اسید اکریلیک

اسید اکریلیک یک ترکیب شیمیایی مایع، بی رنگ و با بوی تند است که به دلیل داشتن گروه کربوکسیل و پیوند دوگانه کربن-کربن، واکنش پذیری بالایی دارد. این ماده به عنوان مونومر پایه در تولید پلیمرها، رزین ها، چسب ها، رنگ ها و محصولات جاذب رطوبت استفاده می شود. ویژگی های منحصر به فرد اسید اکریلیک، آن را به یکی از مهم ترین مواد شیمیایی در صنایع ساختمان، بهداشت، کشاورزی و تصفیه آب تبدیل کرده است و انتخاب گرید مناسب و تأمین کننده معتبر در کیفیت محصولات نهایی نقش حیاتی دارد.

اسید اکریلیک چیست؟

اسید اکریلیک (Acrylic Acid، فرمول C₃H₄O₂) یک اسید کربوکسیلیک غیراشباع و مایعی بی رنگ با بوی تند است که به دلیل داشتن گروه کربوکسیل و پیوند دوگانه، واکنش پذیری بالایی دارد و به عنوان مونومر پایه در تولید پلیمرها و رزین های اکریلیک به کار می رود. این ماده در صنایع چسب و رزین، رنگ و پوشش های صنعتی، محصولات بهداشتی جاذب رطوبت، تصفیه آب و کشاورزی کاربرد گسترده دارد و برای حفظ کیفیت باید در شرایط خنک و پایدار نگهداری شود.

ویژگی های فیزیکی و شیمیایی اسید اکریلیک

اسید اکریلیک ترکیبی مایع، بی رنگ و بسیار واکنش پذیر است که به دلیل ساختار غیراشباع و گروه کربوکسیل، رفتار شیمیایی ویژه ای از خود نشان می دهد. شناخت ویژگی های فیزیکی و شیمیایی این ماده، از جمله نقطه ذوب و جوش، حلالیت، پایداری و واکنش پذیری آن، برای انتخاب گرید مناسب و استفاده ایمن در صنایع مختلف اهمیت بالایی دارد.

ویژگی های فیزیکی اسید اکریلیک

• حالت فیزیکی: مایع شفاف و بی رنگ با بوی تند و تیز
• فرمول شیمیایی: C₃H₄O₂
• جرم مولکولی: 72.06 g/mol
• چگالی: حدود 1.051 g/cm³ در دمای 25°C
• نقطه ذوب: حدود 13°C و در دمای پایین به حالت جامد درمی آید
• نقطه جوش: حدود 141°C در فشار اتمسفر
• حلالیت: به خوبی در آب، الکل، استون و بسیاری از حلال های قطبی حل می شود
• شکل ظاهری: مایعی بی رنگ که در معرض نور و دما به تدریج تیره می شود
• فرّاریت: نسبتاً بالا و بخارات آن قابل اشتعال است
• پایداری: در حضور نور، حرارت یا اکسیدکننده ها مستعد پلیمریزه شدن خودبه خودی است و باید با پایدارکننده هایی مانند هیدروکینون نگهداری شود.

ویژگی های شیمیایی اسید اکریلیک

• نوع ترکیب: اسید کربوکسیلیک غیراشباع (دارای گروه -COOH و پیوند دوگانه C=C)
• واکنش پذیری: بالا به دلیل وجود پیوند دوگانه و گروه کربوکسیل
• پلیمریزه شدن: به سرعت تحت اثر حرارت، نور یا رادیکال های آزاد پلیمریزه می شود و پلی اکریلیک اسید یا کوپلیمرهای اکریلیک ایجاد می کند.
• واکنش با بازها: با بازهای قوی مانند NaOH و KOH واکنش داده و نمک های اکریلات را تولید می کند.
• حساسیت به اکسیدکننده ها: در تماس با مواد اکسیدکننده قوی (مثل پراکسیدها) واکنش شدید نشان می دهد.
• خورندگی: خاصیت خورنده دارد و می تواند به برخی فلزات و بافت های زنده آسیب برساند.
• قابلیت اشتعال: بخارات آن در مجاورت شعله یا جرقه به سرعت آتش می گیرد.

