過(guò)氧化氫中的氫原子被烷基,、?;⒎枷慊扔袡C(jī)基團(tuán)置換而形成的含有-O-O-過(guò)氧官能團(tuán)的有機(jī)化合物,。特征是受熱超過(guò)一定溫度后會(huì)分解產(chǎn)生含氧自由基,,不穩(wěn)定、易分解,?;どa(chǎn)的有機(jī)過(guò)氧化物主要是用來(lái)作合成樹脂的聚合引發(fā)劑、催化劑,。在高分子材料領(lǐng)域,,它可用作自由基聚合的引發(fā)劑、接枝反應(yīng)的引發(fā)劑,、橡膠和塑料的交聯(lián)劑,、不飽和聚酯的固化劑以及紡絲級(jí)聚丙烯制備中的分子量及分子量分布調(diào)節(jié)劑,。環(huán)境中的污染空氣在光作用下通過(guò)自由基反應(yīng)可產(chǎn)生過(guò)氧酰基硝酸酯類化合物,,是光化學(xué)氧化劑中的粒種之一,。對(duì)皮膚、眼睛,、粘膜有強(qiáng)烈的刺激性,,是大氣中的重要污染物。此類物質(zhì)屬于易燃易爆危險(xiǎn)品,,使用中應(yīng)注意安全性,。一般以活性氧含量、活化能,、半衰期及分解溫度4個(gè)指標(biāo)作為選用的基本依據(jù),。
絕大多數(shù)的有機(jī)過(guò)氧化物為無(wú)色到淡黃色的液體,, 或者為白色粉末狀態(tài)到結(jié)晶狀態(tài)的固體,。一般具有弱酸性, 多數(shù)不溶于水,,易溶于鄰苯二甲酸和二甲酯等有機(jī)溶劑,,是一類不穩(wěn)定的易燃易爆化合物。 化學(xué)性質(zhì)有機(jī)過(guò)氧化物中的過(guò)氧官能團(tuán)的結(jié)構(gòu)特征決定了過(guò)氧化物具有如下化學(xué)性質(zhì): (1)具有強(qiáng)烈的氧化作用,。 (2)具有自然分解性質(zhì),,在40℃以上,大部分過(guò)氧化物活性氧降低,。 (3)酸,、堿性物質(zhì)可促進(jìn)分解。強(qiáng)酸及堿金屬,、堿土金屬的氫氧化物(固體或高濃度水溶液)可引起激烈分解,。 (4)鐵、鈷,、錳類有機(jī)過(guò)氧化物和氧化還原系統(tǒng)化合物顯著地促進(jìn)分解,。 (5)強(qiáng)還原性的胺類化合物和其他還原劑顯著地促進(jìn)分解。 (6)鐵,、鉛及銅合金等可促進(jìn)其分解,。 (7)橡膠可促進(jìn)其分解。 (8)摩擦,、震動(dòng)或沖擊儲(chǔ)存容器造成局部溫度升高,,可促進(jìn)分解。 分類有機(jī)過(guò)氧化物的主要品種有氫過(guò)氧化物(ROOH),、二烷基過(guò)氧化物(ROOR'),、二酰基過(guò)氧化物(RCOOOOCR'),、過(guò)氧酯(RCOOOR'),、過(guò)氧化碳酸酯(ROCOOOOCOR')及酮過(guò)氧化物[R2C(OOH)2]等,它們各有不同的應(yīng)用特點(diǎn),。例如,,過(guò)氧化苯甲酰BPO通常作為自由基聚合的引發(fā)劑和不飽和聚酯的固化劑;過(guò)氧化二乙丙苯DCP則可作為交聯(lián)劑和熔融接枝的引發(fā)劑。一般以活性氧含量,、活化能,、半衰期及分解溫度4個(gè)指標(biāo)作為選用的基本依據(jù)。 