banner_stránky

Syntéza reaktivních ředidel (ředidla vytvrditelná volnými radikály UV zářením)

Syntetické metody pro akrylátová reaktivní ředidla zahrnují především přímou esterifikaci, transesterifikaci, metodu s chloridem kyseliny, katalýzu fázového přenosu a adiční esterifikaci. Většina se však vyrábí přímou esterifikací.

(1) Přímá esterifikace

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

  Mezi běžně používané katalyzátory pro přímou esterifikaci patří koncentrovaná kyselina sírová, kyselina p-toluensulfonová a kyselina methansulfonová. Použití koncentrované kyseliny sírové jako esterifikačního katalyzátoru často spouští vedlejší reakce, jako je dehydratace, oxidace a samoesterifikace reaktantů. To vytváří různé vedlejší produkty, komplikuje čištění produktu a regeneraci surovin, narušuje procesy následné úpravy a snižuje kvalitu produktu, protože způsobuje korozi zařízení. V důsledku toho se PTSA v současné průmyslové výrobě převážně používá díky svým výhodám, mezi které patří nízké požadavky na dávkování, nízké reakční teploty, vysoké míry konverze a vynikající kvalita produktu. Po dokončení reakce lze katalyzátor snadno oddělit od produktu, což zjednodušuje pracovní postup. Voda vznikající během esterifikační reakce se odstraňuje pomocí azeotropního unášeče (dehydratačního činidla). Mezi běžné unášeče patří benzen, toluen, xylen, cyklohexan a n-heptan, které s reakční vodou tvoří azeotropy a odvádějí ji pryč. Alkany jsou drahé a vysoce těkavé; xylen má vysoký bod varu; benzen má relativně nízký bod varu a vysokou těkavost, což ztěžuje jeho regeneraci, a vykazuje vysokou toxicitu. Proto se jako unášeč obecně preferuje toluen. Toluen má bod varu 110 °C a azeotropní bod varu vody a toluenu 84 °C; snadno kondenzuje během vakuové destilace při stripování rozpouštědla, což zajišťuje vysokou míru regenerace, nižší toxicitu než benzen a relativně ekonomické náklady. V posledních letech však regulační omezení týkající se rozpouštědel benzenové řady v nátěrech, inkoustech a lepidlech přiměla mnoho výrobců k postupnému vyřazení toluenu ve prospěch unášečů na bázi alkanů. Inhibitory polymerace musí být zavedeny během esterifikačního procesu, aby se zabránilo předčasné polymeraci monomeru kyseliny akrylové a výsledného akrylátového produktu. Mezi běžně používané inhibitory patří fenolové sloučeniny (jako je hydrochinon [HQ] a terc-butylhydrochinon [TBHQ]), aminové sloučeniny (jako je fenothiazin a p-fenylendiamin) a koordinační komplexy mědi (jako je dimethyldiethyldithiokarbamát mědi a dibutyldithiokarbamát mědi), aplikované buď jednotlivě, nebo jako směs. Pro vyšší alkylakryláty lze použít esterifikaci taveniny. Tato metoda eliminuje potřebu unášecího činidla a snižuje potřebné dávkování katalyzátorů a inhibitorů. Po refluxní reakci při 110–120 °C se provede dehydratace a nezreagovaná kyselina akrylová a zbytková voda se nakonec odstraní vakuovou destilací, čímž se získají vyšší alkylakryláty s vysokou čistotou a vysokými výtěžky.

(2) Transesterifikace

CH₂=CHCOOCH₃ + ROH → CH₂=CHCOOR + CH₃OH

  Při přípravě vyšších alkylakrylátů nebo funkčních akrylátů transesterifikací se jako výchozí materiál pro nižší alkylester obvykle volí methylakrylát. Vzhledem k jeho nízkému bodu varu (80 °C) musí být esterifikace prováděna při nižších teplotách, což prodlužuje reakční dobu. Kromě toho, vedlejší produkt methanol tvoří s methylakrylátem azeotrop (bod varu 62–63 °C), který odnáší reaktant methylakrylát a následně snižuje výtěžek cílového vyššího esteru. Methylakrylát a vyšší akryláty jsou vysoce náchylné ke kopolymeraci a homopolymeraci, což dále snižuje výtěžek vyšších akrylátů; proto jsou často nutné zvýšené dávky inhibitorů. Vzhledem k nákladovým aspektům a složitosti následného zpracování se tato metoda již komerčně nepoužívá pro syntézu vyšších alkylakrylátů a funkčních akrylátů.

(3) Metoda s chloridem kyseliny

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

CH₂=CHCOCl + ROH → CH₂=CHCOOR + HCl

  Tato metoda nejprve reaguje kyselinu akrylovou s thionylchloridem za vzniku akryloylchloridu, který poté podléhá esterifikační reakci s alkoholem. Nevyžaduje žádné katalyzátory ani unášecí látky. Protože reakce probíhá při nízkých teplotách, je také zabráněno přidávání inhibitorů polymerace. Esterifikace probíhá téměř kvantitativně, což vede k výjimečné čistotě produktu. Jedná se však o dvoustupňový proces s vysokými výrobními náklady. Reakce generuje značné objemy plynů HCl a SO₂, což vyžaduje vícestupňové prací systémy se zředěnými alkalickými roztoky a vodou pro absorpci.

(4) Katalýza fázového přenosu (PTC)

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

CH2=CH3|C-COONa + ClCH2-CH20 → CH2=CH3|C-COOCH2-CH2O + NaCl

  Metakrylát sodný existuje jako pevná látka, zatímco epichlorhydrin je kapalina. V nepřítomnosti katalyzátoru je reakce mezi nimi velmi pomalá, což vyžaduje použití katalyzátoru fázového přenosu (PTC). Mezi vhodné katalyzátory fázového přenosu patří kvartérní amoniové soli, kvartérní fosfoniové soli a korunové ethery. Nejrozšířenější jsou kvartérní amoniové soli, jako je cetyltrimethylamoniumchlorid (CTAC), benzyltrimethylamoniumchlorid (BTMAC) a tetramethylamoniumchlorid (TMAC). Přítomnost vlhkosti v reakčním systému spouští vedlejší reakce; proto pro optimalizaci výtěžku musí být suroviny i reakční systém udržovány přísně bezvodé a suché.

(5) Adiční esterifikace

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

  Zavedením ethylenoxidu nebo propylenoxidu přímo do kyseliny (meth)akrylové za přítomnosti katalyzátoru dochází k adiční esterifikaci s otevřením kruhu, čímž vznikají hydroxy(meth)akryláty (jako je HEA, HEMA, HPA nebo HPMA). syntéza reaktivních ředidel


Čas zveřejnění: 10. června 2026