張晟楠 ,沈國(guó)良 ,馬達(dá)成,孟令慧,韓垚杰,周 超,溫瑞陽(yáng),陳遠(yuǎn)南
1.沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)石油化工學(xué)院,遼寧 遼陽(yáng) 111003;2.沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)遼陽(yáng)校區(qū)圖書館,遼寧 遼陽(yáng) 111003
高碳醇(又稱高級(jí)脂肪醇、高碳脂肪醇)是指C8及以上的飽和一元長(zhǎng)碳鏈脂肪醇,主要由高級(jí)脂肪酸制得。近年來(lái),作為可再生資源的天然油脂,其產(chǎn)量越來(lái)越大,同時(shí)廢棄的油脂也越來(lái)越多。人們已將油脂與甲醇進(jìn)行酯交換反應(yīng)得到高碳脂肪酸甲酯,用作生物柴油,作為燃料油,其存在價(jià)值不高、利用途徑不合理的缺點(diǎn)。現(xiàn)在,人們逐漸通過(guò)加氫將高碳脂肪酸甲酯轉(zhuǎn)化為天然高碳脂肪醇,并已在日用化學(xué)工業(yè)中有良好應(yīng)用。隨著加氫技術(shù)不斷成熟,高碳醇產(chǎn)量不斷增加,人們正在研究高碳醇的新用途,如制取甲基丙烯酸高碳醇酯是一個(gè)新應(yīng)用領(lǐng)域。目前,市場(chǎng)上對(duì)于甲基丙烯酸高碳醇酯的需求量迅速增加,應(yīng)用前景廣闊。因此,本文對(duì)甲基丙烯酸高碳醇酯的結(jié)構(gòu)與特性進(jìn)行闡述,詳細(xì)介紹甲基丙烯酸高碳醇酯的制備方法,概述甲基丙烯酸高碳醇酯在石油化工、印刷、皮革、紡織和醫(yī)藥等領(lǐng)域中的應(yīng)用。
甲基丙烯酸高碳醇酯是由甲基丙烯酸(或甲基丙烯酸甲酯)與高碳脂肪醇經(jīng)過(guò)酯化反應(yīng)(或酯交換反應(yīng))制得。甲基丙烯酸高碳醇酯是一類含有碳碳雙鍵、酯基、羰基、長(zhǎng)碳烷氧基、長(zhǎng)碳烷基及甲基等基團(tuán)的重要有機(jī)化合物。因此,甲基丙烯酸高碳醇酯具有十分多樣的性能,其單體和聚合物均被廣泛應(yīng)用。甲基丙烯酸高碳醇酯作為降凝劑、流動(dòng)改性劑的共聚單體,其產(chǎn)品廣泛用于油品添加劑、潤(rùn)滑油添加劑、涂料添加劑和油品輸送中,且性能優(yōu)異。
甲基丙烯酸高碳醇酯中的碳碳雙鍵決定了其可以用于制得聚合物。因其結(jié)構(gòu)中存在甲基,制得的聚合物比較剛硬,是作為熱塑性和熱固性甲基丙烯酸樹脂的良好共聚單體,同時(shí)聚合物還具有優(yōu)異的黏合性和彈力特性;酯基與某些基團(tuán)結(jié)合形成的骨架結(jié)構(gòu)會(huì)使其產(chǎn)品具有良好的防水性及耐溶劑性;碳氧雙鍵官能團(tuán)使聚合物具有良好的耐候性;長(zhǎng)碳烷基有較好的油溶性,某些共聚物或均聚物常被作為不同使用范圍的油品添加劑;含有α、β不飽和羰基結(jié)構(gòu)的甲基丙烯酸高碳醇酯具有良好的抗菌特性;含有甲基的不飽和雙鍵具有安全、無(wú)毒的特性。
迄今,合成甲基丙烯酸高碳醇酯的方法主要有甲基丙烯酸酐法、酰氯醇解法、鈉鹽酯化法、直接酯化法和酯交換法等,其中,直接酯化法、酯交換法最為常用。
1948 年,Rehberg 等[1]報(bào)道了采用甲基丙烯酸酐與高碳醇合成甲基丙烯酸高碳醇酯的方法,見式(1)。