過(guò)氧化苯甲酸是最早且常用的有機(jī)過(guò)氧化物,,為粒晶狀固體,,在環(huán)境溫度下熱穩(wěn)定。為改進(jìn)安全性,,過(guò)氧化苯甲酸可加入22%或30%(重量)的水成為濕產(chǎn)品,,以減少可燃性和震動(dòng)靈敏性。另外有濃度在25%~50%的過(guò)氧化苯甲酸的糊狀配方,。 過(guò)氧化苯甲酸在寬的溫度范圍內(nèi)可用于硫化聚酯,。在室溫下它可被叔胺活化,并在250~300°F溫度范圍內(nèi)用于硫化填充的聚酯復(fù)合物,。在苯乙烯懸浮聚合法中,,過(guò)氧化苯甲酸可作為很好的引發(fā)劑。 甲乙酮過(guò)氧化物(MEKP)被大量用于不飽和聚酯樹脂的硫化中,,最常見的商品形式由酮與過(guò)氧化氫反應(yīng)制得,,含過(guò)氧化物和氫過(guò)氧化物的混合物。因?yàn)榧兺^(guò)氧化物對(duì)震動(dòng)和摩擦敏感,,其商品僅以稀釋形式出售,,通常在增塑劑溶液中活性氧的含量最高不超過(guò)9%。 酮過(guò)氧化物以標(biāo)準(zhǔn)和防火的配方市售,。 過(guò)氧酯類活性范圍最寬,,是銷售量最大的過(guò)氧化物之一。諸如過(guò)氧新庚酸1,,1-二甲基-3-羥丁酯,、過(guò)氧化新癸酸。異丙苯酯,、過(guò)氧化新癸酸叔戊酯和過(guò)氧新戊酸叔丁酯等過(guò)氧酯類是最有反應(yīng)活性的化合物,,主要用作乙烯和氯乙烯聚合引發(fā)劑,。所有這些過(guò)氧酯類均需低溫貯藏。 過(guò)氧酯類如過(guò)辛酸叔戊酯和過(guò)辛酸叔丁酯反應(yīng)活性稍低,,可輕度冷凍貯存,,大量用作乙烯聚合及不飽和聚酯的模壓硫化引發(fā)劑。 過(guò)苯甲酸叔戊酯和過(guò)苯甲酸叔丁酯這類過(guò)氧酯反應(yīng)活性最低,,因此熱穩(wěn)定最好,,可在環(huán)境溫度下貯存,用于片狀模型料的硫化引發(fā)劑,。 在選用過(guò)氧酯類時(shí),,應(yīng)當(dāng)注意到異丙苯基過(guò)氧酯的反應(yīng)活性最高,其余依次為:叔辛基過(guò)氧酯,、叔戊基過(guò)氧酯,、叔丁基過(guò)氧酯。 過(guò)氧二碳酸酯在工業(yè)用的重要過(guò)氧化物中毒性較大,。所有的過(guò)氧碳酸氫酯反應(yīng)活性基本相同,。分子量較高的過(guò)氧二碳酸酯更加安全并易于控制。2-乙基己基過(guò)氧二碳酸酯是氯乙烯聚合的優(yōu)良引發(fā)劑,。使用過(guò)氧二碳酸酯的水分散體或乳液可進(jìn)一步增加安全性,。在PVC工業(yè)中,對(duì)這種配方感興趣的人正逐漸增多,。 過(guò)氧縮酮是具有良好熱穩(wěn)定性的雙功能引發(fā)劑,,用作乙烯聚合和不飽和聚酯樹脂的模壓硫化引發(fā)劑效果很好。叔丁基過(guò)氧縮酮也用作彈性體的硫化劑,,叔戊基過(guò)氧縮酮是這類引發(fā)劑中最新的成員,,在高固份丙烯酸涂料用樹脂的合成中,作為引發(fā)劑,,具有很大的可能,。 總的來(lái)說(shuō),叔戊基過(guò)氧酯類和過(guò)氧縮酮在PVC,、高固份丙烯酸涂料和不飽和聚酯方面的重要性正在增加,。與叔丁基過(guò)氧化物相比,叔戊基過(guò)氧酯類具有更快的反應(yīng)活性,。