丙烯酸（Acrylic acid）是一種有機化合物，又被稱為敗酯酸，是最簡單的不飽和脂肪酸，分子式為C?H?O?。丙烯酸是一種無色透明的粘稠液體，有強烈的刺激性氣味，丙烯酸可以溶于水，還可以與乙醇、乙醚等有機溶劑混溶。丙烯酸具有不飽和脂肪酸的雙鍵結構以及羧酸基團，可以發生加成、交換等反應。丙烯酸還具有羧酸的一般性質，如與醇反應得到相應的酯；與酰氯反應得到丙烯酰氯；與環氧化合物反應得到丙烯酸羥基酯等。丙烯酸的主要用途是用于樹脂制造，制備具有水溶性的聚合物等。丙烯酸易燃，其蒸氣和空氣混合之后容易發生爆炸。丙烯酸有毒，會強烈刺激人體的眼睛、皮膚和呼吸道
化學結構
丙烯酸是一種結構最簡單的不飽和脂肪族羧酸，在丙烯酸分子中，羧酸碳是以sp2雜化的方式排列的，這三個雜化軌道的位置處于同一平面，形成了大約為120 °的化學鍵鍵角。三個軌道分別與羰基氧、羥基氧、乙烯基的碳成σ鍵。羧基碳上還有一個p軌道，這個軌道與基氧上的p軌道相互重疊，形成了π鍵。
理化性質
物理性質
常溫常壓的條件下，丙烯酸是一種無色透明的粘稠液體，有強烈的刺激性氣味，丙烯酸溶液的密度為1.05 g/mL，熔點為14°C，沸點為141 °C，比具有相同相對分子質量的烷烴高。丙烯酸可以溶解于水，混溶于乙醇、乙醚等有機溶劑，粘度為1.149 mPa.s。丙烯酸的自燃溫度為395 ℃，閃點為54 °C。
化學性質
丙烯酸化學性質活潑，可以發生多種化學反應。
聚合反應
丙烯酸分子可以發生自身的聚合反應，即邁克爾加成反應。該反應的表達式如下：
邁克爾加成生成的是丙烯酸二聚體等低級聚合物，在丙烯酸生產工藝中常常會包含丙烯酸二聚體單元。
加成反應
丙烯酸可以與二烯化合物經Diels-Alder加成反應得到環狀的脂肪酸化合物。反應的表達式如下：
丙烯酸還可以與單烯烴化合物進行加成反應得到酯類化合物。例如丙烯酸與環己烯加成得到酯的反應。該反應的表達式如下：
丙烯酸異冰片酯（IBOA）的合成方法是以丙烯酸與莰烯為原料。反應的表達式如下：
丙烯酸與2-甲基丙烯可以進行加成酯化反應，從而來制備丙烯酸叔丁酯。該反應的表達式如下：
丙烯酸在高氯酸等酸性催化劑的作用下，可以通過水合法生成3-羥基丙酸。該反應的表達式如下：
其他化學反應
在不導致聚合的條件下，丙烯酸可以進行一系列羧酸官能團的反應。
丙烯酸與適當的堿在水中可以生成相應的金屬鹽，例如丙烯酸與氫氧化鈉水溶液可以生成丙烯酸鈉。反應的方程式如下：
丙烯酸與苯甲酰氯反應可以生成丙烯酰氯和苯甲酸。反應的表達式如下：
丙烯酸與醇類化合物之間可以發生酯化反應，生成相應的酯。例如，丙烯酸乙酯就是丙烯酸與乙醇反應生成的。反應的表達式如下：
丙烯酸與正丁醇發生酯化反應可以生成丙烯酸丁酯。反應的表達式如下：
丙烯酸與環氧化合物反應，得到的是丙烯酸羥基酯化合物，反應的表達式如下：
簡單的丙烯酸酯經過酯交換反應可以生成高級丙烯酸酯。例如，丙烯酸甲酯與烯丙醇發生酯交換反應可以生成丙烯酸烯丙基酯。反應的表達式如下：
制備方法
丙烯氧化法
丙烯的生產工藝包含一步氧化法和兩步氧化法兩種生產方法。一步氧化法的含義是在工藝過程中，丙烯直接被空氣氧化，生產得到丙烯酸；兩步氧化法的含義生產工藝分為兩個階段，先是丙烯被氧氣氧化生成丙烯醛，之后是丙烯醛再與空氣反應得到丙烯酸產物。
丙烯一步氧化法的收率低，因此工業上常用的是丙烯兩步氧化法。兩步氧化法早期采用的催化劑是氯化亞銅，之后，（Mo）系催化劑被開發出來，代替了氯化亞銅，兩步氧化工藝常使用復合金屬氧化物催化劑。
兩步氧化工藝的表達式如下：
丙烯酸兩步氧化法制備丙烯酸的工藝流程的簡易流程如下：首先將丙烯、蒸汽以及預熱空氣的混合氣體送進第一反應器，從第一反應器出來的氣體不需經過分離，直接被送進第二反應器，從第二反應器出來的氣體被水吸收后，得到丙烯酸水溶液，水溶液經過精制得到純的丙烯酸。