在酸性催化劑作用下,甲基丙烯酸酐與高碳醇反應(yīng)比較容易生成甲基丙烯酸高碳醇酯及副產(chǎn)物甲基丙烯酸。在反應(yīng)過(guò)程中,須嚴(yán)格控制醇的用量和操作條件,防止高碳醇與副產(chǎn)物甲基丙烯酸進(jìn)一步反應(yīng)生成水,而使產(chǎn)物酯發(fā)生水解。因此,在反應(yīng)過(guò)程中,需要不斷將副產(chǎn)物甲基丙烯酸蒸出。由于甲基丙烯酸酐的制備困難且反應(yīng)過(guò)程中副產(chǎn)大量的甲基丙烯酸,所以實(shí)際生產(chǎn)中已不采用該方法。
甲基丙烯酰氯與高碳醇進(jìn)行醇解反應(yīng),可以得到甲基丙烯酸高碳醇酯[2],具體反應(yīng)見式(2)。
雖然酰氯醇解反應(yīng)條件溫和,但是反應(yīng)過(guò)程中的副產(chǎn)物為HCl,其既不易被蒸出又易與高碳醇發(fā)生氯代反應(yīng)。因此,需要加入堿性物質(zhì)吸收HCl。同時(shí),反應(yīng)物酰氯有毒且易發(fā)生水解反應(yīng),對(duì)環(huán)境和人體均不友好;特別是酰氯不穩(wěn)定,反應(yīng)物甲基丙烯酰氯一般需要就地合成,而且酰氯沸點(diǎn)低,很容易在減壓蒸餾時(shí)被抽走。綜上,酰氯醇解法制備甲基丙烯酸高碳醇酯存在諸多問(wèn)題,實(shí)際生產(chǎn)中也不采用該方法。
鈉鹽酯化法通常先由甲基丙烯酸制備甲基丙烯酸鈉鹽后,在催化劑存在下,甲基丙烯酸鈉鹽與長(zhǎng)鏈氯代烷反應(yīng),脫去NaCl,得到甲基丙烯酸高碳醇酯,見式(3)。
在該反應(yīng)中,副產(chǎn)大量不溶于有機(jī)物的NaCl[3],反應(yīng)結(jié)束后需對(duì)其進(jìn)行處理,不但后處理過(guò)程繁雜,而且原料長(zhǎng)鏈氯代烷也不易合成。
以甲基丙烯酸和高碳醇為原料,直接酯化反應(yīng)得到甲基丙烯酸高碳醇酯和水,具體反應(yīng)見式(4)。
在酸性催化劑作用下,直接酯化反應(yīng)生成甲基丙烯酸高碳醇酯。傳統(tǒng)上,直接酯化法一般采用催化活性高的濃硫酸作催化劑,但存在副反應(yīng)多、腐蝕性強(qiáng)等缺點(diǎn)。現(xiàn)在采用的催化劑主要有對(duì)甲基苯磺酸、十二烷基苯磺酸、有機(jī)膦酸、強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹脂及雜多酸等。
在直接酯化反應(yīng)中,伴有大量水生成,而且酯化反應(yīng)為可逆反應(yīng),為了使反應(yīng)向正向進(jìn)行,通常需要在反應(yīng)過(guò)程中采取加入溶劑或蒸發(fā)的方法除去生成的水。因此,直接酯化法又可分為溶劑酯化法和熔融酯化法兩種。
2.4.1 溶劑酯化法
在酯化反應(yīng)過(guò)程中,加入一定量的有機(jī)帶水劑,通過(guò)其與水形成最低共沸物的形式,將水不斷帶出反應(yīng)體系,從而促使反應(yīng)正向進(jìn)行。常用的帶水劑有苯、甲苯、二甲苯、環(huán)己烷及石油醚等有機(jī)溶劑,目前多采用甲苯作為帶水劑。
