
丙烯酸
通过均聚或共聚制备高聚物,用于涂料、粘合剂、固体树脂、模塑料等
丙烯酸及其系列产品,主要是其酯类,近年得到迅速发展。如象乙烯、丙烯、氯乙烯、丙烯腈等那样,发展成为重要的高分子化学工业的原料。丙烯酸及其酯类作为高分子化合物的单体,世界总产量已超过百万t,而由其制成的聚合物和共聚物(主要是乳液型树脂)的产量将近500万t。这些树脂的应用遍及涂料,塑料、纺织、皮革、造纸、建材,以及包装材料等众多部门。丙烯酸及其酯类可供有机合成和高分子合成,而绝大多数是用于后者,并且更多地是与其他单体,如乙酸乙烯、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯等进行共聚,制得各种性能的合成树酯、功能高分子材料和各种助剂等。主要应用领域:(1)经纱上浆料 由丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯腈、聚丙烯酸铵等原料配制的经纱上浆料,比聚乙烯醇上浆料容量退浆,节省淀粉。(2)胶粘剂 用丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸-2-乙基己酯等共聚乳胶,可作静电植绒、植毛的胶粘剂,其坚牢性和手感好。(3)水稠化剂 用丙稀酸和丙烯酸乙酯共聚物制成高分子量的粉末。可作稠化剂,用于油田,每吨产品可增产500t原油,对老井采油效果较好。(4)铜版纸涂饰剂 用丙烯酸、丙烯酸丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯、苯乙烯等四元共聚乳胶作铜版纸涂料,保色不泛黄,印刷性能好,不粘辊,比丁苯胶乳好可节省干酷素。(5)聚丙烯酸盐类 利用丙烯酸可生产各种聚丙烯酸盐类产品(如铵盐、钠盐、钾盐、铝盐、镍盐等)。用作凝集剂、水质处理剂、分散剂、增稠剂、食品保鲜剂耐酸碱干燥剂,软化剂等各种高分子助剂。
【用途三】
1.高吸水性树脂 2.高分子聚合的官能单体 3.有机合成4.高分子电解质
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中文名丙烯酸
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英文名Acrylic acid
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中文别名败酯酸 | 败脂酸 | 2-丙烯酸 | 乙烯基甲酸 | 丙烯酸(HPAA)
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英文别名
monoethylene carboxylic acid Acrylic acid propenoic acid EINECS 201-177-9 2-propenoic acid vinylcarboxylic acid MFCD00004367 -
常用名丙烯酸
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C A S号79-10-7
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密度1.1±0.1 g/cm3
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沸点141.0±0.0 °C at 760 mmHg
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熔点13 °C(lit.)
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化学式C3H4O2
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结构式
1、摩尔折射率:17.23
2、摩尔体积(cm3/mol):67.7
3、等张比容(90.2K):162.3
4、表面张力(dyne/cm):32.8
5、极化率(10-24cm3):6.83
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闪点54.4±0.0 °C
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分子量72.063
