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Vinylacetatmonomer (VAM): Ein sehr vielseitiges Polymerisationszwischenprodukt

Vinylacetatmonomer (VAM) ist ein bedeutendes Zwischenprodukt, das bei der Herstellung einer breiten Palette von Harzen und Polymeren für Farben verwendet wird & Beschichtungen, Klebstoffe, Klebstoffe & Dichtstoffe, Elastomere, Textilausrüstungen, Papierbeschichtungen, Bindemittel, Filme und eine Vielzahl anderer Industrie- und Verbraucheranwendungen. Es homopolymerisiert effizient zu Polyvinylacetat (PVA), und VAM kann in zahlreichen statistischen Copolymeren und Terpolymeren wie Ethylen-Vinylacetat-Copolymeren, Vinyl-Acrylharzen, Vinylacetat-Acrylsäure-Copolymeren und Vinylacetat-Vinylchlorid-Copolymeren verwendet werden. Mit der großen Vielfalt an Polymerisationsmöglichkeiten hat VAM die Gestaltung von Produkten mit einem breiten Spektrum an Kosten- und Leistungsprofilen ermöglicht.

Vinylacetat-Monomer-chemische-Struktur

Quelle: Wikipedia

VAM-Anwendungen

Die größte Endverwendung für VAM liegt in der Herstellung von Polyvinylacetatharzen als Basis für Klebstoffe und Beschichtungen sowie als Ausgangsmaterial für Derivatharze wie Polyvinylalkohol (PVOH). Polyvinylacetatemulsionen und -harze sind kostengünstig und bequem zu verwenden, und sie haben einen breiten Anwendungsbereich. PVA ist wahrscheinlich am besten als Basiskomponente von Haushaltsweißleimen bekannt, die zum Verkleben von Papier, Stoffen, Holz und Kunststoff verwendet werden.

Vinylacetatpolymersegmente nach Anwendungen, 2019

Der weltweite Verbrauch von VAM beträgt über 4 Millionen Tonnen mit einer jährlichen Wachstumsrate von etwa 4,7 Prozent. PVA macht mehr als die Hälfte der gesamten Nutzung von VAM aus. Neben der Verwendung in Farben, Lacken, Klebstoffen und Bindemitteln sind PVAs Ausgangsmaterialien für andere großvolumige Systeme wie Polyvinylalkohol (PVOH), Polyvinylbutyral (PVB) und Polyvinylformal (PVF). PVOH ist die größte Verwendung für PVAs, gefolgt von Klebstoffen und Farben & Beschichtungen.Ein schnell wachsender Einsatz von VAM ist die Herstellung von Vinylacetat-Ethylen (VAE) und Ethylen-Vinylacetat (EVA)-Copolymeren. Wenn der VAM-Gehalt in einem Ethylen-Vinylacetat-Copolymer zunimmt, nimmt die Kristallinität ab und die Zugeigenschaften nehmen ab. Flexibilität, Zähigkeit und Haftfestigkeit nehmen jedoch zu. Bei einem Niveau von 50 Prozent sind EVAs amorph.

VAE mit mehr als 60 Prozent VAM-Gehalt werden in Beschichtungen, Klebstoffen, Zementen und Putzen eingesetzt. VAEs produzieren VOC-arme Emulsionssysteme, da das Ethylenmonomer als weichmachendes Monomer dient und den Bedarf an Koaleszenzmitteln oder Weichmachern reduziert. Kommerzielle VAE-Emulsionen zeigen Tgs zwischen -15 ° C und +15 ° C. Formulierer können VAE-Emulsionen gefriertrocknen, um redispergierbare Pulver (RDPs) herzustellen, die oft als „feste Latexe“ bezeichnet werden.“

EVAs mit weniger als 40 Prozent VAM-Gehalt sind Thermoplaste, die für Elastomerfolien, Extrusionsbeschichtungen und Klebstoffe verwendet werden. EVAs werden weiterhin bei der Herstellung von Ethylen-Vinylalkohol (EVOH) -Copolymeren mit ausgezeichneten Gasbarriereeigenschaften eingesetzt, die in mehrschichtigen Lebensmittelverpackungen und landwirtschaftlichen Folien, Getränken & Kosmetikflaschen und Barriereschichten von Kunststoff-Benzintanks nützlich sind.