کاربردهای اسید اکریلیک

اسید اکریلیک به دلیل ساختار غیراشباع و قابلیت پلیمریزه شدن سریع، یکی از مواد اولیه کلیدی در صنایع شیمیایی و تولید پلیمرها است. این ماده با تبدیل به مشتقاتی مانند پلی اکریلیک اسید (PAA) و اکریلات ها، در صنایع مختلف نقش اساسی ایفا می کند. در ادامه مهم ترین کاربردهای این اسید را توضیح می دهیم.

• تولید چسب ها و رزین های اکریلیک: اسید اکریلیک و مشتقات آن مانند متیل اکریلات و بوتیل اکریلات در تولید انواع چسب های صنعتی و ساختمانی کاربرد دارند. این چسب ها به دلیل چسبندگی بالا، مقاومت در برابر رطوبت و دوام طولانی، در صنایع خودروسازی، مبلمان، بسته بندی و الکترونیک استفاده می شوند. رزین های اکریلیک حاصل از این ماده، پایه اصلی پوشش های مقاوم در برابر آب و مواد شیمیایی هستند.
• صنایع رنگ و پوشش های محافظ: در صنعت رنگ و پوشش، اسید اکریلیک به عنوان مونومر پایه در ساخت لاتکس های اکریلیک و پوشش های صنعتی آب پایه استفاده می شود. این پوشش ها چسبندگی بالایی دارند، در برابر UV مقاوم اند و دوام و خاصیت ضد خوردگی مناسبی ارائه می دهند. به همین دلیل در صنایع ساختمان، خودرو، لوازم خانگی و فلزات کاربرد گسترده دارند.
• تولید پلیمرهای جاذب رطوبت: یکی از مهم ترین مشتقات اسید اکریلیک، پلی اکریلیک اسید و نمک های آن است که توانایی بالایی در جذب و نگهداری آب دارند. این پلیمرها در تولید پوشک بچه، نوارهای بهداشتی، محصولات مراقبت از سالمندان و تجهیزات پزشکی جاذب مایعات استفاده می شوند.
• تصفیه آب و فاضلاب: پلی اکریلیک اسید و کوپلیمرهای آن به عنوان منعقدکننده و دیسپرس کننده ذرات معلق در سیستم های تصفیه آب شهری و صنعتی کاربرد دارند. این مواد فرایند رسوب دهی و فیلتراسیون را بهبود می بخشند و کیفیت آب را افزایش می دهند. همچنین در ضد رسوب گذاری بویلرها و سیستم های خنک کننده نیز مؤثر هستند.
• صنایع کشاورزی و کودهای شیمیایی: در کشاورزی، مشتقات اسید اکریلیک به ترکیب با کودها افزوده می شوند تا ظرفیت نگهداری آب در خاک افزایش یابد و گیاه بتواند بهتر مواد مغذی را جذب کند. نمک های اکریلات همچنین از شستشوی کود توسط آب جلوگیری کرده و به صرفه جویی در مصرف آب و کود کمک می کنند.
• صنایع بهداشتی و مراقبت شخصی: اسید اکریلیک و مشتقات آن در تولید ژل ها، کرم ها، خمیر دندان و محصولات آرایشی بهداشتی به کار می روند. به دلیل خاصیت جاذب رطوبت و سازگاری با پوست، در تولید ژل های مرطوب کننده و ماسک های پوستی نیز استفاده می شوند.
• صنایع نساجی و چرم: رزین ها و پلیمرهای اکریلیک در نساجی و چرم برای آهاردهی، افزایش مقاومت در برابر سایش و بهبود نرمی و انعطاف پارچه ها به کار می روند. در دباغی چرم نیز برخی مشتقات اکریلیک به عنوان مواد تثبیت کننده رنگ و بهبود کیفیت سطحی استفاده می شوند.
• صنایع ساختمانی: اسید اکریلیک در بتن های پلیمری، ملات های ترمیمی و پوشش های ضد آب کاربرد دارد تا دوام و مقاومت سازه ها افزایش یابد. همچنین چسب های اکریلیک در نصب کف پوش ها، سرامیک و عایق های رطوبتی استفاده می شوند.
• چاپ، بسته بندی و کاغذ: این ماده در تولید جوهرهای چاپ و روکش های اکریلیک مقاوم به رطوبت و ساییدگی کاربرد دارد. در صنعت کاغذ، پلیمرهای اکریلیک باعث افزایش استحکام، صافی و براقیت سطح کاغذ می شوند.
• صنایع نفت، گاز و پتروشیمی: مشتقات اکریلیک در کاهش رسوبات، بهبود راندمان حفاری و افزایش پایداری سیالات حفاری کاربرد دارند. همچنین پلیمرهای اکریلیک در تصفیه پساب های صنعتی نفتی و جلوگیری از رسوب گذاری خطوط لوله مؤثر هستند.