以乙烯（CH?=CH?）、一氧化碳（CO）和氧氣（O?）為原料，在均相鈀催化劑氯化鈀（PdCl?）的作用下可以合成丙烯酸，丙烯酸的選擇性為75%～85%。乙烯羰基化法制備丙烯酸的表達式如下：
甘油制備法
甘油是生物柴油生產過程中的副產物，每生產1噸生物柴油約有100kg的甘油副產物產生。甘油直接氧化脫水或者通過丙烯醛、烯丙醇和丙烯腈等中間都可以制備丙烯酸。
甘油一步氧化脫水制備丙烯酸的過程中丙烯醛是反應的中間體，一步直接合成丙烯酸則要求反應的催化劑既能有效催化甘油脫水制丙烯醛，又能繼續將丙烯醛氧化成丙烯酸。用于該反應的催化劑有Fe-V-O催化劑、W-Nb-V-O催化劑、磷酸鹽催化劑、Mo-V-W-O、雜多酸催化劑等。該反應的表達式如下：
乙炔氧化法
乙炔氧化法也是合成丙烯酸的有效方法。1939年，德國化學家列培（Walter Julius Reppe）將乙炔、一氧化碳和水一起反應，首次合成了丙烯酸。后來美國化學品公司Rohm&Haas和美國陶氏集團對Reppe法進行了改進，分別為改良Reppe法和高壓Reppe法。化學計量法和催化法也是生成丙烯酸的方法。
改良Reppe法是一個半催化過程，反應中所消耗的CO并不是全由Ni(CO)?提供的，因此反應僅需要少量的四羰基鎳即可進行。該反應的方程式如下：
高壓Reppe法使用溴化銅和溴化鎳的配位化合物為催化劑，整個過程是在的催化下，使乙炔、一氧化碳和水反應生成丙烯酸。
乙酸制備法
乙酸和甲醛通過羥醛縮合的方式可以制得丙烯酸，酸或堿都可以催化該反應。分子篩、堿性氫氧化物或氧化物催化劑以及VPO 基催化劑等均可用于催化甲醛制備丙烯酸的反應。
酸或堿的催化機理如下：
反應的表達式如下：
乳酸發酵法
以發酵乳酸為原料，經過一步脫水反應可以制備丙烯酸。以乳酸為反應原料是生產丙烯酸的有效途徑，可以分為生物法和化學法。
該反應的表達式如下：
生物法從乳酸到丙烯酸的生物制備常用的菌有丙酸梭菌。生物法的優點是原料可以通過再生的方式獲得，工藝較成熟，成本低，環境友好；缺點是產率低。
化學法制備丙烯酸即采用催化劑，通過化學合成的方式制得丙烯酸，化學法采用的催化劑有混合金屬鹽（CaSO?和Na?SO?）催化劑體系和磷酸二氫鈉（NaH?PO?）等。使用化學法制備的丙烯酸產率可達到60%以上。
應用領域
合成丙烯酸脂
以丙烯酸與莰烯為原料可以合成丙烯酸異冰片酯（IBOA）。反應的表達式如下：
丙烯酸與正丁醇發生酯化反應可以生成丙烯酸丁酯。反應的表達式如下：
丙烯酸丁酯是最重要的丙烯酸單體之一，在表面涂料領域具有重要的應用。
丙烯酸與異丁醇在超強酸多相催化劑的作用下，可以反應生成丙烯酸異丁酯。反應的表達式如下：
丙烯酸異丁酯是一類特種丙烯酸酯類單體，通常作為共聚單體應用于丙烯酸樹脂中，其聚合物的特點是耐水性和耐酸性好，成膜硬度和拉伸強度高，被廣泛用于制造高耐水性的高級印刷紙涂層，還可以用作耐水性、耐堿性的涂料，耐磨和耐洗滌性的靜電植絨、無紡布、網印印花的膠粘劑及皮革涂飾劑等。
用于防腐涂料
將丙烯酸制成丙烯酸樹脂并加入到環氧樹脂中，通過物理改性的方式改善環氧樹脂涂層的疏水性，可以提升涂層的屏蔽性能，從而提高涂層的防腐效果。將含有丙烯酸乳液的涂層涂在鎂合金表面進行性能測試，結果表明，加入丙烯酸樹脂的涂層具有更加優異的防腐性能。。
用于可剝離涂料
可剝離涂料對器材起到的是臨時保護的作用，它對基材表面的保護時間比較短，可以為幾天或者幾個月。可剝離材料從基材表面剝離時不會對基材造成損傷。丙烯酸作為可剝離材料已經成功應用于造船、建筑、汽車零部件、軌道交通等領域。
用于粘合劑
