叔碳酸乙烯酯

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1、簡(jiǎn)述叔碳酸乙烯酯的性能及應(yīng)用摘要：叔碳酸乙烯酯以其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，使其具有優(yōu)異的耐候、耐堿、共聚和環(huán)保成膜性。目前叔醋乳液的性能已經(jīng)接近苯丙、純丙，叔醋乳膠涂料得到迅猛發(fā)展。我國(guó)在叔碳酸生產(chǎn)技術(shù)上取得極大突破，為叔碳酸乙烯酯的利用和發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。目前，研制叔醋乳膠涂料并提高其性價(jià)比，或叔碳酸乙烯酯同其他樹脂進(jìn)行共聚以提高其性能和應(yīng)用范圍的研究是重點(diǎn)。關(guān)鍵詞：叔碳酸；叔碳酸乙烯酯；叔醋乳膠；共聚引言早在20世紀(jì)50年代，德國(guó)的H·Koch博士成功地將羰基化反應(yīng)(OXO)應(yīng)用于直接合成具有叔碳結(jié)構(gòu)的有機(jī)羧酸。進(jìn)入20世紀(jì)60年代中期，美國(guó)的EXXON公司和荷蘭的Shel

2、l公司利用Koch反應(yīng)，采用三氟化硼系催化劑相繼實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)。這兩個(gè)國(guó)家現(xiàn)已成為世界上叔碳酸及其衍生物(如叔碳酸乙烯酯)的主要生產(chǎn)國(guó)。日本則主要致力于以硫酸為主催化劑的所謂改良Koch法的工藝研究[1]。從1984年開始，Shell公司的叔碳酸乙烯酯單體已經(jīng)形成系列化[2]，其商品名為Veova。1999年3月我國(guó)自主研制的一氧化碳羰基合成叔碳酸告捷[3]，2000年，天津四友公司采用羰基合成叔碳酸制備叔碳酸縮水甘油酯和叔碳酸乙烯酯，通過化工部驗(yàn)收，改變了我國(guó)長(zhǎng)期依賴進(jìn)口的局面。1.叔碳酸乙烯酯的特性叔碳酸乙烯酯是一種無色透明帶有水果香味的液體，黏度比水大，密度比

3、水小，微溶于水，可燃，但不屬于易燃品，低毒[4]。其結(jié)構(gòu)式見圖1。叔碳酸乙烯酯是一種多支鏈一元飽和羧酸乙烯酯，其α碳原子上的烷基形成的空間位阻以及它的非極性，使其表現(xiàn)出優(yōu)異的抗紫外線性能和極強(qiáng)的疏水性能，從而使其聚合物具有良好的耐候性、耐水性、耐堿性以及低表面張力等優(yōu)點(diǎn)。叔碳酸乙烯酯分子中的雙鍵又使其具有一定的反應(yīng)活性，能與乙烯、丙烯酸酯、苯乙烯等具有雙鍵的單體進(jìn)行共聚，提高其共聚物的性能，拓寬其應(yīng)用范圍，是一類優(yōu)良的改性單體[5]。式中，R1、R2、R3為烷基取代基,其中至少有一個(gè)為甲基,根據(jù)取代基中碳原子數(shù)的多少,可以有一系列產(chǎn)品。3個(gè)烷基取代基所產(chǎn)生的位阻及屏蔽

4、效應(yīng)，使得共聚乳液有著特殊的性能，見表1。同時(shí)，叔碳酸乙烯酯的上述結(jié)構(gòu)特點(diǎn)使得它與醋酸乙烯酯及丙烯酸酯的共聚物及涂層有如下特點(diǎn)[6]。1.1優(yōu)越的耐堿性由于α-碳原子上烷基基團(tuán)的位阻效應(yīng),聚合物側(cè)鏈上的酯基難以水解,這可顯著提高涂層的耐堿性。因此其乳膠漆可以直接用于水泥、石棉等堿性基材上。1.2優(yōu)異的耐老化性能由于α-碳原子上烷基基團(tuán)的屏蔽作用,決定了叔碳酸乙烯酯及其共聚物的抗氧化及耐紫外性能優(yōu)異,由它制成的涂層歷經(jīng)十年以上曝曬而不破壞,遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于聚醋酸乙烯酯乳液、醋丙乳液及苯丙乳液等制成的涂層。1.3優(yōu)良的抗裂紋性由于α-碳原子上三烷基的位阻效應(yīng),使得分子之間不能緊密

5、地排列,柔韌性大,因此,由它配制的涂層不易發(fā)生龜裂,有很好的抗裂紋性能。1.4成膜溫度低由于α-碳原子上三個(gè)烷基取代基為柔性取代基,且位阻較大,所以,其共聚物的玻璃化溫度低（-3℃）,而聚醋酸乙烯酯的玻璃化溫度為28℃,所以,共聚物輔以適當(dāng)?shù)某赡ぶ鷦┲瞥傻娜槟z漆,成膜溫度為3℃左右,便于冬季施工。1.5環(huán)保性及對(duì)助劑的適應(yīng)性醋叔乳液是以醋酸乙烯酯和叔碳酸乙烯酯共聚而成，這2種單體對(duì)人體幾乎沒有傷害，因此可作為內(nèi)墻涂料的首選品種[7]。醋叔乳液對(duì)成膜助劑、增稠劑等沒有特殊要求，如此廣泛的可適應(yīng)性使得其產(chǎn)品的通用性很強(qiáng)。目前建筑用內(nèi)外墻涂料由于考慮到環(huán)境保護(hù)，水性涂料用得

6、比較多，但水性涂料最大的問題是環(huán)保性能和漆膜性能不能同時(shí)提升，水性涂料都要加一些成膜助劑，它的存在會(huì)影響人的健康，這也是涂料行業(yè)面臨的一大問題。叔碳酸乙烯酯和醋酸乙烯可以作為內(nèi)外墻乳膠漆的主要原料，它的最大特點(diǎn)就是：由其制得的涂料，環(huán)保性能和漆膜性能能夠同時(shí)提升，并且制造成本會(huì)大大下降。醋叔乳液還可以用于制備水泥添加劑、墨水、黏合劑、紡織助劑等。此外，叔碳酸乙烯酯和各種丙烯酸酯的共聚物還可用于木材和塑料涂料中[8]。2.叔碳酸乙烯酯的應(yīng)用叔碳酸乙烯酯具有優(yōu)異的耐水性和耐候性能，當(dāng)它與其他單體共聚時(shí)，可以充分展示其性能，從而改善其他單體在這方面的缺點(diǎn)，是一種優(yōu)良的改性單

7、體[9]。2.1與乙酸乙烯酯共聚改性聚乙酸乙烯酯乳液是目前使用量最大，歷史最悠久的一種合成樹脂乳液，其成本低廉、無毒、無味、環(huán)境友好，廣泛應(yīng)用于膠粘劑、涂料、建筑、織物加工、紙張加工等許多方面，如用于粘結(jié)多孔性纖維素材料、木材、紙制品等的膠水、乳膠涂料、水泥添加劑、織物整理劑等。但由于聚乙酸乙烯酯乳液自身固有的缺陷，如耐水性、耐候性、耐堿性差等，限制了它的使用。當(dāng)叔碳酸乙烯酯與乙酸乙烯酯共聚時(shí)表現(xiàn)出極好的反應(yīng)性，如在乳液聚合或溶液聚合中具有相同的競(jìng)聚率和幾乎相同的轉(zhuǎn)化率。因此叔碳酸乙烯酯是乙酸乙烯酯優(yōu)良的改性單體，且它們能以任意比例、高轉(zhuǎn)化率進(jìn)行共聚