مزایای اسید اکریلیک

• واکنش پذیری بالا: به دلیل وجود گروه کربوکسیل و پیوند دوگانه، قابلیت پلیمریزه شدن سریع و تولید مشتقات متنوع را دارد.
• چندمنظوره بودن: کاربرد گسترده در صنایع چسب و رزین، رنگ و پوشش، محصولات بهداشتی، تصفیه آب و کشاورزی.
• ایجاد پلیمرهای با کیفیت: پایه ای برای تولید پلی اکریلیک اسید و کوپلیمرهای مقاوم و جاذب رطوبت.
• افزایش کارایی محصولات نهایی: موجب بهبود مقاومت، دوام و عملکرد چسب ها، رنگ ها و پوشش ها می شود.
• حلالیت بالا: محلول در آب و بسیاری از حلال های قطبی، که انعطاف پذیری در فرمولاسیون صنعتی ایجاد می کند.
• بهبود ویژگی های محیط زیستی و کشاورزی: در کودها و خاک باعث حفظ رطوبت و کاهش مصرف آب و مواد مغذی می شود.
• سازگاری با صنایع بهداشتی و پزشکی: قابل استفاده در محصولات جاذب رطوبت و ژل های مراقبت شخصی.
• پایداری نسبی در شرایط استاندارد نگهداری: در محیط خنک و با پایدارکننده ها می توان مدت طولانی نگهداری کرد.

معایب اسید اکریلیک

• واکنش پذیری بالا و خطر پلیمریزه شدن خودبه خودی: در صورت نگهداری نادرست، می تواند به سرعت پلیمریزه شود و کیفیت خود را از دست دهد.
• خورندگی و تحریک کننده بودن: تماس با پوست، چشم و دستگاه تنفسی باعث تحریک و آسیب می شود.
• قابلیت اشتعال بالا: بخارات آن در مجاورت شعله یا جرقه آتش می گیرد.
• حساسیت به حرارت و نور: قرار گرفتن در دماهای بالا یا نور مستقیم باعث تجزیه و تغییر رنگ می شود.
• نیاز به شرایط نگهداری ویژه: باید در ظروف پایدار و خنک و همراه با پایدارکننده ها نگهداری شود.
• تاثیر محیط زیستی در صورت رهاسازی نادرست: اگر وارد منابع آب شود، می تواند باعث آلودگی محیط زیست گردد.
• هزینه های حمل و نقل و ایمنی: نیاز به رعایت استانداردهای ویژه برای جابجایی و ذخیره سازی دارد.

نحوه تولید اسید اکریلیک

اسید اکریلیک یکی از مهم ترین مواد پایه شیمیایی است که در صنایع مختلف کاربرد گسترده ای دارد. تولید صنعتی این ماده عمدتاً از طریق اکسیداسیون پروپیلن انجام می شود، زیرا این روش بازده بالا و هزینه نسبتاً مناسبی دارد. فرآیند تولید شامل چند مرحله اصلی است که در ادامه توضیح داده می شود.