劉芬[4]向甲苯中加入十六醇和對(duì)苯二酚,加熱至充分溶解后,再加入甲基丙烯酸和對(duì)甲基苯磺酸進(jìn)行催化反應(yīng),得到甲基丙烯酸十六酯。帶水劑的加入不僅提高了直接酯化反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率,還抑制副反應(yīng)的發(fā)生。特別是催化劑對(duì)甲基苯磺酸具有較高的催化活性,且不具有氧化性,碳化作用也比較弱,改善了傳統(tǒng)酯化反應(yīng)以濃硫酸作催化劑的強(qiáng)腐蝕性問(wèn)題,但反應(yīng)產(chǎn)物不易分離純化。
文福姬等[5]以十二醇與甲基丙烯酸為原料,以強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹脂為催化劑、對(duì)苯二酚為阻聚劑、二甲苯為帶水劑,甲基丙烯酸十二醇酯的收率達(dá)到96.6%。相對(duì)于對(duì)甲基苯磺酸,以交換樹脂為催化劑使得反應(yīng)后處理簡(jiǎn)單,只是陽(yáng)離子交換樹脂耐高溫性和重復(fù)性較差。
萬(wàn)用波等[6]以有機(jī)膦酸作為催化劑、對(duì)苯二酚為阻聚劑、高碳醇和甲基丙烯酸為原料合成甲基丙烯酸高碳醇酯。與傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)酸催化劑相比,有機(jī)膦酸與甲基丙烯酸、高碳醇具有更好的互溶性,在一定程度上能夠提高催化劑的催化效果,且對(duì)金屬設(shè)備腐蝕較?。?]。
金烈等[8]采用雜多酸作催化劑,甲苯作帶水劑,甲基丙烯酸與月桂醇酯化反應(yīng)合成了甲基丙烯酸月桂酯。雖然雜多酸催化劑有較高的催化活性和選擇性,但存在活性組分溶脫損失及積碳失活等問(wèn)題。
目前,工業(yè)上大多采用溶劑酯化法生產(chǎn)甲基丙烯酸高碳醇酯。
2.4.2 熔融酯化法
馬玉新等[9]將十二醇、對(duì)苯二酚、甲基丙烯酸和對(duì)甲基苯磺酸加入全封閉反應(yīng)器中進(jìn)行反應(yīng),在一定真空度下不斷移出反應(yīng)中生成的水,從而使化學(xué)平衡正向移動(dòng),收率超過(guò)99.0%。
王嘉圖等[10]采取熔融酯化法制備甲基丙烯酸十六酯。將十六醇和阻聚劑加熱熔化,再依次加入甲基丙烯酸和對(duì)甲基苯磺酸,得到甲基丙烯酸十六酯和水。反應(yīng)生成的水在高溫下汽化,通過(guò)分水器將其分離。反應(yīng)溫度升高,酯化反應(yīng)速度隨著水的汽化速度的增加而加快。但是當(dāng)反應(yīng)溫度過(guò)高時(shí),會(huì)發(fā)生聚合反應(yīng),從而使酯化率降低。當(dāng)酯化反應(yīng)溫度為120 ℃時(shí),酯化率為90%。在酯化反應(yīng)進(jìn)行2 h 后,加入吸水劑MgSO4,吸收除去殘留的水,使反應(yīng)正向進(jìn)行,酯化率可由90%增至96%以上。
孫然[11]在N2保護(hù)下,將高碳醇熔化后,加入對(duì)苯二酚、對(duì)甲基苯磺酸和甲基丙烯酸,在120 ℃下反應(yīng)5 h,制得甲基丙烯酸高碳醇酯。
吳月蘭[12]以甲基丙烯酸和十八醇為原料、對(duì)苯二酚為阻聚劑、十二烷基苯磺酸用量1.4%、對(duì)苯二酚用量0.7%,在真空、反應(yīng)溫度150 ℃、反應(yīng)時(shí)間6 h 下,最高酯化率可達(dá)98.5%。十二烷基苯磺酸可以有效降低主反應(yīng)和副反應(yīng)的水解程度,但其分子量較大,催化能力較弱。
