丙烯酸树脂的生产

丙烯酸树脂的生产制作人：黎景毅（PPT制作）胡耿烈（资料查找）何广升（文献查找）吴军荣（整理资料）1原料单体的制备2反应过程3涂料应用和其他应用4配方和一吨成本计算5相关论文、专利及视频目录01单体的制备原料丙烯酸发展现状：多年来，我国丙烯酸树脂行业发展迅速，产品产出持续扩张，国家产业政策鼓励丙烯酸树脂产业向高技术产品方向发展，国内企业新增投资项目投资逐渐增多。

虽然，我国丙烯酸树脂的品种已经相对完善，但是与国外先进同行相比，生产规模、工艺控制及部分特殊性能要求的产品还存在一定差距，特别是在工艺控制与质量稳定性方面。因此，在未来几年内，采用更先进的自动化控制系统，确保产品工艺控制能保持一致，从而进一步提高产品质量的稳定性，特别是产品质量力求达到国外厂家的水平，是丙烯酸树脂发展的当务之急，也是根本所在。原料丙烯酸树脂是指丙烯酸或者甲基丙烯酸酯的均聚物和与其他烯类单体的共聚物。丙烯酸英文名称是Acrylicacid丙烯酸树脂英文名称是Acrylicresin结构式：分子式：(C3H4O2)n分子量：72.06CAS登录号:9003-01-4

CAS登录号是在生物化学上物质唯一识别码的代称，相当于每一种化学物质都拥有了自己的“学号”。如今的化学数据库普遍都可以用CAS编号检索。原料通过选用不同的树脂结构、不同的配方、生产工艺及溶剂组成、可合成不同类型、不同性能和不同应用场合的丙烯酸树脂，故其使用范围很广。用于生产丙烯酸树脂的单体有很多种，后面只介绍其中两种单体的性质及制备方法，丙烯酸和甲基丙烯酸的制备方法，这两种单体在涂料用的丙烯酸聚合物中提供了酸度，提供了乳液聚合物的冻融稳定性，此外还可以为聚合物提供交联点，改进涂膜的硬度，增加对颜料和基材的粘接强度。原料

常用单体单体性状溶解性丙烯酸丁酯无色液体溶于乙醇、乙醚、丙酮，几乎不溶水丙烯酸无色透明液体溶于水、乙醇、乙醚甲基丙烯酸甲酯无色液体溶于乙醇、乙醚、丙酮甲基丙烯酸无色透明液体溶于热水、乙醇、乙醚及大多数溶剂丙烯腈无色透明液体溶于丙酮、苯、四氯化碳、乙醚、乙醇丙烯酸乙酯无色液体能溶于醇、醚甲基丙烯酸酰胺白色结晶能溶于醇，微溶于醚制备单体方法丙烯酸的制备方法：丙烯酸有两种制备方法。一、丙烯腈水解。H2C=CHCN+H2SO4+H2OH2C=CHCONH2H2SO4H2C=CHCOOH+NHHSO4

二、氧化法，即将丙烯氧化为烯醛，再进一步氧化，生成丙烯酸。甲基丙烯酸的制备方法：有两种工业生产方法，即丙酮氰醇法和异丁烯（叔丁醇）氧化法。一、丙酮与氢氰酸反应生成丙酮氰醇，再与硫酸反应生成甲基丙烯酰硫酸盐，经水解得甲基丙烯酸。生产中要求丙酮氰醇和硫酸中不含水。(CH3)2CO(CH3)2C(OH)CNH2C=C-C-NHH2SO4H2C=CCOOH二、异丁烯经过两步氧化，第一步生成甲基丙烯醛，第二步生成甲基丙烯酸，然后精馏可得合格产品。也可使用叔丁醇代替异丁烯进行生产。H2C=C(CH3)CH3

H2C=C(CH3)CHOH2C=C(CH3)COOHH2OHCN=O-CH3O2O202反应过程聚合反应丙烯酸酯单体的聚合反应及聚合方法：溶剂型丙烯酸树脂聚合反应的化学原理是自由基溶液聚合其反应过程包括：1)链引发；2)链增长；3)链终止1、链引发：链引发是指处于稳定态的分子吸收了外界的能量，如：引发剂过氧化物在分解温度下分解，分解成自由原子或自由基等活性传递物。(RCOO)2

→2RCOO→2R.

+2CO2R.+CH2=CHX→RCH2-CHX.

