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苯乙烯阻聚劑TEMPO的檢測(cè)與量化

瀏覽次數(shù):1046發(fā)布日期:2024-03-17
        乙烯基單體(如苯乙烯)在其合成和純化的工業(yè)過(guò)程中,可能發(fā)生不被期望的聚合反應(yīng)。為了避免這一現(xiàn)象,需要向單體反應(yīng)體系中加入諸如2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧自由基(TEMPO)及其類似物的聚合抑制劑。

       TEMPO(圖1)是一種自由基化合物,它通過(guò)阻止自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)來(lái)抑制聚合反應(yīng)。

苯乙烯阻聚劑TEMPO的檢測(cè)與量化  

圖1. TEMPO自由基聚合抑制劑的結(jié)構(gòu)


       典型工業(yè)單體,如丙烯酸酯、氯乙烯、丁二烯和苯乙烯,在加工及安全運(yùn)輸和儲(chǔ)存過(guò)程中都需要聚合抑制劑。許多單體在工業(yè)上通過(guò)蒸餾法提純,因而可能導(dǎo)致熱引發(fā)聚合反應(yīng)的發(fā)生。例如,苯乙烯在100℃以上的溫度下進(jìn)行蒸餾時(shí),會(huì)以每小時(shí)約2%的速度發(fā)生熱聚合反應(yīng)。抑制聚合反應(yīng)非常重要,不僅因?yàn)榫酆袭a(chǎn)物會(huì)污染分餾塔,也因?yàn)榫酆戏磻?yīng)通常是放熱反應(yīng),如果不加以控制,可能造成失控反應(yīng)和潛在的爆炸風(fēng)險(xiǎn)。一經(jīng)引發(fā),聚合反應(yīng)本質(zhì)上就是自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(圖2),因此許多聚合抑制劑都是充當(dāng)自由基清除劑的。


圖2.TEMPO抑制聚合反應(yīng)的機(jī)理


       電子自旋共振(ESR)——也稱“電子順磁共振"(EPR)——技術(shù)的引入,可以實(shí)現(xiàn)苯乙烯中的TEMPO的直接測(cè)定。該技術(shù)可提供高度靈敏的定量數(shù)據(jù),給出關(guān)于苯乙烯生產(chǎn)容器中的TEMPO含量水平的可操作信息。布魯克的臺(tái)式電子自旋共振波譜儀(“ESR5000 "),為監(jiān)測(cè)苯乙烯生產(chǎn)設(shè)施中的TEMPO,提供了一款快速、定量和極其緊湊的儀器。當(dāng)前的TEMPO水平在生產(chǎn)過(guò)程中的不同位置被定量監(jiān)測(cè),一旦發(fā)現(xiàn)其降至設(shè)定閾值以下,即可采取適當(dāng)?shù)拇胧O啾忍砑舆^(guò)量的TEMPO,該技術(shù)顯著節(jié)省了成本,同時(shí)提高了生產(chǎn)過(guò)程的整體安全性。

苯乙烯阻聚劑TEMPO的檢測(cè)與量化


圖3.臺(tái)式電子順磁共振波譜儀ESR5000                        圖4.實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)TEMPO的量


實(shí)測(cè)案例:某大廠提供給石化企業(yè)的苯乙烯阻聚劑檢測(cè)結(jié)果

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