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化学名称: 3-烯丙氧基-2-羟基-1-丙磺酸钠盐 (或 烯丙氧基羟丙基磺酸钠)
商品名: SIPOMER® COPS-1 (索尔维公司旗下专用化学品品牌)
CAS 号: 52556-42-0
分子式: C6H11O5SNa
结构式: CH2=CH-CH2-O-CH2-CH(OH)-CH2-SO3Na
供应商: 索尔维 (Solvay)
SIPOMER® COPS-1 是一种多功能、高反应性的磺酸基烯丙基单体。其分子结构包含三个关键功能单元,使其在聚合反应和最终聚合物性能中发挥独特作用:
烯丙基双键 (CH2=CH-CH2-O-)
科学依据: 该部分提供一个可参与自由基聚合的碳-碳双键。与丙烯酸酯类双键相比,烯丙基双键的聚合活性相对较低,但这赋予了其特殊的共聚行为——它不易均聚,但能很好地与醋酸乙烯酯、丙烯酸酯、苯乙烯、氯乙烯等单体进行共聚。这使得COPS-1可以沿着聚合物主链均匀分布,而不是形成长的均聚链段。
羟基 (-CH(OH)-)
科学依据: 羟基是一个极性基团,能够:
提高亲水性: 增强聚合物整体的亲水性和水合能力。
提供潜在交联点: 在适当的条件下(如与异氰酸酯、三聚氰胺树脂或某些金属盐反应),羟基可以作为后交联位点,有助于提高涂膜的耐水性、耐溶剂性和机械强度。
改善润湿性: 有助于降低表面张力,提高对多种基材的润湿能力。
磺酸基钠盐 (-SO3Na)
科学依据: 磺酸基是一个强极性、强亲水性的离子基团。与羧酸基(-COOH)不同,磺酸基在广泛的pH范围内都能保持完全电离状态。
永久电荷稳定性: 磺酸基提供的负电荷通过静电排斥作用,为乳液或分散体系提供卓越的机械稳定性和化学稳定性(对电解质、pH变化、温度变化不敏感)。
强亲水性: 确保聚合物具有很高的亲水性和吸湿性。
离子导电性: 在某些应用中可赋予材料离子导电性。
高纯度与稳定性: 索尔维严格控制产品质量,确保高纯度和批次间一致性,并含有适当的阻聚剂以保障储存稳定性。
多功能性: 单一分子同时提供共聚反应性(烯丙基)、亲水性(羟基和磺酸基) 和永久电荷稳定性(磺酸基),简化了配方设计。
卓越的稳定性: 与羧酸型单体不同,COPS-1中的磺酸基不依赖pH值来维持电荷,因此在酸碱环境中都能提供稳定的乳化/分散效果。
基于其独特的分子结构,SIPOMER® COPS-1 主要用作反应型表面活性剂(可聚合乳化剂)和功能改性单体:
乳液聚合中的反应型乳化剂 (核心应用)
科学依据: 在传统的乳液聚合中,小分子乳化剂会物理吸附在乳胶粒表面,最终成品中残留的乳化剂会迁移至表面,导致耐水性下降、附着力变差、起泡等问题。
COPS-1的作用: 作为反应型乳化剂,COPS-1通过其烯丙基双键共聚到聚合物链上,成为聚合物本体的一部分。
优点: 从根本上解决了乳化剂迁移问题,显著提高乳液的稳定性(机械稳定性、冻融稳定性、电解质稳定性)和最终涂膜的耐水性、附着力、光泽度。
高性能水性聚合物
建筑涂料与胶粘剂: 用于制备具有优异耐水性和耐擦洗性的苯丙、纯丙或醋丙乳液。
压敏胶: 改善对极性基材(如纸张、织物、金属)的粘接力,同时提高乳液稳定性。
纺织化学品: 用作纺织浆料、涂层剂或印花粘合剂的功能性单体,提高对纤维的附着力和耐水性。
特殊功能材料
油田化学品: 由于其出色的耐温、耐盐性能,可用于合成钻井液处理剂、驱油聚合物等,在苛刻条件下保持流体性能。
水处理剂: 作为共聚单体合成阻垢分散剂,磺酸基团能有效分散颗粒物并抑制钙、镁等垢的沉积。
| 特性 | SIPOMER® COPS-1 (磺酸型) | SIPOMER® BCEA (羧酸型) |
|---|---|---|
| 离子特性 | 强酸/强碱盐,在pH 2-12范围内始终电离 | 弱酸,其电离程度依赖pH值(pH > pKa时电离) |
| 亲水性来源 | 永久电荷和磺酸基 | pH依赖的羧酸盐形式 |
| 稳定性贡献 | 优异的耐电解质、耐酸碱、耐冻融稳定性 | 在酸性条件下稳定性下降(羧基质子化,乳液易破乳) |
| 主要功能 | 反应型乳化剂,提供永久稳定性 | 附着力促进剂,提供反应性交联点 |
| 聚合活性 | 烯丙基双键,主要参与共聚,不易均聚 | 丙烯酸酯双键,聚合活性高 |
一般安全性: 通常认为刺激性较低,但仍建议采取常规化学品防护措施,避免直接接触皮肤和眼睛。
储存: 应储存在阴凉、干燥、通风良好的环境中,避免高温和阳光直射。开封后需密封保存以防止污染和水分挥发。
相容性: 作为一种盐溶液,需注意与其他配方组分(特别是高价金属离子)的相容性,以防发生盐析或沉淀。
详细指引: 必须严格遵守索尔维官方提供的产品安全数据表(SDS)中的具体指导。
索尔维的 SIPOMER® COPS-1 (3-烯丙氧基-2-羟基-1-丙磺酸钠盐, CAS 52556-42-0) 是一款高性能的磺酸基烯丙基功能单体。其分子结构中兼具可共聚的烯丙基双键、提供潜在交联点的羟基以及提供永久电荷的强亲水性磺酸基钠盐。
这使其成为乳液聚合中理想的高效反应型乳化剂,能够将亲水性和电荷稳定性永久地锚定在聚合物链上,从根本上克服传统表面活性剂带来的涂膜耐水性差、附着力低等问题。同时,它也广泛用于需要优异化学稳定性(耐盐、耐酸碱)和亲水性的特种聚合物合成中,如高性能涂料、胶粘剂、油田化学品和水处理剂。通过使用SIPOMER® COPS-1,配方师可以开发出性能更稳定、更耐久且环保的先进材料体系。