促进单体。
应用: 用于塑料(PET, PC等)、金属表面的UV涂料和油墨,解决附着力难题。
压敏胶:
作用: 提供对极性基材(如不锈钢、玻璃)的内聚强度和附着力。羧基可与金属离子配位,增强粘性。
应用: 高性能丙烯酸酯压敏胶带、标签。
结构胶和复合胶:
作用: 通过交联反应大幅提高胶粘剂的耐热性、耐水解性和抗蠕变性。
作用: 作为活性单体用于制备纺织涂层、印花粘合剂和整理剂。
机理: 共聚后,羧基可以与外交联剂(如碳化二亚胺、环氧类)反应,形成耐水洗、耐干洗的耐久性薄膜。
应用: 防水透湿涂层、仿麂皮绒整理、抗静电整理等。
作用: 作为相容剂和加工助剂。
机理: 在共聚物中,β-CEA的羧基可以与填料(如碳酸钙、滑石粉)或其他极性聚合物(如尼龙)相互作用,改善界面相容性,提高复合材料的力学性能。
石油开采: 用作钻井泥浆处理剂的单体,提高其耐温抗盐性能。
水处理: 作为制备絮凝剂的单体之一。
双重反应性: 同时参与聚合和交联。
卓越的附着力: 解决多种基材的粘接难题。
性能可调: 通过交联度设计,可精确控制最终产品的性能。
环保兼容: 是制备高性能水性体系的关键原料。
低酸值优势: 稳定性好,兼容性广,更易于处理和储存。
危险性: 通常含有阻聚剂(如MEHQ)以防止自聚。对皮肤和眼睛有刺激性,可能引起过敏。
储存: 应密封、避光保存于阴凉、干燥、通风处,远离热源和火源。
操作: 操作时必须佩戴适当的个人防护装备。