熔融酯化法雖然操作簡(jiǎn)單、成本低,但是如何將反應(yīng)生成的水及時(shí)且全部移出反應(yīng)體系,從而避免發(fā)生水解反應(yīng)和酯化反應(yīng)不完全的問(wèn)題是該方法的關(guān)鍵所在。
酯交換反應(yīng)是制備高級(jí)酯的一種經(jīng)典的、比較經(jīng)濟(jì)有效的合成方法[13]。1936 年,Neher[14]最先提出了酯交換方法,在低級(jí)酯上引入長(zhǎng)鏈的非極性基團(tuán)。
以低沸點(diǎn)、廉價(jià)的甲基丙烯酸甲酯和高碳醇為原料,在催化劑、阻聚劑的作用下,加熱進(jìn)行酯交換反應(yīng)生成甲基丙烯酸高碳醇酯,見式(5)。
酯交換反應(yīng)產(chǎn)物為甲基丙烯酸高碳醇酯和甲醇,其中,甲醇沸點(diǎn)為64.7 ℃,甲基丙烯酸甲酯沸點(diǎn)為100 ℃。甲醇與甲基丙烯酸甲酯能形成最低共沸物,共沸點(diǎn)為64.2 ℃,共沸物中甲醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)為82%,共沸物容易被蒸餾除去,將反應(yīng)生成的甲醇蒸出,有利于反應(yīng)向正向進(jìn)行。通過(guò)增加甲基丙烯酸甲酯的用量可提高反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)品收率。丁斌[15]用4A型分子篩作為吸附劑,吸附除去共沸物中的甲醇,將純化后的甲基丙烯酸甲酯返回反應(yīng)體系中,從而促使反應(yīng)正向進(jìn)行,并可減少甲基丙烯酸甲酯用量。
在不使用催化劑的條件下,酯交換反應(yīng)存在溫度高、反應(yīng)速度慢、反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率很低并伴隨副反應(yīng)的發(fā)生等缺點(diǎn),因此,采用合適(合成)的高效催化劑是酯交換反應(yīng)的主要研究?jī)?nèi)容。酯交換反應(yīng)制備甲基丙烯酸高碳醇酯常用的催化劑有H2SO4、對(duì)甲基苯磺酸、鈦酸丁酯、有機(jī)錫和雜多酸等,也有甲醇鎂、固體堿及復(fù)配催化劑等。
酯交換反應(yīng)溫度高于酯化反應(yīng)溫度,由于反應(yīng)物中雙鍵很活潑,在高溫條件下容易發(fā)生聚合反應(yīng);同時(shí),反應(yīng)物甲基丙烯酸甲酯也能與生成物甲基丙烯酸高碳酯發(fā)生共聚,使產(chǎn)率降低。因此,反應(yīng)體系中需要加入更合適的阻聚劑,防止聚合反應(yīng)的發(fā)生,對(duì)阻聚劑及其用量的要求也高于酯化反應(yīng)體系。
由于甲基丙烯酸高碳醇酯沸點(diǎn)高,且含有雙鍵,在常壓下高溫蒸餾分離、提純時(shí)極易發(fā)生聚合反應(yīng),所以,一般采用高真空蒸餾的方式進(jìn)行分離。
目前,甲基丙烯酸高碳醇酯類產(chǎn)品還沒(méi)真正實(shí)現(xiàn)工業(yè)化規(guī)模的穩(wěn)定生產(chǎn),現(xiàn)有的合成方法都存在轉(zhuǎn)化率不高、催化劑分離困難、高溫條件下易發(fā)生聚合以及反應(yīng)產(chǎn)物分離繁雜等問(wèn)題。
甲基丙烯酸高碳醇酯用途廣泛,不但可以作為聚合物的單體制取多種性能優(yōu)異的化工新材料,而且也可以直接應(yīng)用于化工生產(chǎn)中。一般來(lái)說(shuō),甲基丙烯酸高碳醇酯常用作合成高聚物的單體。