Eine Vielzahl von Vinyl-Acryl-Copolymer-Optionen stehen zur Verfügung. Vinylacrylemulsionen sind wirtschaftliche Produkte, die in Innenarchitekturfarben weit verbreitet sind & Abdichtungen, Klebstoffe & Dichtstoffe, Papier & Textilbindemittel, technische Gewebe und Pigmentdispersionen. Acrylmonomere wie Ethyl-, Butyl- und 2-Ethylhexylacrylate verbessern die Leistung von Copolymeren durch Verbesserung der Flexibilität, Wasserbeständigkeit, Haftung und Schrubben & Fleckenbeständigkeit. Ter-Monomere werden ebenso wie Ethylen und Acrylsäure in diesen Systemen eingesetzt.

Globale Vinylacetatharzanwendungen nach Endverbraucherindustrie, 2019

Überlegungen zur VAM-Polymerisation

Die VAM-Polymerisation ist in allen Prozessen, Emulsion, Bulk, Lösung und Suspension, einfach. Kommerzielle VAM-Quellen haben Reinheiten von mehr als 99,9 Prozent mit Spuren von Wasser, Essigsäure und Acetaldehyd. Wasser und Essigsäure haben keinen großen Einfluss auf Polymerisationen, aber Acetaldehyd wirkt als Kettenübertragungsmittel und hat einen signifikanten Einfluss auf die Viskosität der endgültigen Polymere. Formulierer können hydrochinonstabilisiertes Material polymerisieren, ohne das HQ zu entfernen.

VAM-Polymerisationen sind exotherm und erfordern Vorkehrungen zur Kühlung. Bei Emulsionsreaktionen betragen die Polymerisationszeiten bei Temperaturen von 70 ° C etwa 4 Stunden. Formulierer müssen den pH-Wert während der Polymerisation nahezu neutral halten, um die VAM-Hydrolyse zu minimieren. Um die Hydrolysereaktion zu verbessern, können sie einen Puffer wie Natriumacetat verwenden.

Radikalische VAM-Copolymerisationen treten mit einigen Monomeren leicht und mit anderen Comonomeren nur schwer auf. Die Methode zur Messung der Tendenz von Monomerpaaren zur statistischen Copolymerisation gegenüber einer Präferenz für Homopolymerisation oder Blockpolymerisation basiert auf der Messung sogenannter Reaktivitätsverhältnisse. Das Reaktivitätsverhältnis für ein Monomerpaar ist die Reaktionsgeschwindigkeitskonstante für die Vermehrung des ersten Monomers in einer wachsenden Polymerkette zu sich selbst gegenüber der Addition an das zweite Monomer. Wenn die Reaktivitätsverhältnisse von Comonomerenpaaren ähnlich sind, werden statistische Copolymerisationen beobachtet. Ethylen mit einem Reaktivitätsverhältnis von r1=0,79 und VAM (r2=1.4) gut copolymerisiert, wobei alternierende Copolymerzusammensetzungen erhalten werden, die die Zusammensetzungen der Monomerzuführungen genau widerspiegeln. Wenn sich die Reaktivitätsverhältnisse zweier Monomere signifikant unterscheiden, tendieren Zusammensetzungen zu denen eines Homopolymers des reaktiveren Co-Monomers. Beispielsweise kann eine statistische Copolymerisation von Styrol (r1 ~ 50) mit VAM (r2 = 0) durch herkömmliche radikalische Polymerisationen nicht erreicht werden.

Eine ausführliche Erklärung, wie Monomerreaktivitätsverhältnisse zur Vorhersage von Copolymerzusammensetzungen verwendet werden können, und eine Tabelle der Reaktivitätsverhältnisse für Comonomerpaare finden Sie in dieser Vorlesung der Stanford University.

Ein weiteres einzigartiges Merkmal von VAM-Radikalpolymerisationen ist ihre Neigung zu Kettenübertragungsreaktionen, die verzweigte Architekturen ermöglichen. Diese Dynamik ist auf Kettenübertragungsreaktionen zwischen dem wachsenden Polymerkettenradikal und der Abstraktion einer Acetat-Wasserstoffposition (vorherrschende Mode) oder eines tertiären Wasserstoffatoms innerhalb der Polymerkette zurückzuführen. Der Verzweigungsprozeß gewinnt mit fortschreitender Umsetzung mit abnehmenden Monomerkonzentrationen an Bedeutung. Die Verzweigung führt zu PVAs mit geringeren Zugeigenschaften, erhöhter Duktilität und niedrigeren Lösungs- und Schmelzviskositäten. Die Verzweigungen sind sowohl kurz- als auch langkettig (oberhalb der kritischen Verschränkungslänge), wobei die kurzkettigen Verzweigungen für die geringeren Festigkeitseigenschaften verantwortlich sind.

