Articles

Vinylacetaatmonomeer (VAM): een zeer veelzijdig polymerisatie-tussenproduct

Vinylacetaatmonomeer (VAM) is een belangrijk tussenproduct dat wordt gebruikt bij de productie van een breed scala aan harsen en polymeren voor verf & coatings, kleefstoffen, lijmen & afdichtingsmiddelen, elastomeren, textielafwerkingen, papiercoatings, bindmiddelen, films en a talloze andere industriële en consumententoepassingen. Het efficiënt homo-polymerizes aan polyvinylacetaat (PVA), en VAM kan in talrijke willekeurige copolymeren en terpolymeren zoals ethyleen-vinylacetaat copolymeren, vinyl-acryl harsen, vinylacetaat-acrylzuur copolymeren, en vinylacetaat-vinylchloride copolymeren worden gebruikt. Met de grote diversiteit van polymerisatie opties, VAM heeft het ontwerp van producten met een breed spectrum van kosten en prestaties profielen toegestaan.

vinylacetaat-monomeer-chemische structuur

bron: Wikipedia

VAM toepassingen

het grootste eindgebruik voor VAM is de productie van polyvinylacetaatharsen als basis voor kleefstoffen en coatings, evenals als grondstof voor afgeleide harsen zoals polyvinylalcohol (PVOH). Polyvinylacetaatemulsies en harsen zijn goedkoop en handig in gebruik, en ze hebben een breed toepassingsgebied. PVA is waarschijnlijk het best bekend als de basiscomponent van huishoudelijke witte lijm die wordt gebruikt voor het verlijmen van papier, stoffen, hout en plastic.

segmenten van Vinylacetaatpolymeer naar Toepassingen, 2019

wereldwijd verbruik van VAM-metingen van meer dan 4 miljoen ton, met een jaarlijkse groei van ongeveer 4,7 procent. PVA vertegenwoordigt meer dan de helft van het totale gebruik van VAM. Naast toepassingen in verven, coatings, kleefstoffen en bindmiddelen zijn PVA ‘ s grondstoffen voor andere grote volumesystemen zoals polyvinylalcohol (PVOH), polyvinylbutyral (PVB) en polyvinylformal (PVF). PVOH wordt het meest gebruikt voor PVA ‘ s, gevolgd door lijmen en verven & coatings.een snelgroeiend gebruik van VAM is de vervaardiging van copolymeren van vinylacetaat en ethyleen (VAE) en ethyleen en vinylacetaat (EVA). Naarmate het VAM-gehalte in een ethyleen-vinylacetaat-copolymeer toeneemt, neemt de kristalliniteit af en nemen de trekeigenschappen af. Flexibiliteit, taaiheid en kleefkracht nemen echter toe. Op een niveau van 50 procent zijn Eva ‘ s amorf.

VAEs met een VAM-gehalte van meer dan 60% worden gebruikt in coatings, kleefstoffen, cement en pleisters. VAEs produceert EMULSIESYSTEMEN met een laag VOS-gehalte, omdat het ethyleenmonomeer dient als weekmaker en de behoefte aan coalescentiemiddelen of weekmakers vermindert. In de handel verkrijgbare VAE-emulsies vertonen Tgs tussen -15 °C en + 15 °C. formuleerders kunnen VAE-emulsies vriesdrogen om herdispersible powders (RDP ‘ s) te produceren, vaak “vaste latex” genoemd.”

Eva ‘ s met een VAM-gehalte van minder dan 40% zijn thermoplasten die worden gebruikt voor elastomeerfilms, extrusiecoating en kleefstoffen. Eva ‘ s worden verder gebruikt bij de productie van copolymeren van ethyleenvinylalcohol (EVOH) met uitstekende gasbarrièreeigenschappen die nuttig zijn in voedselverpakkingen met meerdere lagen en landbouwfilms, drank & cosmetische flessen en barrièrelagen van plastic benzinetanks.

Er is een grote verscheidenheid aan vinylacrylcopolymeeropties beschikbaar. Vinylacryl-emulsies zijn economische producten die veelvuldig worden gebruikt in verf voor binnenhuisarchitectuur & caulks, lijmen & afdichtingsmiddelen, papier & textielbinders, technisch vervaardigde weefsels en pigmentdispersies. Acrylmonomeren zoals ethyl -, butyl-en 2-ethylhexylacrylaten verbeteren de prestaties van copolymeren door verbetering van de flexibiliteit, waterbestendigheid, hechting en scrub & vlekbestendigheid. Ter-monomeren worden ook gebruikt als ethyleen en acrylzuur in deze systemen.

globale toepassingen van vinylacetaat door de Eindgebruiksindustrie, 2019

Vam-Polymerisatieoverwegingen

VAM-polymerisatie is eenvoudig in alle processen, emulsie, bulk, oplossing en suspensie. De commerciële VAM bronnen hebben zuiverheden groter dan 99,9 percenten, met spoorniveaus van water, azijnzuur, en acetaldehyde. Water en azijnzuur hebben niet veel effect op polymerisaties, maar aceetaldehyde werkt als een ketentransfermiddel en heeft een significant effect op de viscositeit van de uiteindelijke polymeren. Formuleerders kunnen hydrochinon gestabiliseerd materiaal polymeriseren zonder het HQ te verwijderen.

VAM-polymerisaties zijn exotherm en vereisen voorzieningen voor koeling. In emulsiereacties, polymerisatie tijden zijn ongeveer 4 uur bij temperaturen van 70 °C. Formulators moeten de pH op bijna neutraal niveau tijdens polymerisatie te handhaven VAM hydrolyse te minimaliseren. Om de hydrolysereactie te verbeteren, kunnen zij een buffer zoals natriumacetaat gebruiken.