3.1.1 用作抗菌劑
在制備季銨鹽類抗菌劑中,加入甲基丙烯酸酯等長(zhǎng)鏈的具有殺菌作用的大分子有機(jī)物,因其分子量大且不易遷移的特性[16],可解決季銨鹽類抗菌劑使用時(shí)大多以游離狀態(tài)存在造成易溶解、易洗脫等問(wèn)題[17],使抗菌效果更加持久。
3.1.2 用作除臭劑
在除臭劑的制備中,加入甲基丙烯酸酯,可以提高產(chǎn)品的除臭性能。王愛(ài)國(guó)[18]在制備一種能夠吸附甲醛的綠色油漆中,加入3~8 份甲基丙烯酸月桂醇酯,使該產(chǎn)品的除臭性能更優(yōu)異。周磊等[19]制備的除臭劑中含有甲基丙烯酸月桂酯,能夠與硫基、氨基及醛基等臭味基團(tuán)反應(yīng),生成不臭的物質(zhì),從而達(dá)到除臭的目的。
3.1.3 用作功能材料
如果將甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸羥丙酯及丙烯酸異癸酯等組分混合,可制取用于廢水處理的改性生物材料;甲基丙烯酸月桂酯、丙烯酸正丙酯及熱固性塑料等組分混合,可制取環(huán)保的高分子保溫隔熱材料。甲基丙烯酸月桂酯與再生膠、開孔膨脹珍珠巖及醇溶性樹脂等組分混合,可制成易于回收的橡膠材料。
3.1.4 用作樹脂改性劑
甲基丙烯酸高碳醇酯具有的多官能團(tuán)結(jié)構(gòu),使其具有多樣化的性能,可以用于樹脂改性。張繼華[20]以甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸、苯乙烯為單體,加入有機(jī)溶劑、中和劑,單體中的甲基增加了位阻效應(yīng)使水解發(fā)生的可能性降低,從而增強(qiáng)了樹脂的耐堿性。胡軍等[21]在樹脂中加入甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸十八酯、甲基丙烯醇酯和丙烯酸羥丙酯,使涂膜與環(huán)氧樹脂的相容性、耐腐蝕性、流平性和光澤度均得以提高。
甲基丙烯酸高碳醇酯可以發(fā)生均聚反應(yīng)和共聚反應(yīng),多用作共聚物的單體。
3.2.1 用作均聚物的單體
均聚物是指僅由自身一種單體,經(jīng)加聚反應(yīng)得到的聚合物。甲基丙烯酸高碳醇酯均聚物主要為聚甲基丙烯酸C12~C18酯。甲基丙烯酸酯類最常見的均聚物主要用作油品添加劑,高碳醇的長(zhǎng)鏈碳原子數(shù)決定了其對(duì)油品的選擇性及其應(yīng)用性能。甲基丙烯酸高碳醇酯均聚物的選擇性與可應(yīng)用性存在一定局限,通常不如其共聚物產(chǎn)品的性能好。
近年來(lái),海洋石油泄漏、含油污水等污染物對(duì)環(huán)境造成了極大的危害。甲基丙烯酸高碳酯類吸油樹脂具有良好的吸油性能,被廣泛用于脫除油污。武元鵬等[22]以甲基丙烯酸月桂酯為單體、偶氮二異丁腈作引發(fā)劑、二乙烯苯作交聯(lián)劑,制備出塊狀結(jié)構(gòu)的高分子吸油材料,所具有的親油疏水的長(zhǎng)碳鏈和多孔結(jié)構(gòu),使其具備良好的吸油性能。
3.2.2 用作共聚物的單體
共聚物是由兩種及以上單體共同聚合而成。工業(yè)上,甲基丙烯酸高碳醇酯大多被用作共聚物單體,共聚物的性能優(yōu)于均聚物,用途更廣泛。