1. مرحله اکسیداسیون پروپیلن

در این مرحله، پروپیلن به عنوان ماده اولیه گازی وارد راکتور می شود و در حضور اکسیژن و کاتالیزورهای فلزی مانند مولیبدن-وانادیوم (Mo-V-O) یا بیسموت-مولیبدن (Bi-Mo-O) اکسید می گردد.
واکنش اکسیداسیون پروپیلن تحت دمای کنترل شده حدود 300–400 درجه سانتی گراد و فشار کم تا متوسط انجام می شود.
نتیجه این واکنش تولید اکریل آلدئید و ترکیبات واسطه است که در مرحله بعد به اسید اکریلیک تبدیل می شوند.

2. اکسیداسیون میانی و تبدیل به اسید اکریلیک

ترکیبات واسطه حاصل از مرحله قبل در یک واحد اکسیداسیون میانی مجدداً در حضور کاتالیزور و دما و فشار مناسب اکسید می شوند تا اسید اکریلیک تولید شود.

• این واکنش معمولاً در فاز گازی انجام می شود تا بازدهی بالاتر و تولید ناخالصی ها کمتر شود.
• بازدهی نهایی این مرحله معمولاً بیش از 80٪ است و محصول خام آماده خالص سازی می شود.

3. خالص سازی و پایدارسازی

اسید اکریلیک خام معمولاً حاوی ناخالصی هایی مانند اکریلات ها و آب است. برای خالص سازی آن از تقطیر جزئی و جداسازی ناخالصی ها استفاده می شود.
از آنجا که اسید اکریلیک بسیار واکنش پذیر و مستعد پلیمریزه شدن خودبه خودی است، در محصول نهایی از پایدارکننده ها مانند هیدروکینون و تیواتیل استفاده می شود. این پایدارکننده ها از پلیمریزه شدن ناخواسته جلوگیری کرده و باعث افزایش عمر مفید محصول می شوند.

روش های جایگزین و زیست محیطی

علاوه بر روش اکسیداسیون پروپیلن، روش های دیگری نیز برای تولید اسید اکریلیک وجود دارد، که بیشتر برای تولید پایدار و سبز مورد توجه هستند:

• اکسیداسیون گلیسیرین: استفاده از منابع زیستی مانند گلیسیرین به عنوان ماده اولیه، که رویکردی دوستدار محیط زیست دارد.
• هیدرولیز استرهای اکریلیک: تولید اسید اکریلیک از طریق تجزیه استرهای متیل یا بوتیل اکریلیک در حضور کاتالیزورهای اسیدی.

این روش ها هنوز به اندازه اکسیداسیون پروپیلن در مقیاس صنعتی رایج نیستند، اما در زمینه تولید پایدار و کاهش اثرات زیست محیطی اهمیت زیادی دارند.

نکات مهم در تولید اسید اکریلیک

1. کنترل دقیق دما و فشار برای جلوگیری از تجزیه و پلیمریزه شدن محصول ضروری است.
2. استفاده از کاتالیزور مناسب بازده واکنش را افزایش و تولید ناخالصی ها را کاهش می دهد.
3. پایدارکننده ها برای ذخیره سازی و بسته بندی لازم هستند تا محصول بدون تغییر کیفیت به دست مصرف کننده برسد.
4. تولید اسید اکریلیک فرآیندی پرمصرف انرژی است و نیازمند تجهیزات مقاوم به حرارت و مواد خورنده می باشد.

نکات مهم برای ذخیره و نگهداری اسید اکریلیک

اسید اکریلیک ماده ای واکنش پذیر و خورنده است که در شرایط نامناسب به سرعت پلیمریزه می شود و کیفیت خود را از دست می دهد. رعایت نکات ایمنی و شرایط مناسب ذخیره سازی برای حفظ کیفیت و ایمنی افراد ضروری است.