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精确质量72.021126
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P S A37.30000
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外观形状无色液体
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储存条件
1.密封阴凉避光保存。远离火种、热源,防水、防潮、防冻。贮存温度最好在15-20℃之间。为防止贮存时冻结,一般使其水溶液含量保持在80%(凝固点-5.5℃)或用溶剂稀释。
2.采用聚乙烯衬里的铁桶包装,每桶重200kg,也可用不锈钢或碳钢贮槽,但必须防止水分和湿气,以防生锈造成丙烯酸聚合。在贮存和运输时都要添加200*10-6的阻聚剂。按“腐蚀性化学品规定”贮运。
3.储存注意事项通常商品加有阻聚剂。储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热源。库温不宜超过5℃(装于受压容器中例外)。包装要求密封,不可与空气接触。应与氧化剂、碱类分开存放,切忌混储。不宜大量储存或久存。采用防爆型照明、通风设施。禁止使用易产生火花的机械设备和工具。储区应备有泄漏应急处理设备和合适的收容材料。
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稳定性
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水溶解性
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形态
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H L B值
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粘度
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PH值
通过均聚或共聚制备高聚物,用于涂料、粘合剂、固体树脂、模塑料等
丙烯酸及其系列产品,主要是其酯类,近年得到迅速发展。如象乙烯、丙烯、氯乙烯、丙烯腈等那样,发展成为重要的高分子化学工业的原料。丙烯酸及其酯类作为高分子化合物的单体,世界总产量已超过百万t,而由其制成的聚合物和共聚物(主要是乳液型树脂)的产量将近500万t。这些树脂的应用遍及涂料,塑料、纺织、皮革、造纸、建材,以及包装材料等众多部门。丙烯酸及其酯类可供有机合成和高分子合成,而绝大多数是用于后者,并且更多地是与其他单体,如乙酸乙烯、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯等进行共聚,制得各种性能的合成树酯、功能高分子材料和各种助剂等。主要应用领域:(1)经纱上浆料 由丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯腈、聚丙烯酸铵等原料配制的经纱上浆料,比聚乙烯醇上浆料容量退浆,节省淀粉。(2)胶粘剂 用丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸-2-乙基己酯等共聚乳胶,可作静电植绒、植毛的胶粘剂,其坚牢性和手感好。(3)水稠化剂 用丙稀酸和丙烯酸乙酯共聚物制成高分子量的粉末。可作稠化剂,用于油田,每吨产品可增产500t原油,对老井采油效果较好。(4)铜版纸涂饰剂 用丙烯酸、丙烯酸丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯、苯乙烯等四元共聚乳胶作铜版纸涂料,保色不泛黄,印刷性能好,不粘辊,比丁苯胶乳好可节省干酷素。(5)聚丙烯酸盐类 利用丙烯酸可生产各种聚丙烯酸盐类产品(如铵盐、钠盐、钾盐、铝盐、镍盐等)。用作凝集剂、水质处理剂、分散剂、增稠剂、食品保鲜剂耐酸碱干燥剂,软化剂等各种高分子助剂。
【用途三】
1.高吸水性树脂 2.高分子聚合的官能单体 3.有机合成4.高分子电解质
1.氰乙醇法 该法以氯乙醇和氰化钠为原料,反应生成氰乙醇,氰乙醇在硫酸存在下于175℃水解生成丙烯酸:若水解反应在甲醇中进行,则生成丙烯酸甲酯。
2.丙烯腈水解法 丙烯腈先以硫酸水解生成丙烯酰胺的硫酸盐,再水解生成丙烯酸,副产硫酸氢铵。此法在美国罗姆-哈斯公司得到了很大发展。