1)用作油品添加劑。在石油化學(xué)工業(yè)中,甲基丙烯酸高碳醇酯被廣泛用作合成降凝劑、分散劑、降濁劑、黏度指數(shù)改進(jìn)劑和絮凝劑等油品添加劑的中間體。甲基丙烯酸高碳醇酯與馬來(lái)酸酐、α-烯烴和苯乙烯等反應(yīng)生成的共聚物具有很好的降凝作用,其降凝效果在很大程度上取決于甲基丙烯酸高碳醇酯中長(zhǎng)鏈烷基的碳原子數(shù)和共聚物的組成。王維媛等[23]將甲基丙烯酸高碳醇酯、富馬酸和苯乙烯制成共聚物,當(dāng)降凝劑加量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))為3%時(shí),可以使150SN 基礎(chǔ)油凝點(diǎn)降低12 ℃。Deshmukh 等[24]將不同甲基丙烯酸高碳醇酯與馬來(lái)酸酐共聚,合成出5 種流動(dòng)改進(jìn)劑,表現(xiàn)出分散劑和流動(dòng)改進(jìn)劑雙重功效。郭鋼福[25]將甲基丙烯酸十二酯、甲基丙烯酸十四酯和甲基丙烯酸十六酯混合,加入稀釋油白油、酸酐或酯、引發(fā)劑過(guò)氧化苯甲酰,經(jīng)過(guò)濾得到聚甲基丙烯酸酯類降凝劑,當(dāng)降凝劑加量為0.5%時(shí),可使150SN 基礎(chǔ)油的凝點(diǎn)、濁點(diǎn)分別降低28、25 ℃。褚慶輝[26]向甲基丙烯酸高碳醇酯中加入苯乙烯進(jìn)行共聚,共聚物的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和剪切穩(wěn)定性均優(yōu)于甲基丙烯酸高碳醇酯均聚物,且聚合物成本降低。Jukic等[27]以甲基丙烯酸十二酯、甲基丙烯酸十八酯和苯乙烯的三元共聚物作為潤(rùn)滑油的黏度指數(shù)改進(jìn)劑,相比于常規(guī)的甲基丙烯酸甲酯和長(zhǎng)鏈烷烴甲基丙烯酸酯的三元共聚物表現(xiàn)出很好的穩(wěn)定性。萬(wàn)用波等[6]采用氧化還原體系合成一種以甲基丙烯酸高碳醇酯、丙烯酰胺和二甲基二烯丙基氯化銨為單體的陽(yáng)離子型水溶性高分子絮凝劑(PAD-1),將其應(yīng)用于含油廢水的處理,最終含油廢水的濁度去除率達(dá)到96.5%,是一種高效的絮凝劑,具有較好的工業(yè)應(yīng)用前景。
2)用作油墨、涂料原料。在印刷、油漆工業(yè)中,甲基丙烯酸高碳醇酯被用作某些油墨、涂料的重要原料。涂料印花是一種把顏料固著在織物上的印花方法。廖齊等[28]將甲基丙烯酸十六酯和丙烯酸為單體共聚,制備出增稠劑(PTA),結(jié)果發(fā)現(xiàn):甲基丙烯酸十六酯單體具有良好的疏水性,合成的增稠劑具有較高的給色量;丙烯酸單體因含有羧酸基,使增稠劑具有良好的水溶性和分散性。該增稠劑可用于平網(wǎng)、圓網(wǎng)和臺(tái)板印花。
3)用作皮革加脂劑。皮革加脂劑使制成的皮革柔軟且具有優(yōu)良的防水性。王嘉圖等[29]將甲基丙烯酸十八酯與丙烯酸共聚,制備出多功能復(fù)合型加脂劑,其羧基與皮革膠原纖維的—NH—結(jié)合,在膠原纖維表面形成油性骨架,具有較好的加脂性能和防水性能。