• شرایط دما و محیط: اسید اکریلیک باید در محیطی خنک و با دمای کنترل شده نگهداری شود. دمای مناسب معمولاً بین 15 تا 25 درجه سانتی گراد است تا از تجزیه یا پلیمریزه شدن جلوگیری شود. قرار گرفتن این ماده در معرض نور مستقیم خورشید یا منابع حرارتی می تواند باعث کاهش کیفیت و تغییر رنگ آن شود، بنابراین توصیه می شود در مکانی سرپوشیده و دارای تهویه مناسب ذخیره گردد.
• ظروف و بسته بندی: برای ذخیره اسید اکریلیک باید از ظروفی استفاده شود که در برابر خوردگی مقاوم باشند و درپوش های محکم داشته باشند. استفاده از مخازن پلی اتیلن یا استیل، بهترین گزینه برای نگهداری این ماده است. تماس مستقیم اسید اکریلیک با برخی فلزات یا پلاستیک ها ممکن است باعث واکنش های ناخواسته و کاهش کیفیت محصول شود.
• استفاده از پایدارکننده: یکی از چالش های اصلی در نگهداری اسید اکریلیک، تمایل آن به پلیمریزه شدن خودبه خودی است. برای جلوگیری از این واکنش، باید از پایدارکننده هایی مانند هیدروکینون یا تیواتیل استفاده شود. وجود این مواد باعث افزایش ایمنی و طول عمر مفید اسید اکریلیک در هنگام ذخیره سازی می شود.
• دور نگه داشتن از مواد ناسازگار: اسید اکریلیک باید دور از مواد شیمیایی ناسازگار مانند اکسیدکننده های قوی، بازها، فلزات فعال و مواد قابل اشتعال نگهداری شود. تماس با این ترکیبات می تواند باعث واکنش های شدید شیمیایی و حتی خطر آتش سوزی یا انفجار شود. بنابراین، انبار کردن این ماده در مخازن اسید و در محلی مجزا و ایمن ضروری است.
• ایمنی محیطی: محل ذخیره اسید اکریلیک باید دارای تهویه مناسب باشد تا از تجمع بخارات آن جلوگیری شود. همچنین، تجهیز محیط به وسایل ایمنی مانند سیستم اطفای حریق، دوش ایمنی و چشم شوی اضطراری ضروری است تا در صورت بروز حادثه از آسیب های احتمالی جلوگیری شود.
• مدت زمان نگهداری: در صورتی که اسید اکریلیک در شرایط مناسب و همراه با پایدارکننده ها نگهداری شود، می تواند بین 6 تا 12 ماه کیفیت خود را حفظ کند. با این حال، مشاهده هرگونه تغییر رنگ، بوی غیرمعمول یا ایجاد ذرات درون مایع می تواند نشانه شروع پلیمریزه شدن یا فساد محصول باشد که باید فوراً مورد بررسی قرار گیرد.

عوامل موثر بر قیمت اسید اکریلیک

قیمت اسید اکریلیک تحت تأثیر چندین عامل کلیدی قرار دارد که شامل عوامل بازار جهانی، کیفیت محصول، شرایط تولید و بسته بندی می شوند.

• کیفیت و گرید محصول: یکی از مهم ترین عوامل تعیین کننده قیمت، گرید و خلوص اسید اکریلیک است. گرید صنعتی معمولاً دارای خلوص حدود 99٪ است و برای تولید رزین ها، چسب ها و پوشش ها به کار می رود، در حالی که گرید آزمایشگاهی یا ویژه خلوص بالاتری دارد و برای کاربردهای دقیق تر مانند تحقیقات علمی یا صنایع دارویی استفاده می شود. هرچه خلوص و کیفیت محصول بالاتر باشد، قیمت آن نیز افزایش می یابد.
• حجم و نوع بسته بندی: مقدار سفارش و نوع بسته بندی نیز تاثیر زیادی بر قیمت دارد. خرید عمده معمولاً باعث کاهش هزینه هر کیلوگرم می شود، در حالی که بسته بندی های کوچک تر یا فله با حمل ونقل ویژه هزینه بالاتری دارند. انواع بسته بندی شامل بشکه 200 کیلویی، تانکر و فله است که هر کدام قیمت متفاوتی دارند.
• نوسانات بازار جهانی مواد شیمیایی: اسید اکریلیک یک محصول استراتژیک در صنعت شیمیایی است و قیمت آن تحت تأثیر نوسانات بازار جهانی پروپیلن، نفت و سایر مواد شیمیایی پایه قرار دارد. افزایش قیمت مواد اولیه یا کاهش عرضه جهانی می تواند به سرعت قیمت اسید اکریلیک را افزایش دهد.
• هزینه تولید و حمل ونقل: تولید اسید اکریلیک فرآیندی پرهزینه و انرژی بر است که شامل اکسیداسیون پروپیلن، خالص سازی و پایدارسازی می شود. همچنین هزینه های حمل ونقل این ماده به دلیل خورندگی و قابلیت اشتعال بخارات آن بالاتر است. رعایت استانداردهای ایمنی و استفاده از بهترین مخزن اسید، بر قیمت نهایی تأثیر مستقیم دارد.
• شرایط اقتصادی و نرخ ارز: در کشورهایی که واردات مواد اولیه یا محصول نهایی انجام می شود، نوسانات نرخ ارز و شرایط اقتصادی داخلی می تواند قیمت اسید اکریلیک را به شدت تحت تأثیر قرار دهد.
• عرضه و تقاضای داخلی: میزان تقاضا در صنایع مختلف مانند چسب، رزین، رنگ و محصولات بهداشتی نیز بر قیمت تأثیرگذار است. افزایش تقاضا و کمبود عرضه در بازار داخلی معمولاً باعث افزایش قیمت می شود.