第一步水解温度为90~100℃。向丙烯腈中加入稍稍过量的55%~85%的硫酸,1h后丙烯腈即完全转化;然后加水进行第二次水解,并将反应温度提高到125~135℃;水解产物经减压蒸馏而得丙烯酸。此法实际上是早期氰乙醇法的发展。由于水解后生成的副产品酸性硫酸铵处理困难,原料丙烯腈的价格较贵,因而影响生产成本。
3.高压雷佩法将溶于四氢呋喃中乙炔,在溴化镍和溴化铜组成的催化剂存在下,与一氧化碳和水反应,制得丙烯酸。此法的特点是:用四氢呋喃为溶剂,可以减少高压处理乙炔的危险;同时催化剂不用原雷佩法所用的羰基镍,只需用镍盐。将丙烯与空气及水蒸气按一定摩尔比混合,在钼-铋等复合催化剂存在下,反应温度310-470℃,常压氧化制得丙烯醛,收率达90%。再将丙烯醛与空气及水蒸气按一定摩尔比混合,在钼-钒等复合催化剂存在下,反应温度300-470℃,常压氧化制得丙烯酸,收率可达98%。此法分一步和两步法。一步法是丙烯在一个反应器内氧化生成丙烯酸;两步法是丙烯先在第一反应器内氧化生成丙烯醛,丙烯醛再进入第二反应器氧化生成丙烯酸。两步法根据反应器结构,又分固定床和流化床法两种。丙烯酸的工业生产方法中,氰乙醇法,高压雷佩法已经基本淘汰,以前采用的以乙酸为原料裂解为乙烯酮,然后与无水甲醛反应生成丙内酯,再与热磷酸接触异构为丙烯酸。称烯酮法或β-丙内酯法也基本淘汰,丙烯腈法只有少数老装置采用。目前工业上采用的主要是改良雷佩法和丙烯氧化法,而后者更为普通且最有发展前途。专利报道中,还有丙酸为原料的生产方法。
4.β -丙内酯法 此法原料为乙烯酮,故又称乙烯酮法,其反应式如下:
先将乙酸裂解为乙烯酮,然后与无水甲醛反应生成β 丙内酯;用作催化剂在140~180℃、2.5~25MPa下,丙内酯再与热的100%磷酸接触,异构为丙烯酸。用β -丙内酯法生产丙烯酸,产品纯度高,收率亦较高,副产物和未反应物料能循环使用,并适于连续生产,但它需用乙酸为原料,特别是由于丙内酯被认为是一种致癌物质,故此法已不在工业上采用。
5.丙烯氧化法 其反应式如下:
将丙烯与空气及水蒸气按一定摩尔比混合,在钼铋系复合催化剂存在下,氧化制得丙烯醛,再将丙烯醛与空气及水蒸气按一定摩尔比混合,在钼-钒-钨系复合催化剂存在下,氧化制得丙烯酸。此法根据反应器结构,又分固定床法和流化床法两种。除美国索亥俄法采用流化床外,其他都采用列管式固定床。
① 固定床法。制法是:第一反应器进料丙烯含量为4%~7%,水蒸气20%~50%,其余为空气,空速1300~2600h-1,反应温度320~340℃,压力0.1~0.3MPa;第二反应器空速为1800~3600h-1,反应温度280~300℃,压力0.1~0.2MPa,丙烯和丙烯醛的转化率都在95%以上,丙烯酸的选择性以丙烯计为85%~90%。工艺过程为:使丙烯、水蒸气与经过预热的空气混合后进入第一反应器。丙烯被氧化成丙烯醛。再进入第二反应器反应,得到丙烯酸。第一、第二反应器均为列管式反应器,用熔盐作热载体,从第二反应器出来的反应气与原料空气换热后进入急冷塔,与塔顶加入的水逆向接触,获得含量为20%~30%的丙烯酸水溶液。该水溶液进入萃取塔,以乙酸丁酯或二甲苯为萃取剂,使水与丙烯酸分离。富含水的萃取液从萃取塔塔顶出来,进入溶剂回收塔,将萃取剂从塔顶蒸出,送回萃取塔循环使用。塔底排出废水。萃取塔中的萃余液进入溶剂蒸馏塔。从塔顶蒸出溶剂 (萃取剂) ,送回萃取塔循环使用;塔底得到粗丙烯酸,再经脱去轻组分和重组分后得到丙烯酸产品。丙烯经气相接触氧化反应制造丙烯酸过程中,除产物丙烯酸外,还存有微量丙烯醛、乙酸、戊酮酸、蚁酸以及其他醛类杂质。醛类是丙烯氧化副产物或由于丙烯原料中含有的杂质氧化而生成的,如乙醛、甲醛、苯甲醛、糠醛、丙烯醛等,含有这些副产物的反应气体,经冷却、抽提蒸馏后,残留于丙烯酸产品中。采用常规方法精制的丙烯酸产品中,仍含有约 (50~500) ×10-6的醛物质。为了适应高纯丙烯酸需要,北京东方化工厂以该厂聚合级丙烯酸为原料,开发出一种制备高纯丙烯酸的方法,使其总醛含量小于5×10-6,达到或超过国外有关文献报道的数据要求 ( 国外小于10×10-6) 。其实验方法是:向烧瓶中加入一定量的聚合级丙烯酸,添加试剂DL,在常压下经10~80℃范围处理后,再进入填料塔中处理蒸馏,塔釜中温度为60~80℃,塔顶温度为50~70℃,真空93.33~99.99KPa,采用补加阻聚剂及气相阻聚剂方法,可防止丙烯酸在精馏过程中聚合。用此法收集的蒸馏品即为高纯丙烯酸。