VAM-copolisaties van vrije radicalen komen gemakkelijk voor met sommige monomeren en met moeite met andere comonomeren. De methode voor het meten van de neiging van monomeerparen om willekeurig te copolymeriseren versus een voorkeur voor homopolymerisatie of blokpolymerisatie, is gebaseerd op het meten van zogenaamde reactiviteitsverhoudingen. De reactiviteitsverhouding voor een paar monomeren is de constante van de reactiesnelheid voor propagatie van het eerste monomeer in een groeiende polymeerketen aan zichzelf versus toevoeging aan het tweede monomeer. Wanneer de reactiviteitsverhoudingen van comonomeerparen gelijkaardig zijn, worden willekeurige copolymerisaties waargenomen. Ethyleen met een reactiviteitsverhouding van R1 = 0,79 en VAM (r2 = 1.4) copolymeriseert goed, waardoor wisselende copolymeersamenstellingen nauw de samenstellingen van het monomeervoeder weerspiegelen. Wanneer de reactiviteitsverhoudingen van twee monomeren significant verschillen, zullen de samenstellingen neigen naar die van een homopolymeer van het meer reactieve co-monomeer. Als voorbeeld, willekeurige copolymerisatie van styreen (r1~50) met VAM (r2=0) kan niet worden bereikt door conventionele vrije-radicale polymerisaties.

voor een grondige uitleg van hoe monomeerreactiviteitsratio ’s kunnen worden gebruikt om copolymeersamenstellingen te voorspellen, en een tabel van reactiviteitsratio’ s voor comonomeerparen, zie deze lezing van Stanford University.

een ander uniek kenmerk van vam-polymerisaties met vrije radicalen is hun neiging om ketentransferreacties te ondergaan die vertakte architecturen mogelijk maken. Deze dynamiek is het gevolg van kettingoverdrachtreacties tussen de groeiende polymeerketen vrije radicalen en abstractie van een acetaatwaterstofpositie (overheersende modus) of een tertiair waterstofatoom binnen de polymeerketen. Het vertaktingsproces neemt in betekenis toe naarmate de omzetting vordert, met dalende monomeerconcentraties. Vertakking resulteert in PVAs met lagere trekeigenschappen, verhoogde rekbaarheid, en lagere oplossing en smelt viscositeiten. De takken zijn zowel korte als lange keten (boven de kritische verstrengeling lengte), met de korte keten takken verantwoordelijk voor de lagere sterkte eigenschappen.

veilige hantering van Vinylacetaatmonomeer

De Vinylacetaatraad heeft een handleiding voor veilige hantering van vinylacetaat gepubliceerd met procedures en beste praktijken voor de veilige hantering, opslag en transport van vinylacetaat.

polymerisatie van VAM is zeer exotherm en ongecontroleerde polymerisaties kunnen leiden tot explosies. De volgende principes moeten worden toegepast bij het hanteren en polymeriseren van VAM:

  • VAM vrij van verontreiniging houden.
  • gebruik en handhaaf de juiste inhibitorniveaus, aangezien remmers na verloop van tijd worden geconsumeerd.
  • HQ-inhibited VAM kan bij voorkeur worden opgeslagen onder droge stikstof.
  • vermijd absorptie van vocht, wat hydrolyse van VAM kan veroorzaken.
  • voorkomen contact met aminen, sterke zuren, logen, siliciumdioxide, aluminiumoxide, oxiderende stoffen en Initiatoren, die spontane polymerisatie kunnen veroorzaken.
  • Vermijd blootstelling aan lucht, wat kan leiden tot de vorming van peroxiden.
  • bewaar VAM binnen de aanbevolen temperatuurgrenzen, niet hoger dan 30 °C (86 °F).
  • gebruik de juiste bouwmaterialen en reinig tanks, reactoren en leidingen alvorens met VAM te vullen.

voor meer informatie over hantering en gezondheid, zie de SDS voor VAM.

VAM-Verkoopspecificatie

Gantrade is een van de belangrijkste wereldwijde leveranciers van vinylacetaatmonomeer met een hoge zuiverheid. Wij onderhouden robuuste voorraden in Noord-Amerika en Europa om aan de wereldwijde vraag te voldoen. Onze verpakkingen variëren van 20 MT (44.080 lbs.) tank trucks voor spoorwagons en stalen vaten.

De verkoopspecificaties van GANTRADE voor VAM worden weergegeven in de onderstaande grafiek.

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
platina-Kobaltkleur 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 afwerkingen, en een groot aantal andere toepassingen. VAM is een zeer veelzijdig monomeer, waardoor copolymeren zoals ethyleen-co-vinylacetaat, acryl-ester-Co-vinylacetaat, vinylchloride-Co-vinylacetaat, enz. Dankzij de brede copolymeeropties kunnen talrijke polymeersystemen worden ontworpen om te voldoen aan de economische en prestatie-eisen van een groot aantal industriële en consumententoepassingen. Het grootste gebruik voor VAM is in polyvinylacetaat homopolymeer, dat wordt gebruikt in lijmen en verven, biedt gebruiksgemak en goede hechtingseigenschappen op papier, stoffen, hout, kunststoffen en vele andere substraten tegen lage kosten.

voor meer informatie over hoe VAM voor u kan werken, kunt u vandaag nog contact opnemen met Gantrade.