其中CH2=CHX为丙烯酸酯或佳绩丙烯酸酯类乙烯基单体。2、链增长：链增长是指由链引发产生的自由基或自由原子经反应后消失，同时又新生成一个或数个自由原子或自由基，并由这些新生的自由原子或自由基继续反应和传播下去，使得分子链不断增长。例如：RCH2-CHX.＋nCH2=CHX→R（CH2-CHX）n+1

.聚合反应丙烯酸酯单体的聚合反应及聚合方法：溶剂型丙烯酸树脂聚合反应的化学原理是自由基溶液聚合其反应过程包括：1)链引发；2)链增长；3)链终止3、链终止：链终止是指两个活性传递物相碰形成稳定分子或发生歧化，失去活性，或与器壁相碰，形成稳定分子，放出的能量被器壁吸收，形成反应停止。例如：偶合链终止R（CH2-CHX）n.+R（CH2-CHX）.m.→R（CH2-CHX）n+m

-R歧化链终止R（CH2-CHX）n.+R（CH2-CHX）m.→R（CH2-CHX）n-1-C=CHX+R(CH2CHX)m-1-CH2CH2XH聚合反应丙烯酸酯单体的聚合反应及聚合方法：溶剂型丙烯酸树脂聚合反应的化学原理是自由基溶液聚合其反应过程包括：1)链引发；2)链增长；3)链终止此外，除了以上三种反应过程，还有其他反应过程，如链转移链转移是指链式聚合反应的活性中心从增长链转移到其他一些化合物上的反应。根据这些化合物的特点，链转移分为向单体转移、向大分子转移、向溶剂转移和向链转移剂转移等多种情况。聚合方法合成丙烯酸树脂的聚合方法有溶液聚合法、乳液聚合法、本体聚合法、悬浮聚合法等四种方法，在涂料用丙烯酸酯的生产中，以溶液聚合法和乳液聚合法最为常用。以下是四种自由基聚合方法的介绍溶液聚合：溶液聚合的主要成分是单体、引发剂、溶剂。聚合的场合在溶液内部。溶液聚合法是将单体和引发剂溶于合适的溶剂中进行聚合的方法。生产特点是可以连续式生产，但不宜制成干燥粉状或颗粒状树脂，热量容易散出。连续式生产使得生产效率高且简便。一般生产的聚合液是直接使用的。本体聚合：主要成分是单体和引发剂，聚合场合在本体内。适宜用于透明浅色制品的生产。生产特点是有间歇式和连续式生产，生产效率较高，生产设备简单，热量不易散出。经过反应结块状，拿出粉碎再过滤而成，一般这种方法在生产的固体丙烯酸树脂是所有生产法中纯度最高的，产品的稳定性也好。但是对溶剂的溶解性不强，颜料的分散性比悬浮聚合的差。聚合方法乳液聚合：溶液聚合的主要成分是单体、水性引发剂、乳化剂、水。聚合的场合在胶束及乳胶粒内。是通过单体、引发剂及其反应溶剂一起反应聚合而成。即将单体和分散介质混合，并用乳化剂配制成乳液状态进行聚合的方法。生产特点是可以连续式生产，制成固态树脂时，需要经过凝聚、洗涤、干燥等工艺过程，热量易散出。制成后的产品有少量乳化剂和其他助剂残留。同时由于固乳液型的丙烯酸树脂有溶剂的不可变形使得运输不方便。悬浮聚合：主要成分是单体、引发剂、分散剂和水，聚合的场合在悬浮液滴内部。生产特点是生产工艺比较复杂，为间歇式生产需要有分离、洗涤、干燥等工艺过程，热量容易散出，一般是做生产固体树脂而采用的一种方法，产品较为纯净，会有少量分散剂残留。03涂料应用和其他应用涂料应用丙烯酸树脂以其成膜基料的涂料称作丙烯酸树脂涂料，该涂料具有色浅、保色、保光、耐候、耐腐蚀和耐污染等优点。1、从组成上分，丙烯酸烯树脂包括醇丙树脂、苯丙树脂、硅丙树脂、醋丙树脂等2、从涂料剂型上分，主要有溶剂型涂料、水性涂料、高固体组分涂料和粉末涂料。其中水性丙烯酸烯树脂的研制与应用近年来得到快速发展，与传统溶剂型涂料相比，水性涂料具有价格低、使用安全、节省资源和能源、减少环境污染等优点，已成为当前涂料工业发展的主要方向之一。3、从成膜特性上可分为热塑性丙烯酸树脂和热固性丙烯酸树脂。涂料应用热塑性丙烯酸树脂：其成膜主要靠溶剂或分散介质（水）挥发使大分子或大分子颗粒聚集融合成膜，成膜过程中没有化学反应发生，为单组份体系，施工方便，但涂膜的耐溶剂性较差，且在成膜过程中不发生进一步交联，因此相对分子量较大，具有良好的保光保色性，耐水性，可应用于制备铝粉漆时对铝粉的白度、定位性好。在汽车、电器、机械、建筑等领域应用广泛。球场地面的环保涂料划线涂料涂料应用热固性丙烯酸树脂：热固性丙烯酸树脂也称为反应交联型树脂，其成膜过程中伴有几个组分可反应基团的交联反应，因此涂膜具有网状结构，其耐溶剂性、耐化学性好。适用于制备防腐涂料。此外涂料具有优异的丰满度、光泽、硬度、耐溶剂性、耐候性、在高温烘烤时不变色、不泛黄。主要在汽车、摩托车等产品上应用广泛。车辆漆摩托车漆其他应用金属漆木器漆其他应用水性丙烯酸酯聚合物：水性丙烯酸树脂包括丙烯酸树脂乳液、丙烯酸树脂水分散体（亦称水可稀释丙烯酸）及丙烯酸树脂水溶液。水性丙烯酸树脂一般分为水性乳液型的丙烯酸树脂和水性固体丙烯酸树脂。