② 流化床法。制法是丙烯、空气、水经过第一沸腾床反应器生成丙烯醛,再进入第二沸腾床反应器生成丙烯酸,然后经喷淋、冷却、萃取蒸馏,再在减压塔中脱除乙酸而得丙烯酸。氧化混合物配比为丙烯∶空气∶水=1∶12∶8( 摩尔比) 。第一沸腾床反应器温度370℃,接触时间2s;第二沸腾床反应器温度260℃,接触 时 间2.25s 。丙 烯 转 化 率75%~80%,总 收 率40%,丙烯酸含量97%,平均含量93%。国内在第一反应器中采用七元组分 ( 钼-钒-磷-铁- 钴-镍-钾)的催化剂,丙烯氧化制丙烯醛;在第二反应器中采用三元组分 ( 钼- 钒-钨)的催化剂,丙烯醛氧化制丙烯酸,当丙烯∶空气∶水=1∶10∶6,接触时间5.5s,线速度0.6m/s反应温度:一段为370-390 ℃,二段为270~300℃时,以进料丙烯计,一段丙烯转化率为78.7%~87%,丙烯 醛 收 率 为 51.9%~57.2%,二 段 丙 烯 转 化 率 为79.3%~89.4%,丙烯酸收率为48.3%~49.8%,丙烯酸的空时收率为55~60kg/(m3催化剂·h) 。
2.对环境的影响: 一、健康危害 侵入途径:吸入、食入、经皮吸收。 健康危害:本品对皮肤、眼睛和呼吸道有强烈刺激作用。 二、毒理学资料及环境行为 毒性:属低毒类。
急性毒性:LD 502520mg/kg(大鼠经口);950mg/kg(兔经皮);LC 505300mg/m 3,2小时(小鼠吸入) 致突变性:细胞遗传学分析:小鼠淋巴细胞450mg/L。 生殖毒性:大鼠腹腔最低中毒剂量(TDL 0):73216ug/kg(孕5~15天),致胚胎毒性,肌肉骨骼发育异常。 致癌性:IARC致癌性评论:动物、人类皆无可靠数据。 危险特性:其蒸气与空气形成爆炸性混合物,遇明火、高热能引起燃烧爆炸。与氧化剂能发生强烈反应。若遇高热,可能发生聚合反应,出现大量放热现象,引起容器破裂和爆炸事故。 燃烧(分解)产物:一氧化碳、二氧化碳。 3.现场应急监测方法:4.实验室监测方法:气相色谱法《气相色谱法测定环境大气中丙烯酸酯类化合物》顾海东等,上海环境监测,1998(1)P115~16 5.环境标准:
6.应急处理处置方法:一、泄漏应急处理 疏散泄漏污染区人员至安全区,禁止无关人员进入污染区,切断火源。建议应急处理人员戴自给式呼吸器,穿化学防护服。不要直接接触泄漏物,在确保安全情况下堵漏。喷水雾能减少蒸发但不要使水进入储存容器内。用沙土或其它不燃性吸附剂混合吸收,然后收集运至废物处理场所处置。如大量泄漏,利用围堤收容,然后收集、转移、回收或无害处理后废弃。 二、防护措施 呼吸系统防护:空气中浓度超标时,应该佩带防毒面具。紧急事态抢救或逃生时,佩带自给式呼吸器。 眼睛防护:戴化学安全防护眼镜。 防护服:穿工作服(防腐材料制作)。 手防护:戴橡皮手套。 其它:工作后,淋浴更衣。注意个人清洁卫生。 三、急救措施 皮肤接触:脱去污染的衣着,立即用水冲洗至少15分钟。 眼睛接触:立即提起眼睑,用流动清水或生理盐水冲洗至少15分钟。 吸入:迅速脱离现场至空气新鲜处。保持呼吸道通畅。必要时进行人工呼吸。就医。 食入:误服者给饮大量温水,催吐,就医。 灭火方法:雾状水、二氧化碳、砂土、抗溶性泡沫。 |
符号 |
![]() ![]() ![]() ![]() GHS02, GHS05, GHS07, GHS09 |
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信号词 | Danger |
危害声明 | H226-H302 + H312 + H332-H314-H335-H400 |
警示性声明 | P210-P261-P273-P303 + P361 + P353-P304 + P340 + P310-P305 + P351 + P338 |
个人防护装备 | Faceshields;full-face respirator (US);Gloves;Goggles;multi-purpose combination respirator cartridge (US);type ABEK (EN14387) respirator filter |
危害码 (欧洲) | C:Corrosive |
风险声明 (欧洲) | R10;R20/21/22;R35;R50 |
安全声明 (欧洲) | S26-S36/37/39-S45-S61 |
危险品运输编码 | UN 2218 8/PG 2 |
WGK德国 | 1 |
RTECS号 | AS4375000 |
包装等级 | II |
危险类别 | 8 |
海关编码 | 2916110000 |