4)用作防水劑乳液。由于甲基丙烯酸高碳醇酯是一種親油疏水的單體,加入該單體,還具有防水的特性。宋金星等[30]以甲基丙烯酸十八酯為主體,甲基丙烯酸縮水甘油酯和丙烯酸羥乙酯為功能單體,制得穩(wěn)定乳液,將其與防水增效劑共混,得到無(wú)氟防水劑乳液,在化纖織物和紗線上具有良好的防水效果和優(yōu)異的染料穩(wěn)定性能。吉婉麗等[31]根據(jù)甲基丙烯酸十八醇酯單體的防水性,將其與作為陽(yáng)離子單體的碳酸二甲酯(DMC)等制備成防水乳液,不僅能使乳膠與棉纖維結(jié)合的牢固程度提高,而且具有良好的防水性能。王虎群等[32]將甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸、乳化劑和水等制得乳化混合液,再與改性過(guò)的石墨烯分散液、引發(fā)劑、填料、流變助劑及偶聯(lián)劑等進(jìn)行混合后制得防水涂料。該防水涂料的耐候性、吸水性、黏接性均得到明顯改善。
5)用作制備醫(yī)用材料。甲基丙烯酸酯毒性很小,其均聚物和共聚物一般為無(wú)毒、無(wú)害物質(zhì)。因此,甲基丙烯酸高碳醇酯可用作制備醫(yī)用材料。Kafetzi 等[33]制備了甲基丙烯酸月桂酯三元聚合物,用作胰島素納米載體,取得了良好的應(yīng)用。計(jì)劍等[34]采用甲基丙烯酸十八酯、甲基丙烯酸羥丙酯、甲基丙烯酸(三硅氧烷)丙酯和α-甲基丙烯酰-ω-羥基聚氧乙烯合成四元共聚物,該共聚物在醫(yī)用聚酯和玻璃表面上能形成穩(wěn)定的含聚氧乙烯涂層。該抗凝血涂層材料可延長(zhǎng)復(fù)鈣化凝血時(shí)間,限制并減少血小板黏附。
6)用作膠黏劑。第二代丙烯酸酯膠黏劑是以甲基丙烯酸酯自由基枝接共聚為基礎(chǔ)的膠黏劑。郭黛妮等[35]在有機(jī)溶劑和助劑作用下,將甲基丙烯酸高碳醇酯與松香共聚制成膠黏劑,用于商品包裝封口。Schreur?Piet 等[36]以甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸丁酯等為單體,共聚得到了大分子聚合物,可用作黏合劑,其具有良好的流變特性。
7)用作制備電解質(zhì)。左翔等[37]以十六烷基聚乙二醇甲基丙烯酸酯為基礎(chǔ)原料,與甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯聚合得到接枝共聚物。由該共聚物與鋰鹽制備的全固態(tài)聚合物電解質(zhì),具有安全性能好、質(zhì)量輕、易成膜和黏彈性好的優(yōu)點(diǎn),是實(shí)現(xiàn)新一代聚合物鋰離子電池的關(guān)鍵元素。
8)用作表面活性劑。甲基丙烯酸高碳醇酯中長(zhǎng)碳鏈烷基是親油基團(tuán),將親油的甲基丙烯酸高碳醇酯和具有親水性的有機(jī)化合物共聚,形成兼有親油、親水結(jié)構(gòu)的表面活性劑,在日常生活中可作為一類重要的洗滌劑。
甲基丙烯酸酯具有特殊的性能,且毒性較小,其均聚物、共聚物無(wú)毒,甲基丙烯酸高碳醇酯的應(yīng)用前景十分廣闊,人們正在大力開展甲基丙烯酸高碳醇酯的合成與應(yīng)用研究。近年來(lái),人們致力于研究以甲基丙烯酸甲酯為原料,通過(guò)酯交換反應(yīng)制備甲基丙烯酸高碳醇酯,以期實(shí)現(xiàn)高沸點(diǎn)甲基丙烯酸酯類系列產(chǎn)品工業(yè)化生產(chǎn)。
采用酯交換法合成甲基丙烯酸高碳醇酯,關(guān)鍵是確定(合成)高效的催化劑,使其具有較高的催化活性、選擇性,使用后的催化劑應(yīng)容易回收再利用;選擇適宜的阻聚劑,避免發(fā)生聚合反應(yīng),提高產(chǎn)物收率,盡可能使產(chǎn)品無(wú)色;確定優(yōu)化的反應(yīng)條件及找到合適的分離方法。這些都是酯交換法制備甲基丙烯酸高碳醇酯的關(guān)鍵技術(shù)所在。