Methyl-methakrylát

Methyl-methakrylát (MMA) je organická sloučenina se vzorcem CH₂=C(CH₃)COOCH₃. Tato bezbarvá kapalina je methylesterem kyseliny methakrylové (MAA) a je to monomer vyráběný ve velkých množstvích pro polymerizaci na polymethylmethakrylát (PMMA, akrylátové sklo, plexisklo).

Methylmethakrylát
Obecné
Systematický název	methyl-2-methylprop-2-enoát
Sumární vzorec	C₅H₈O₂
Identifikace
Registrační číslo CAS	80-62-6
Vlastnosti
Molární hmotnost	100,052 Da
Bezpečnost
GHS02 GHS07 [1] Nebezpečí[1]
Není-li uvedeno jinak, jsou použity jednotky SI a STP (25 °C, 100 kPa). Některá data mohou pocházet z datové položky.

Výroba a vlastnosti

Sloučenina se vyrábí několika metodami, tou hlavní je cesta přes acetonkyanhydrin (ACH). ACH se vyrábí kondenzací acetonu a kyanovodíku. Kyanhydrin za přítomnosti kyseliny sírové hydrolyzuje na sulfátester methakrylamidu, methanolýzou tohoto esteru se získá hydrogensíran amonný a MMA. Tato metoda jako vedlejší produkt poskytuje významná množství síranu amonného.

(CH₃)₂CO + HCN → (CH₃)₂C(OH)CN

(CH₃)₂C(OH)CN + H₂SO₄ → (CH₃)₂C(OSO₃H)CONH₂·H₂SO₄

Vzniká sulfátester, adukt s kyselinou sírovou, která se v krakovacím kroku odstraní. Sulfátester se potom methanolyzuje (reaguje s methanolem):

(CH₃)₂C(OSO₃H)CONH₂ + CH₃OH → CH₂=C(CH₃)COOCH₃ + NH₄HSO₄

Jak vyplývá z poslední reakce, na každý kilogram vzniklého methyl-methakrylátu vzniká 2,5 kg hydrogensíranu amonného a odstranění této soli je energeticky náročné. Toto technologií se získávají více než 3 miliony tun MMA ročně. Ekonomika této cesty výroby MMA byla výrazně optimalizována.^[2][3]

Ostatní metody výroby MMA

Vzhledem k měřítku výroby MMA bylo vyvinuto mnoho metod, které vycházejí z prekurzorů C2-C4.^[4]

Přes propionaldehyd

Výchozí ethylen se nejdřív hydroformyluje, čímž se získá propanal (propionaldehyd). Ten se poté kondenzuje s formaldehydem za vzniku methakroleinu. Kondenzace se katalyzuje sekundárním aminem. Syntézu kyseliny methakrylové dokončuje vzdušná oxidace methakroleinu:^[2]

CH₃CH₂CHO + HCHO → CH₂=CH(CH₃)–CHO + H₂O

CH₂=CH(CH₃)–CHO + O → CH₂=CH(CH₃)–CO₂H + H₂O

Methylpropionátové cesty

První fáze zahrnuje hydroesterifikaci ethylenu za vzniku methylpropionátu (MeP):

C₂H₄ + CO + CH₃OH → CH₃CH₂CO₂CH₃

První krok tohoto procesu, syntéza MeP, se provádí v nepřetržitě promíchávaném tankovém reaktoru za mírné teploty a tlaku a za pomoci speciální agitace a zařízení pro směšování plynu a kapaliny.

V druhém kroku MeP kondenzuje s formaldehydem v jediném heterogenním reakčním kroku za vzniku MMA:^[5]

CH₃CH₂CO₂CH₃ + CH₂O → CH₃C(=CH₂)CO₂CH₃ + H₂O

Reakce MeP a formaldehydu probíhá na roštovém katalyzátoru. Tento katalyzátor, oxid cesný na oxidu křemičitém, zajišťuje dobrou selektivitu získávání MMA z MeP. Tvorba malého množství těžkých, poměrně netěkavých sloučenin otravuje katalyzátor. Aktivitu a selektivitu katalyzátoru lze snadno obnovovat řízeným procesem přímo na místě. Proud reakčních produktů je separován primární destilací, kdy vzniká surový MMA neobsahující vodu, MeP a formaldehyd. Nezreagovaný MeP a voda jsou recyklovány při formaldehydovém dehydratačním procesu. Čistý MMA (více než 99,9 %) vzniká ze surového sérií vakuových destilací a separací. Vyseparované proudy se vracejí do procesu; jen jeden malý proud těžkých esterů je odpadní. Ten lze snadno zlikvidovat v tepelném oxidátoru, kde vzniká teplo využitelné v procesu.

V posledním čtvrtletí roku 2008 představila firma Lucite International továrnu Alpha MMA na Jurong Islandu v Singapuru. Tamní proces je o 30–40 % investičně i provozně levnější než konvenční systémy, neprodukuje prakticky žádný odpad a jako surovinu lze využít biomasu.