Không chỉ đơn thuần là một este của axit acrylic, metyl acrylat sở hữu khả năng phản ứng linh hoạt, dễ dàng kết hợp với các monomer khác để tạo ra nhiều loại polymer có tính chất khác nhau. Chính đặc điểm này giúp nó trở thành một nguyên liệu không thể thay thế trong nhiều ngành công nghiệp.
Metyl Acrylat là gì?
Metyl acrylat, viết tắt là MA, hay còn được biết đến với các tên gọi Acrylic acid methyl ester hay Methyl propenoate, là một este của axit acrylic, là một hợp chất hữu cơ không màu, dễ bay hơi và có mùi hăng nhẹ. Chất này được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất polymer, sơn và chất phủ, keo dán cũng như trong các ngành công nghiệp khác.
Metyl acrylat có công thức cấu tạo thu gọn là CH₂=CHCOOCH₃, giúp tạo ra nhiều loại polymer có tính chất ưu việt như độ bền cao, độ bám dính tốt và khả năng chống chịu thời tiết.
Công thức cấu tạo của Acrylic acid methyl ester
Công thức hóa học và tính chất cơ bản
Metyl acrylat là một este của axit acrylic (CH₂=CHCOOH) với methanol (CH₃OH), trong đó nhóm metyl (-CH₃) liên kết với nhóm carboxyl (-COO-). Chính cấu trúc này giúp nó có khả năng phản ứng mạnh mẽ với nhiều hợp chất khác, đặc biệt là trong các phản ứng trùng hợp để tạo polymer. Este metyl acrylat có công thức là CH₂=CHCOOCH₃, thể hiện rõ liên kết đôi giữa cacbon và khả năng phản ứng đặc trưng của nó.
Tính chất vật lý
- Dạng tồn tại: Chất lỏng không màu, có mùi hăng nhẹ
- Khối lượng phân tử: Khoảng 86,09 g/mol.
- Nhiệt độ sôi: Khoảng 80°C.
- Nhiệt độ nóng chảy: -76°C
- Độ hòa tan: Tan tốt trong các dung môi hữu cơ như ethanol, ether, acetone và benzene nhưng độ hòa tan trong nước lại khá thấp.
Tính chất hóa học
Metyl acrylat công thức đặc trưng bởi nhóm chức este (-COO-) liên kết với nhóm vinyl (-CH=CH₂), giúp nó dễ tham gia vào các phản ứng cộng. Khi có mặt các chất khơi mào như peroxit hữu cơ hoặc ánh sáng UV, MA có thể polymer hóa tạo thành poly hoặc các copolymer có tính chất cơ học và hóa học đa dạng.
Quy trình sản xuất Metyl Acrylat
Quy trình sản xuất MA chủ yếu dựa trên phản ứng este hóa giữa axit acrylic (CH₂=CHCOOH) và methanol (CH₃OH) dưới tác dụng của chất xúc tác và điều kiện nhiệt độ, áp suất thích hợp.
- Bước 1: Oxy hóa propylene hoặc hydroxy hóa axetilen để điều chế axit acrylic. Methanol cũng được tinh chế để loại bỏ nước và các tạp chất có thể ảnh hưởng đến phản ứng.
- Bước 2: Axit acrylic và methanol được đưa vào một hệ thống phản ứng, thường là một tháp phản ứng hoặc thiết bị phản ứng có khuấy, với sự có mặt của chất xúc tác axit như axit sulfuric (H₂SO₄) hoặc axit p-toluenesulfonic. Phản ứng thường được thực hiện trong môi trường có nhiệt độ từ 80 – 120°C và áp suất vừa phải để tối ưu hóa tốc độ phản ứng và hạn chế sự tạo thành các sản phẩm phụ không mong muốn.
- Bước 3: Sau khi phản ứng hoàn tất, hỗn hợp sản phẩm được đưa vào hệ thống chưng cất để tách acrylic acid methyl ester ra khỏi phần còn lại. Cuối cùng là tinh tinh chế và kiểm soát chất lượng.
Este hóa giữa axit acrylic và methanol là phản ứng phổ biến nhất để sản xuất MA
Ứng dụng của Acrylic Acid Methyl Ester trong công nghiệp
Sản xuất nhựa và polymer
Nhờ vào cấu trúc chứa liên kết đôi C=C, hợp chất này có thể tham gia vào phản ứng trùng hợp metyl acrylat, tạo thành poly hoặc các copolymer khác khi kết hợp với các monomer như butyl acrylat, ethyl acrylat và acrylonitrile. Những polymer này có tính linh hoạt cao, độ bám dính tốt và khả năng chịu tác động cơ học tốt, giúp chúng được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp sản xuất nhựa kỹ thuật, nhựa dẻo và màng phủ polymer.
