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低酸值改性丙烯酸-2-羧乙酯(低酸值羧乙基丙烯酸酯) β-CEA (CAS:24615-84-7)

时间:2025-10-27    阅读:
β-CEA 是一种非常重要的反应性功能性单体。它的核心特征是在同一个分子中同时包含一个聚合性的丙烯酰氧基 和一个酸性的羧基。您提到的“低酸值改性”是指通过特殊的合成或后处理工艺,使其酸值控制在较低水平,这为其带来了更优异的储存稳定性和更广泛的应用兼容性。
  • 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。


化学结构与特性

  1. 分子式: C6H8O4

  2. 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)。

  3. “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


主要特性与功能

  1. 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。

  2. 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

  3. 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。

  4. 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。

  5. 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。


主要应用领域

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。

1. 涂料工业

  • 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。

2. 胶粘剂与密封剂

  • 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。

3. 纺织工业

  • 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。

4. 塑料改性

  • 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。

5. 其他领域

  • 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。


优势总结

  • 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。

安全与储存

  • 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。

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