Methacrylsäure

Strukturformel
Allgemeines
Name	Methacrylsäure
Andere Namen	Methylacrylsäure 2-Methylpropensäure alpha-Methylacrylsäure Isobutensäure MAA (Methacrylic acid)
Summenformel	C4H6O2
CAS-Nummer	79-41-4
PubChem	4093
Kurzbeschreibung	farblose Flüssigkeit mit stechendem Geruch[1]
Eigenschaften
Molare Masse	86,09 g·mol−1[1]
Aggregatzustand	flüssig
Dichte	1,02 g·cm−3[1]
Schmelzpunkt	15 °C[1]
Siedepunkt	161 °C[1]
Dampfdruck	87 hPa (20 °C)[1]
Löslichkeit	mischbar mit Wasser[1]
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung aus EU-Verordnung (EG) 1272/2008 (CLP) [2] Gefahr H- und P-Sätze H: 312-302-314 EUH: keine EUH-Sätze P: 260-​280-​302+352-​301+330+331-​305+351+338-​309-​310Vorlage:P-Sätze/Wartung/mehr als 5 Sätze [1] EU-Gefahrstoffkennzeichnung aus RL 67/548/EWG, Anh. I [2] Ätzend (C) R- und S-Sätze R: 21/22-35 S: (1/2)-26-36/37/39-45
MAK	5 ml·m−3 oder 18 mg·m−3[1]
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

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Methacrylsäure ist eine ungesättigte Carbonsäure, eine sogenannte Alkensäure, und wird als Ausgangsstoff zur Herstellung von Kunststoffen verwendet.

Geschichte und Vorkommen

Methacrylsäure wurde von Edward Frankland und Baldwin Francis Duppa zuerst in Form ihres Ethylesters durch Reaktion von Phosphorpentachlorid mit einem Ester der Isobuttersäure erhalten.^[3] Die polymere Form der Methacrylsäure wurde im Jahre 1880 zuerst beschrieben.^[4] Sie kommt als Ester natürlich in Kamillenöl vor.

Gewinnung und Darstellung

Mehr als 3 Millionen Tonnen Methacrylsäure werden jährlich produziert, wobei ein erheblicher Teil von Synthesen anderer chemischer Verbindungen ebenfalls über die Zwischenstufe Methacrylsäure gehen. Industriell wird sie aus Isobutylen und tert-Butanol hergestellt, welche erst zu Methacrolein und dieses dann weiter zu Methylmethacrylat oxidiert werden.^[5] Synthetisch kann sie ebenfalls durch Hydrolyse von Acetoncyanhydrin und anschließende Wasserabspaltung hergestellt werden.

Eigenschaften

Physikalische Eigenschaften

Methacrylsäure ist eine farblose Flüssigkeit mit unangenehmem Geruch. Die Dämpfe der Methacrylsäure sind schwerer als Luft. Feste Methacrylsäure bildet prismatische Kristalle.

Chemische Eigenschaften

Methacrylsäure löst sich in Wasser, Alkohol und Ether; die wässrige Lösung reagiert stark sauer. Sie polymerisiert sehr leicht beim Erwärmen, bei Zutritt von Licht oder in Gegenwart von Salzsäure bzw. Peroxiden unter Bildung hochpolymerer Produkte. Durch Zusatz von Stabilisatoren wie Hydrochinon kann Methacrylsäure dennoch längere Zeit in monomerer Form aufbewahrt werden. Die Salze und Ester werden als Methacrylate bezeichnet.

Verwendung

Bei der Herstellung von Kunststoffdispersionen durch die Emulsionspolymerisation wird häufig ein geringer Anteil Methacrylsäure u. a. zur Erhöhung der kollidalen Stabilität copolymerisiert. Im Gegensatz zur Acrylsäure wird die Methacrylsäure dabei gleichmäßiger in die Teilchen eingebaut. Wässrige (neutralisierte) Lösungen polymerer Methacrylsäure oder methacrylsäurehaltiger Copolymere finden Verwendung als Netzmittel oder Verdicker z.B. bei der Herstellung von Dispersionsfarben. Es dient jedoch auch zur Herstellung anderer Monomere (z. B. Hydroxyethylmethacrylat, kurz HEMA, CAS: 868-77-9).