与传统的溶剂型涂料相比，水性涂料具有价格低、使用安全，节省资源和能源，减少环境污染和公害等优点，因而已成为当前发展涂料工业的主要方向。水性丙烯酸烯树脂涂料是水性涂料中发展最快、品种最多的无污染型涂料。其他应用水性乳液丙烯酸树脂：一般可看到的都是水性乳液型的丙烯酸树脂，也就是常见的丙烯酸乳液,其实就是乳液型的丙烯酸树脂。这类产品多以不带甲基的丙烯酸酯单体下去反应,所以这类树脂聚合而成肯定是较固体丙烯酸树脂玻璃化温度为低。它们有较低玻璃化温度。所以在一些底材(软质)应用是其它固体丙烯酸树脂无法相比，特别是纸张、皮革等较为软质的底材应用是最好的体现，当把它们苯化、醋化后也就成了苯丙烯酸乳液、醋丙烯酸乳液也就是我们常看到的。苯丙乳液、醋丙乳液、纯丙乳液，其实只是指在乳液聚合时加入苯乙烯、醋乙烯等的单体，让它们有其它的更多的性能，而以单纯的丙烯酸酯下去反应时就叫纯的丙烯酸树脂，也叫纯丙乳液了。这些树脂另一个最大的应用就是建筑涂料，占了市场很大分额。水性固体丙烯酸树脂：这类树脂我们国内发展较慢，主要还是像德国、韩国、日本、等少数几家在生产，他们目前的应用的是纸张上光油和印刷油墨等。04配方与一吨成本计算配方热塑性丙烯酸树脂生产配方原料用量/kg原料用量/kg甲基丙烯酸甲酯20引发剂BPO1.5甲基丙烯酸丁酯70水400丙烯酸丁酯5聚乙烯醇0.04甲基丙烯酸5成本合算物料价格原料价格原料价格甲基丙烯酸甲酯12000元/吨引发剂BPO1900元/吨甲基丙烯酸丁酯14000元/吨水800元/吨丙烯酸丁酯9200元/吨聚乙烯醇12500/吨甲基丙烯酸12500元/吨所计算成本为：约6587.1元/吨工艺步骤1、将配方量的引发剂加入不锈钢槽中，按顺序加入甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸，充分搅拌，使单体和引发剂混合均匀成混合单体，过300目筛备用。2、将配方量的水全部加入反应釜中，再加入为水量0.01％的聚乙烯醇，充分搅拌、溶解、加热，使体系升温到73~74℃，然后加入之前准备好的混合单体，搅拌分散，使油性单体以均匀小粒状悬浮于水中，再次升温到73~74℃，保温反应。由于反应放热，体系温度升高，当温度升到最高点回落时，继续保温0.5~1h，出料。继续降温酯40℃以下，使用离心机过滤出珠状固体树脂，用水洗涤3次，在60~70℃的范围烘干。05论文、专利及视频论文《探讨高吸水性丙烯酸树脂的性能及制备》采用2L成套管式反应器开发出连续性制备水溶性固体丙烯酸树脂的新工艺方法,该方法制备的丙烯酸树脂分子量比市场上常用丙烯酸树脂产品要大,耐候性和附着力明显提高。《水性丙烯酸树脂在可剥离涂料应用中的制备及研究》

介绍了水性丙烯酸树脂在可剥离防护涂料中的开发原理及应用研究。首先以独特的附着力控制技术合成了具有特殊结构的丙烯酸酯乳液，并以此为成膜物质，辅以合适的色浆和助剂，制备成水性可剥离涂料。专利《一种改性丙烯酸水性乳液树脂及其制备方法和应用》一种改性丙烯酸水性乳液树脂，用于配制轨道交通车辆涂料，其特征在于，所述水