نکات ایمنی در استفاده از اسید اکریلیک

اسید اکریلیک ماده ای خورنده، واکنش پذیر و قابل اشتعال است که رعایت نکات ایمنی در هنگام استفاده، ذخیره سازی و حمل ونقل آن حیاتی است. عدم رعایت نکات ایمنی می تواند باعث آسیب به پوست، چشم، دستگاه تنفسی و محیط زیست شود.

• حفاظت فردی: هنگام کار با اسید اکریلیک، استفاده از دستکش های مقاوم به مواد شیمیایی، عینک ایمنی، لباس محافظ و ماسک تنفسی ضروری است. تماس مستقیم با پوست یا چشم می تواند باعث تحریک، سوختگی و آسیب دائمی شود، و استنشاق بخارات آن برای دستگاه تنفسی مضر است.
• تهویه و محیط کار: محل کار با اسید اکریلیک باید دارای تهویه مناسب و سیستم مکش بخارات باشد تا از تجمع بخارات قابل اشتعال جلوگیری شود. در صورت استفاده در فضاهای بسته، استفاده از هود شیمیایی یا تهویه مکانیکی ضروری است.
• جلوگیری از آتش سوزی: بخارات اسید اکریلیک بسیار قابل اشتعال هستند و قرار گرفتن در معرض شعله یا جرقه می تواند خطرناک باشد. هنگام کار با این ماده باید از منابع حرارتی، شعله باز و الکتریسیته ساکن جلوگیری شود و تجهیزات زمین گذاری شده استفاده گردد.
• ذخیره سازی و دور نگه داشتن از مواد ناسازگار: اسید اکریلیک نباید در مجاورت اکسیدکننده های قوی، بازها، فلزات فعال و مواد قابل اشتعال نگهداری شود. تماس با این مواد می تواند باعث واکنش های شدید شیمیایی، آتش سوزی یا انفجار شود.
• اقدامات اضطراری: در صورت تماس با پوست یا چشم، ناحیه آسیب دیده باید بلافاصله با مقدار زیادی آب شسته شود و در صورت ادامه تحریک، به پزشک مراجعه شود. در صورت ریزش یا نشت ماده، باید از تجهیزات جذب کننده و تهویه محیط استفاده کرد و از تماس مستقیم با ماده خودداری نمود. همچنین داشتن چشم شوی اضطراری و دوش ایمنی در محل کار الزامی است.
• آموزش و دستورالعمل ها: کلیه کارکنان باید با دستورالعمل های ایمنی و برگه اطلاعات ایمنی (MSDS) آشنا باشند و از روش های صحیح حمل، نگهداری و استفاده از اسید اکریلیک مطلع باشند. رعایت دقیق این دستورالعمل ها، خطر حوادث و آسیب های شغلی را به حداقل می رساند.