Die Ester der Methacrylsäure (Veresterung mit Butyl- oder längerkettigen Alkoholen) werden zur Herstellung von Kunststoffen verwendet. Wichtige Polymethacrylate (Polymethylmethacrylate oder Polymethacrylsäureester) sind:

• Polymethacrylsäuremethylester, Polymethylmethacrylat, kurz PMMA, Plexiglas aus Methacrylsäuremethylester, dem Methylester der Methacrylsäure
• Polymethacrylsäureethylester, kurz PMAA
• Polymethacrylsäurepropylester, kurz PMAP
• Polymethacrylsäureisopropylester
• Eudragit: Die verschiedenen Varianten von Eudragit sind anionische Copolymere von Methacrylsäure und Methylmethacrylat. Sie sind in Magensaft und in reinem Wasser unlöslich. In neutralen bis alkalischen Medien lösen sie sich durch Salzbildung mit Alkali auf und liefern magensaftresistente und darmsaftlösliche Überzüge. Auf diese Weise kann man Medikamente gut geschützt durch den Magen transportieren.^[6]

Sicherheitshinweise

Teilweise eingefrorene Methacrylsäure in einem IBC.

Methacrylsäure kann in einer Runaway Reaction spontan sehr heftig, je nach Bedingungen explosionsartig und unter Zersetzung polymerisieren. Käufliche Methacrylsäure ist daher immer mit einem Polymerisationsinhibitor versetzt. Bei der Lagerung ist darauf zu achten, dass die Säure nicht einfriert (Erstarrungstemperatur 15 °C). Beim Einfrieren verarmt die kristallisierte Methacrylsäure an Inhibitor und Sauerstoff, da diese zum Teil ausfallen, so dass auch nach dem Auftauen noch ein starkes Konzentrationsgefälle des Inhibitors innerhalb des Lagerbehälters auftreten kann. Eingefrorene Methacrylsäure muss daher vorsichtig (Temperaturen über 50 °C sind zu vermeiden), langsam und unter ständiger Durchmischung aufgetaut werden. Dies sollte nur durch sachkundige Personen durchgeführt werden (die Hersteller stellen dazu im Sicherheitsdatenblatt eine Beratungsmöglichkeit, häufig auch eine Notfallhotline zur Verfügung). Ist diese nicht zur Stelle, so kann die kristallisierte Acryl- oder Methacrylsäure unterhalb des Schmelzpunktes, jedoch unter 0 °C gelagert werden. In diesem Zustand ist Methacrylsäure unkritisch. Keinesfalls darf aus teilweise eingefrorenen Behältern flüssige Säure entnommen werden, da dadurch ein Großteil des Inhibitors mit entnommen wird und so beim Wiederaufschmelzen des eingefrorenen Teils der Methacrylsäure nicht mehr zur Verfügung steht.

Siehe auch

• Acrylsäure
• Methacrolein C₄H₆O, CAS: 78-85-3
• Methylmethacrylatklebstoff

Einzelnachweise

1. ↑ ^{a b c d e f g h i} Eintrag zu CAS-Nr. 79-41-4 in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 9.9.2007 (JavaScript erforderlich).
2. ↑ ^{a b} Eintrag zu CAS-Nr. 79-41-4 im European chemical Substances Information System ESIS (ergänzender Eintrag)
3. ↑ Edward Frankland Annalen, 1865, 136, p. 12
4. ↑ F. Engelhorn et al. Ann., 1880, 200, p. 70.
5. ↑ William Bauer, Jr. "Methacrylic Acid and Derivatives" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry 2002, Wiley-VCH, Weinheim. DOI: 10.1002/14356007.a16_441. Article Online Posting Date: June 15, 2000
6. ↑ EUDRAGIT® L 30 D-55 (Evonik)