банер_на_страницата

Синтез на реактивни разредители (разредители, втвърдяващи се чрез UV лъчи със свободни радикали)

Методите за синтез на акрилатни реактивни разредители включват предимно директна естерификация, трансестерификация, метод с киселинен хлорид, фазов трансферен катализ и адиционна естерификация. По-голямата част обаче се произвеждат чрез директна естерификация.

(1) Директна естерификация

CH₂=CHCOOH + ROH -катализатор→ CH₂=CHCOOR + H2O

  Често използваните катализатори за директна естерификация включват концентрирана сярна киселина, p-толуенсулфонова киселина и метансулфонова киселина. Използването на концентрирана сярна киселина като катализатор за естерификация често предизвиква странични реакции като дехидратация, окисление и самоестерификация на реагентите. Това генерира различни странични продукти, усложнява пречистването на продукта и възстановяването на суровините, нарушава процесите на последваща обработка и компрометира качеството на продукта, като същевременно корозира оборудването. Следователно, PTSA се използва предимно в съвременното промишлено производство поради своите предимства, включително ниски изисквания за дозиране, ниски реакционни температури, високи скорости на превръщане и превъзходно качество на продукта. След завършване на реакцията катализаторът може лесно да се отдели от продукта, което опростява работния процес. Водата, генерирана по време на реакцията на естерификация, се отстранява с помощта на азеотропен увличащ агент (дехидратиращ агент). Често срещаните увличащи агенти включват бензен, толуен, ксилен, циклохексан и n-хептан, които образуват азеотропи с реакционната вода, за да я отнесат. Алканите са скъпи и силно летливи; ксиленът има висока точка на кипене; бензенът има относително ниска точка на кипене и висока летливост, което го прави труден за възстановяване, и проявява висока токсичност. Следователно, толуенът обикновено се предпочита като увличащ агент. Толуенът има точка на кипене 110°C и азеотропна точка на кипене вода-толуен от 84°C; той кондензира лесно по време на вакуумна дестилация на разтворителя, което осигурява висок процент на възстановяване, по-ниска токсичност от бензена и относително икономична цена. Въпреки това, през последните години регулаторните ограничения върху разтворителите от бензеновата серия в покрития, мастила и лепила накараха много производители да премахнат толуена в полза на увличащи агенти на базата на алкани. Инхибиторите на полимеризацията трябва да се въвеждат по време на процеса на естерификация, за да се предотврати преждевременната полимеризация на мономера на акриловата киселина и получения акрилатен продукт. Често използваните инхибитори включват фенолни съединения (като хидрохинон [HQ] и трет-бутилхидрохинон [TBHQ]), аминови съединения (като фенотиазин и p-фенилендиамин) и медни координационни комплекси (като меден диметилдиетилдитиокарбамат и меден дибутилдитиокарбамат), прилагани поотделно или като смесена формула. За висши алкилови акрилати може да се използва естерификация на стопилка. Този метод елиминира необходимостта от увличащ агент и намалява необходимата доза катализатори и инхибитори. След обратен хладник при 110–120°C се извършва дехидратация и нереагиралата акрилова киселина и остатъчната вода се отстраняват чрез вакуумна дестилация, което води до получаване на висши алкилови акрилати с висока чистота и високи добиви.

(2) Трансестерификация

CH₂=CHCOOCH₃ + ROH → CH₂=CHCOOR + CH₃OH

  При получаване на висши алкилови акрилати или функционални акрилати чрез трансестерификация, метиловият акрилат обикновено се избира като изходен материал за нисш алкилов естер. Поради ниската му точка на кипене (80°C), естерификацията трябва да се проведе при по-ниски температури, което удължава времето за реакция. Освен това, страничният продукт метанол образува азеотроп с метиловият акрилат (точка на кипене 62–63°C), който отнася реагента метиловият акрилат и следователно намалява добива на целевия висш естер. Метиловият акрилат и висшите акрилати са силно склонни към съполимеризация и хомополимеризация, което допълнително намалява добива на висшите акрилати; по този начин често се изискват повишени дози инхибитори. Поради съображения за цена и сложност на последващата обработка, този метод вече не се използва търговски за синтеза на висши алкилови акрилати и функционални акрилати.

(3) Метод с киселинен хлорид

CH₂=CHCOOH + SOCl₂ → CH₂=CHCOCl + HCl + CO₂

CH₂=CHCOCl + ROH → CH₂=CHCOOR + HCl

  Този метод първо реагира акрилова киселина с тионилхлорид, за да се синтезира акрилоилхлорид, който след това претърпява реакция на естерификация с алкохол. Не се изискват катализатори или увличащи агенти. Тъй като реакцията протича при ниски температури, се избягва и добавянето на инхибитори на полимеризацията. Естерификацията протича почти количествено, което води до изключителна чистота на продукта. Това обаче е двуетапен процес с високи производствени разходи. Реакцията генерира значителни обеми газове HCl и SO₂, което изисква многостепенни системи за промиване с разредени алкални разтвори и вода за абсорбция.

(4) Фазово-преходна катализа (ФПК)

2CH₂=CH3|C-COOH + Na₂CO3 → 2CH₂=CH3|C-COONa + CO₂ + H₂O

CH₂=CH3|C-COONa + ClCH2-CH2O → CH₂=CH3|C-COOCH₂-CH₂O + NaCl

  Натриевият метакрилат съществува като твърдо вещество, докато епихлорохидринът е течност. При липса на катализатор, реакцията между тях е много бавна, което налага използването на фазов трансферен катализатор (PTC). Подходящите фазов трансферни катализатори включват кватернерни амониеви соли, кватернерни фосфониеви соли и коронни етери. Кватернерните амониеви соли са най-разпространени, като цетилтриметиламониев хлорид (CTAC), бензилтриметиламониев хлорид (BTMAC) и тетраметиламониев хлорид (TMAC). Наличието на влага в реакционната система предизвиква странични реакции; следователно, за да се оптимизира добива, както суровините, така и реакционната система трябва да се поддържат строго безводни и сухи.

(5) Присъединителна естерификация

CH₂=R₁|C-COOH + CH₂-CH₂O-R₂ → CH₂=R₁|C-COO-CH₂-OH|CH₂-R₂

  Чрез директно въвеждане на етиленов оксид или пропиленов оксид в (мет)акрилова киселина в присъствието на катализатор, се осъществява естерификация с отваряне на пръстена, синтезирайки хидрокси(мет)акрилати (като HEA, HEMA, HPA или HPMA). синтез-на-реактивни-разредители


Време на публикуване: 10 юни 2026 г.