Axit metacrylic là gì? Tính chất lý hóa và Ứng dụng trong đời sống

Chu Văn An

Axit metacrylic là một hợp chất hóa học quan trọng, được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực từ công nghiệp nhựa, sơn, đến y học. Bài viết dưới đây sẽ phân tích chi tiết công thức, tính chất, phản ứng hóa học và vai trò thực tế của axit metacrylic, đồng thời xem xét các tiêu chuẩn an toàn khi sử dụng.

1. Giới thiệu về Axit Metacrylic

Axit metacrylic là gì? Axit metacrylic, có công thức hóa học CH2=C(CH3)COOH, là một axit hữu cơ chưa bão hòa. Đây là hợp chất quan trọng trong ngành hóa chất vì có khả năng tham gia các phản ứng trùng hợp, tạo ra các loại polyme có tính ứng dụng cao như PMMA (polymethyl methacrylate).

Lịch sử khám phá: Axit metacrylic được nghiên cứu lần đầu tiên vào cuối thế kỷ 19 và nhanh chóng được sử dụng rộng rãi nhờ khả năng tạo ra các polyme bền vững, phù hợp cho sản xuất nhựa và các sản phẩm công nghệ cao.

2. Công thức, cấu trúc và phản ứng hóa học

2.1. Công thức, cấu trúc

• Công thức phân tử: CH2=C(CH3)COOH
• Công thức cấu tạo (CTCT): Axit metacrylic có nhóm metyl gắn với cacbon thứ hai của chuỗi hydrocarbon và nhóm cacboxyl (COOH) gắn ở đầu cuối. Liên kết đôi giữa các nguyên tử cacbon tạo điều kiện cho axit metacrylic tham gia vào các phản ứng trùng hợp và cộng hóa học.

Cấu trúc hóa học của axit metacrylic

2.2. Phản ứng hóa học đặc trưng

Phản ứng với rượu metyl (CH3OH): Khi axit methacrylic phản ứng với rượu metyl trong điều kiện xúc tác axit, metyl methacrylat este (MMA) được tạo thành:CH2=C(CH3)COOH+CH3OH→H+CH2=C(CH3)COOCH3+H2OSMMA Sản phẩm là nguyên liệu chính để sản xuất PMMA – một loại nhựa trong suốt và bền.

Phản ứng với brom (Br2): Axit metacrylic có thể tham gia phản ứng cộng với brom ở liên kết đôi, tạo thành sản phẩm dibromo: CH2=C(CH3)COOH+Br2→CH2Br−CBr(CH3)COOHĐây là phản ứng dùng để kiểm tra độ bão hòa của hợp chất.

Phản ứng trùng hợp: Axit metacrylic có thể polyme hóa tạo thành các polyme có độ bền cao, chịu nhiệt và ánh sáng tốt, thích hợp làm vật liệu công nghiệp.

3. Quy trình điều chế axit metacrylic

Nguồn nguyên liệu chính

• Từ các hợp chất hữu cơ: Glycine, axit glutamic, methyl formate, acrylic aldehyd.
• Từ dầu mỏ: Dẫn xuất propylene.

Phương pháp điều chế

Cách 1: Oxy hóa Propylene được oxy hóa từng bước tạo thành axit metacrylic. Đây là phương pháp được ưa chuộng nhất hiện nay nhờ tính hiệu quả cao.

Phương pháp 2: Lên men sinh học Một số vi sinh vật có khả năng sản xuất axit metacrylic từ nguyên liệu sinh học, phù hợp với xu hướng phát triển bền vững.

Ví dụ thực nghiệm:

Khi đun nóng 215 gam axit metacrylic với rượu etylic, thu được hỗn hợp este và nước. Điều này minh họa rõ ràng khả năng tạo este của axit metacrylic.

4. Ứng dụng của Axit Metacrylic trong thực tế

Ngành nhựa: Axit metacrylic được dùng để tổng hợp MMA – nguyên liệu chính để sản xuất PMMA, một loại nhựa trong suốt dùng trong kính bảo hộ, màn hình LED, thiết bị y tế.

Ứng dụng sản xuất nhựa trong suốt

Ngành sơn: Polymer từ axit metacrylic giúp tăng độ bền, độ bám dính, chống ăn mòn cho sơn.

Ngành y tế: Axit metacrylic là thành phần của một số vật liệu sinh học, chẳng hạn như xi măng y tế dùng trong phẫu thuật chỉnh hình.

Ứng dụng sản xuất xi măng y tế

Hỗn hợp hóa học: Trong các phản ứng hỗn hợp, axit metacrylic thường xuất hiện cùng với các hợp chất như metyl formate, glycine hoặc acrylic aldehyd để tạo ra các dẫn xuất có giá trị cao.

Vật liệu cải tiến: Polymer từ axit metacrylic không chỉ bền mà còn có khả năng chống tia cực tím, giúp kéo dài tuổi thọ sản phẩm.

5. Tiêu chuẩn an toàn khi sử dụng Axit Metacrylic

5.1. Lưu trữ và vận chuyển

Axit metacrylic nên được bảo quản ở nhiệt độ thấp, tránh ánh sáng trực tiếp và tránh xa các chất oxy hóa mạnh.

Được đóng gói trong hộp chuyên dụng có bảo vệ chống rò rỉ. Axit metacrylic có thể làm ô nhiễm nước nếu bị rò rỉ. Nó cần phải được xử lý đúng cách để tránh ảnh hưởng đến hệ sinh thái.

5.2. Các biện pháp bảo vệ cá nhân

Khi làm việc với axit metacrylic, hãy sử dụng kính an toàn, găng tay và khẩu trang để tránh tiếp xúc trực tiếp.

Bảo vệ an toàn khi tiếp xúc với axit metacrylic

Nếu xảy ra tiếp xúc, hãy rửa ngay vùng da bị ảnh hưởng bằng nước sạch và xà phòng.

Axit metacrylic là một hợp chất hóa học quan trọng có nhiều ứng dụng trong công nghiệp và đời sống. Nhờ khả năng tạo ra các polyme bền vững và linh hoạt, axit metacrylic tiếp tục được nghiên cứu để mở rộng ứng dụng trong các lĩnh vực mới như công nghệ xanh và vật liệu tái chế.