丙烯酸類粘合劑是一類性能優良、應用廣泛的粘合劑。丙烯酸類粘合劑的發展較快，常見的有第二代丙烯酸脂粘合劑、氰基丙烯酸酯粘合劑和厭氧膠等。第二代丙烯酸脂粘性能優異，有耐沖擊、耐剝離、耐熱、操作方便等優點。基丙烯酸脂粘合劑是一種瞬干膠，有耐水性、透明度高等優點，常用于粘合金屬、塑料、陶瓷、木材等。丙烯酸類粘合劑是一類常用于機械類產品的粘合劑。
通過向丙烯酸涂料中添加具有抗腐蝕性能的有機涂料或有機涂料組分、具有電化學惰性的粘合劑等，可以制得具有防腐性能的丙烯酸智能涂料，使用該涂料，可以對碳鋼進行陽極保護。
安全事宜
健康危害
丙烯酸進入人體的方式主要有吸入、食入和與皮膚接觸進入三種。丙烯酸的酸性較強，具有腐蝕性，會強烈刺激人體的皮膚、眼睛和呼吸道。丙烯酸有麻醉作用，吸入較高濃度的丙烯酸會引起肺水腫。丙烯酸直接濺到眼睛里會灼傷眼睛，如果誤食丙烯酸，則會強烈刺激口腔以及人體消化道，對腸胃造成嚴重損傷，還可能出現頭暈、呼吸困難、神經過敏等癥狀。
丙烯酸有毒，對人體皮膚呈中度毒性，人體表面組織接觸丙烯酸受到損傷后可自行痊愈。
丙烯酸的毒理學數據如下。
急性毒性
LD50：2520mg/kg（大鼠經口）；5300mg/kg（小鼠經口，兩小時）；950mg/kg（兔經皮）。
生殖穩定
大鼠腹腔最低中毒劑量（TDLo）：73216μg/kg（孕5~15天），致胚胎毒性，肌肉骨骼發育異常。
致癌性
國際癌癥研究機構（IARC）致癌性評論：動物、人類皆無可靠數據。
急救和防護措施
當皮膚直接與丙烯酸接觸時，應該立即用大量的流動清水沖洗至少15分鐘，并就醫。當眼睛接觸到丙烯酸時，應該立即提起眼瞼，并且立即用大量流動清水或生理鹽水沖洗至少15分鐘，并就醫。當吸入丙烯酸蒸氣時，應該移動至空氣流通處，確保呼吸通暢。當出現呼吸困難的情況時，要立刻進行輸氧操作；如果出現呼吸停止的情況，要立即進行人工呼吸并就醫。如果誤食了丙烯酸，要立即用大量清水漱口，飲入牛奶或蛋清并立即就醫。
防護措施：丙烯酸的生產空間要保持空氣流動，生產區域附近最好可以提供安全淋浴和洗眼設備；當所處的環境有接觸到丙烯酸蒸氣的可能時，要佩戴防毒面具（自吸過濾式或直接式）；當遇到緊急事態需要進行搶救或撤離行為時，可佩戴呼吸器；在實驗過程中要隨時佩戴防護眼鏡，穿戴橡膠耐酸堿實驗服和橡膠手套，禁止在作業場所吸煙、飲食。
存儲與運輸
丙烯酸產品中通常加入阻聚劑，在陰涼、通風的倉庫內儲存，丙烯酸還要遠離火種、熱源以防引起燃燒和爆炸。儲存丙烯酸的倉庫溫度不應該超過5 ℃，避免陽光直射。丙烯酸的包裝要嚴格密封，避免接觸空氣。丙烯酸最好單獨存放，與氧化劑和酸性試劑分開，不宜大量或長時間存放。存儲丙烯酸的倉庫要采用防爆型照明、通風設備，在倉庫外設置開關。倉庫內要配備相應品種和數量的消防器材，禁止使用易產生火花的工具。搬運丙烯酸產品時要做好個人防護，輕裝輕卸，防止包裝損壞。
在丙烯酸存儲期間，可能生成的副產物有二丙烯酸、三丙烯酸和一些高級的聚合物等，如果遇到水，還會進一步形成3-羥基丙酸、3-羥基二丙烯酸等副產物。
消防措施
丙烯酸易燃，其蒸氣與空氣混合易爆。丙烯酸遇明火、高熱均可引起燃燒或爆炸。當發生火災時，在現場工作的消防人員必須做好防護措施，佩戴防護面具，站在安全距離以外，在上風向滅火。保持火場容器冷卻，保護好現場的消防人員。滅火時可使用霧狀水噴淋，或者使用抗溶性泡沫滅火器、干粉滅火器以及二氧化碳滅火器。
泄漏應急措施
當丙烯酸發生泄漏時，應該立即撤離現場人員并將現場隔離，切斷火源。留在現場處理事故的工作人員必須做好防護措施，佩戴呼吸器，穿戴酸堿防護服，不能直接接觸到泄漏的丙烯酸，切斷泄漏源，防止其流入下水道。當發生小量泄露時，可以用砂土或其他不燃材料吸收。當發生大量泄漏時，則需要構筑圍堤或挖坑收容泄露液，用泡沫覆蓋。用防爆泵轉移至專用收集器內，回收或直接運至廢液處理處。
參考資料 >