Methyl propenoate là hợp chất quan trọng để sản xuất nhựa và polymer
Sơn và chất phủ
Nhờ vào khả năng tạo màng tốt và bám dính hiệu quả, MA đóng vai trò quan trọng trong công thức sản xuất sơn và chất phủ bề mặt. Các copolymer của hợp chất thường được sử dụng làm thành phần chính trong sơn acrylic, giúp tạo ra lớp sơn có độ bóng cao, bền màu và chịu được điều kiện thời tiết khắc nghiệt. Các loại sơn này không chỉ được sử dụng trong ngành xây dựng để phủ bề mặt tường, kim loại và gỗ mà còn được ứng dụng trong ngành công nghiệp ô tô để bảo vệ lớp vỏ xe khỏi tác động của môi trường.
Keo dán và chất kết dính
Công thức của metyl acrylat có khả năng tạo liên kết mạnh giữa các bề mặt khác nhau, đặc biệt là nhựa, kim loại và thủy tinh. Vậy nên, nó được sử dụng để sản xuất các loại keo dán có độ bám dính cao, bền chắc và khô nhanh.
Trong ngành công nghiệp ô tô, keo dán chứa MA được sử dụng để lắp ráp các bộ phận xe hơi, giúp tăng cường độ bền kết cấu mà không cần sử dụng quá nhiều đinh vít hay mối hàn. Trong ngành sản xuất giày dép, keo dán làm từ hợp chất này giúp gắn kết các lớp vật liệu khác nhau, tạo nên những đôi giày chắc chắn và bền bỉ hơn.
Ngoài ra, trong lĩnh vực y tế, Methyl propenoate cũng xuất hiện trong các loại keo dán mô sinh học, giúp hàn gắn vết thương nhanh chóng mà không gây kích ứng cho cơ thể.
Lưu trữ và an toàn khi sử dụng Metyl Acrylat
Do Methyl propenoate là một chất dễ bay hơi và có thể gây kích ứng nếu tiếp xúc trực tiếp, việc lưu trữ và sử dụng nó cần tuân theo các quy trình an toàn nghiêm ngặt.
Hợp chất cần được bảo quản trong các thùng chứa kín, tránh tiếp xúc trực tiếp với nguồn nhiệt và ánh sáng mặt trời để hạn chế nguy cơ cháy nổ. Trong quá trình làm việc, người lao động cần trang bị đầy đủ đồ bảo hộ như găng tay, kính bảo hộ và khẩu trang để tránh hít phải hơi độc.
Trường hợp nếu tiếp xúc với da hoặc mắt, cần rửa sạch ngay bằng nước và đến cơ sở y tế gần nhất để kiểm tra. Trong trường hợp xảy ra rò rỉ, cần sử dụng vật liệu hấp thụ chuyên dụng để xử lý và thông gió khu vực làm việc ngay lập tức.
Cần bảo quản MA trong các thùng chứa hóa chất chuyên dụng
Các tiêu chuẩn quốc tế liên quan đến Metyl Acrylat
Việc sản xuất và sử dụng MA được kiểm soát bởi nhiều tiêu chuẩn quốc tế nhằm đảm bảo an toàn lao động và bảo vệ môi trường. Một số tiêu chuẩn quan trọng bao gồm:
- Tiêu chuẩn REACH của Liên minh Châu Âu (EU REACH): Yêu cầu kiểm soát nghiêm ngặt về mức độ phát thải và giới hạn sử dụng các hóa chất công nghiệp để bảo vệ sức khỏe con người và môi trường.
- Tiêu chuẩn OSHA (Occupational Safety and Health Administration) của Hoa Kỳ: Quy định mức độ phơi nhiễm tối đa cho phép đối với MA tại nơi làm việc.
- Tiêu chuẩn GHS (Globally Harmonized System of Classification and Labelling of Chemicals): Hệ thống phân loại và ghi nhãn hóa chất toàn cầu, yêu cầu cảnh báo rõ ràng về nguy cơ cháy nổ và ảnh hưởng sức khỏe khi tiếp xúc với chất này.
Những tiêu chuẩn này giúp các doanh nghiệp tuân thủ các quy định an toàn, giảm thiểu rủi ro trong quá trình sản xuất và sử dụng MA.
Từ một hợp chất hóa học đơn giản, acrylic acid methyl ester đã trở thành một thành phần không thể thiếu trong nhiều ngành công nghiệp hiện đại. Tuy nhiên, cùng với những lợi ích mà nó mang lại, việc sử dụng và lưu trữ cũng đòi hỏi những tiêu chuẩn nghiêm ngặt để đảm bảo an toàn. Khi được quản lý đúng cách, hợp chất này không chỉ giúp ngành công nghiệp phát triển mạnh mẽ mà còn mở ra nhiều tiềm năng mới trong nghiên cứu và ứng dụng vật liệu tiên tiến.
