工业阻聚剂浅谈

【摘要】:
阻聚剂原理简介,工业合成中常见的阻聚剂类型、阻聚剂评选方法、阻聚剂去除方法浅谈。
  在工业化学合成中,经常会使用到阻聚剂,今天笔者为大家详细介绍下什么叫做阻聚剂,以及市面上常见的几种阻聚剂。
  想要了解阻聚剂,就要先知道什么叫聚合反应。聚合反应是把低分子量的单体转化成其所不具备的可塑、成纤、成膜、高弹等重要性能的高分子量的聚合物的过程。简单的说,例如在橡胶产品中,我们需要产品的高弹特性,而低分子量单体并不具备这个特性,所以利用聚合反应将其合成为高分子量聚合物,就得到了具备此特性的产品。
  而阻聚,顾名思义,就是阻止聚合反应的进行。链自由基向某些物质转移后,形成低活性自由基,这种低活性自由基只能由自由基物质引发,所以不能再引发低分子量单体的聚合,只能与其他自由基双基终止。结果体系初期则不会产生聚合物,即为阻聚。而其中的“某些物质”,我们成为阻聚剂。阻聚剂一般用于使用稀类单体原料合成中,所以可以定义为能使稀类单体的自由基聚合反应完全终止的物质,我们称之为阻聚剂。其实,不仅仅是合成,在稀类单体的储存和运输过程中,也经常加入少量阻聚剂,在实际使用前再将其除去,防止过程中的自动聚合。
  
  阻聚剂分为两类,为分子型阻聚剂和稳定自由基型阻聚剂。常见的分子型阻聚剂有:1.对苯二酚 2.酚噻嗪 3.β-苯基萘胺 4.氯化亚铜 5.三氯化铁 6.对苯醌等,通过分子与单体反应达到阻聚效果。常见的稳定自由基型阻聚剂有:2,2,6,6-四甲基哌啶氮氧自由基TEMPO)虽然其自身也是氧自由基,但是非常稳定,只能与链自由基结合,将之消除,即可达到阻聚效果。
  那如何判断一种阻聚剂的优劣呢?其实,还是要根据使用过程中的实际情况去判断,例如稀类单体的具体种类,是用于反应还是存储运输,完成后如何除去,等情况。通用来说,阻聚剂越易与链自由基发生反应,生成的自由基越稳定,阻聚效果就相对越好。有些阻聚剂对特定的某些稀类有很好的阻聚效果,例如阻聚剂701,即4-羟基-2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧自由基,这种阻聚剂对丙烯酸酯类、甲基丙烯酸酯类、丙烯酸、丙烯腈、苯乙烯、丁二烯有较好的阻聚效果。其阻聚性能优于酚类、芳胺类、醚类、醌类和硝基化合物等阻聚剂。可有效防止烯烃单体在生产、分离、精制、储存或者运输过程中的自聚,控制和调节烯烃类及其衍生物的聚合度。
  我们该如何评选阻聚剂呢?在这里给大家推荐几种易行的方法。第一,目视法。适用于沸点在70℃以上的烯烃单体。大致步骤为:在玻璃回流装置中加入纯单体和阻聚剂,在电热恒温浴中加热回流,观察回流过程中单体溶液变化的状况,如果颜色加深,粘度增大,沸腾迟钝,器壁出现聚合物膜圈,如果出现这些现象时间较不加阻聚剂时间长,即说明阻聚剂效率较高。第二,聚合物离析法。该方法大致步骤为:在纯单体溶液中加入阻聚剂,在恒温条件下加热聚合,定时终止反应后加入沉淀剂,待沉淀完全后,过滤洗涤,干燥称重。根据析出的高聚物重量来判断阻聚剂的效率。第三,沸腾法。此法适用于沸点在70-110℃的烯烃类单体。这类单体在一定条件下进行本体聚合,记录下单体置于恒温浴开始到自动沸腾起泡的时间,与加入阻聚剂情况的时间进行对比,后者推迟的时间越长,阻聚剂效能就越好。
  阻聚剂相对于生产或存储运输过程来说为杂质,所以当使用过程结束后,我们需要将阻聚剂去除。最后,介绍几种去除阻聚剂的方法。一般情况下,阻聚剂均为固体物质,难以挥发,除去过程使用减压蒸馏单体方法即可。也有其他方法,比如对苯二酚这种阻聚剂,可以使用氢氧化钠与其反应生成可溶于水的钠盐,将其除去。再比如氯化亚铜和三氯化铁,这些无机阻聚剂,可以直接用酸洗方法除去。 
 

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