Sicherer Umgang mit Vinylacetatmonomer

Der Vinylacetatrat hat einen Leitfaden zur sicheren Handhabung von Vinylacetat veröffentlicht, der Verfahren und bewährte Verfahren für die sichere Handhabung, Lagerung und den Transport von Vinylacetat enthält.

Die Polymerisation von VAM ist stark exotherm und unkontrollierte Polymerisationen können zu Explosionen führen. Bei der Handhabung und Polymerisation von VAM sind folgende Grundsätze zu beachten:

  • VAM frei von Verunreinigungen halten.
  • Verwenden und pflegen Sie die richtigen Inhibitorspiegel, da Inhibitoren im Laufe der Zeit verbraucht werden.
  • HQ-inhibiertes VAM kann vorzugsweise unter trockenem Stickstoff gelagert werden.
  • Vermeiden Sie die Aufnahme von Feuchtigkeit, die eine Hydrolyse von VAM verursachen kann.
  • Vermeiden Sie den Kontakt mit Aminen, starken Säuren, Laugen, Kieselsäure, Aluminiumoxid, Oxidationsmitteln und Initiatoren, die eine spontane Polymerisation verursachen können.
  • Vermeiden Sie die Einwirkung von Luft, die zur Bildung von Peroxiden führen kann.
  • Lagern Sie VAM innerhalb der empfohlenen Temperaturgrenzen von nicht mehr als 30 °C (86 °F).
  • Verwenden Sie geeignete Konstruktionsmaterialien und reinigen Sie Tanks, Reaktoren und Rohrleitungen gründlich, bevor Sie mit VAM füllen.

Weitere Informationen zur Handhabung und zum Gesundheitszustand finden Sie im Sicherheitsdatenblatt für VAM.

VAM Sales Specification

Gantrade ist einer der weltweit wichtigsten Anbieter von hochreinem Vinylacetatmonomer. Wir verfügen über robuste Lagerbestände in Nordamerika und Europa, um die globale Nachfrage zu decken. Unsere Paketgrößen reichen von 20 MT (44.080 lbs.) Tankwagen zu Eisenbahnwaggons und Stahlfässern.

Die Verkaufsspezifikationen von Gantrade für VAM werden in der folgenden Tabelle angezeigt.

Test Specifications Method
Vinyl Acetate, wt. % 99.9 min. GC
Acetaldehyde, ppm 150 max. GC
Methyl Acetate, ppm 200 max. GC
Ethyl Acetate, ppm 300 max. GC
Acetic Acid, ppm 50 max. ASTM D2086
Water, ppm 400 max. ASTM D1364
Specific Gravity 20°/20°C 0.9334-0.9345 ASTM D4052
Platin-Kobalt-Farbe 5 max. ASTM D1209
Hydroquinone, ppm 3-9 Typically ASTM D2193
Appearance Free & Clear, no Suspended Matter Visual

Conclusion

Vinyl acetate monomer is a key intermediate used in the manufacture of homopolymers, copolymers, and derivatives for adhesives & sealants, paint & coatings, packaging films, construction materials, textile & paper oberflächen und eine Vielzahl anderer Anwendungen. VAM ist ein sehr vielseitiges Monomer, das Copolymere wie Ethylen-Co-Vinylacetat, Acrylester-Co-Vinylacetat, Vinylchlorid-Co-Vinylacetat usw. erzeugt. Die breiten Copolymeroptionen ermöglichen das Design zahlreicher Polymersysteme, um die wirtschaftlichen und Leistungsanforderungen einer Vielzahl von Industrie- und Verbraucheranwendungen zu erfüllen. Die größte Verwendung für VAM besteht in Polyvinylacetat-Homopolymer, das in Klebstoffen und Farben verwendet wird und eine einfache Handhabung und gute Hafteigenschaften auf Papier, Stoffen, Holz, Kunststoffen und vielen anderen Substraten zu geringen Kosten bietet.Für weitere Informationen darüber, wie VAM für Sie arbeiten kann, kontaktieren Sie Gantrade noch heute.