此外,,他們成本經(jīng)濟(jì),并可使聚合物具有希望的性能,,如鏈線性和窄的分子量分布,。二烷基過(guò)氧化物在所有有機(jī)過(guò)氧化物中是最穩(wěn)定的。二枯基過(guò)氧化物是其中最常見的過(guò)氧化物,廣泛地用于電線,、電纜外殼和絕緣層用PE的交聯(lián),。 帶有羥基和羥基官能團(tuán)的有機(jī)過(guò)氧化物正在積極開發(fā)中。發(fā)現(xiàn)這類過(guò)氧化物是丙烯酸高固份涂料合成的有效引發(fā)劑,,在用于聚合物共混物和合金的相容劑的合成中特別引起人們的興趣,。含有如受阻胺抗光劑基團(tuán)的有機(jī)過(guò)氧化物是另一個(gè)新開發(fā)的領(lǐng)域。這些過(guò)氧化物提供了一種獲取聯(lián)接聚合物的光穩(wěn)定劑的方便方法,,克服了遷移性、揮發(fā)性和不相容性問(wèn)題,。 用途在高分子材料領(lǐng)域,,有機(jī)過(guò)氧化物用作自由基聚合的引發(fā)劑、接枝反應(yīng)的引發(fā)劑,、橡膠和塑料的交聯(lián)劑,、不飽和聚酯的固化劑以及紡絲級(jí)聚丙烯制備中的分子量及分子量分布調(diào)節(jié)劑。有機(jī)過(guò)氧化物是用于下面用途中自由基的來(lái)源:①乙烯基與二烯單體的自由基聚合和共聚合引發(fā)劑;②熱固性樹脂的硫化劑;③彈性體和聚乙烯的交聯(lián)劑,。 除上述高分子材料工業(yè)外,,有機(jī)過(guò)氧化物作為光引發(fā)劑和增感劑用于膠片工業(yè),用于感光性高分子材料,,感光樹脂等,,也常用于環(huán)氧樹脂的生產(chǎn);醫(yī)用材料方面,有機(jī)過(guò)氧化物與藥物組成的引發(fā)劑,,用于合成藥物緩釋給藥基質(zhì)(如微球,、微丸、藥膜);有機(jī)合成方面, 有機(jī)過(guò)氧化物主要用作氧化劑和環(huán)氧化劑,。另外,,有機(jī)過(guò)氧化物還應(yīng)用于醫(yī)療器械和食品的消毒、紡織品,、紙張等日化工業(yè)的漂白劑,、脫色劑、殺菌劑,、清洗劑等,。 一種有機(jī)過(guò)氧化物在有效速率下的分解溫度很大程度上決定了其用途。其他重要的因素有成本,、溶解度,、安全性。效率及生成的自由基的類型,、冷凍貯藏及貨運(yùn)的必要性,、與生產(chǎn)系統(tǒng)的相容性,可能對(duì)產(chǎn)品產(chǎn)生的影響及將被活化的能力等。有機(jī)過(guò)氧化物可于高溫或室溫下控制一定的速度分解生成反應(yīng)性自由基,。 所有的有機(jī)過(guò)氧化物都是熱不穩(wěn)定的,,并隨溫度升高分解得加快。有機(jī)過(guò)氧化物反應(yīng)性的常用的定量測(cè)定方法是測(cè)定半衰期,,即對(duì)某一定量的過(guò)氧化物在某一特定溫度下分解到其初始量一半時(shí)所需時(shí)間?,F(xiàn)在,商品有機(jī)過(guò)氧化物的半衰期數(shù)據(jù)可在計(jì)算機(jī)軟盤中得到,。用計(jì)算機(jī)菜單程序即可為某一聚合或工藝條件選擇合適的過(guò)氧化物,。 這些自由基可加入到不飽和乙烯基單體如:苯乙烯、氯乙烯或甲基丙烯酸甲酯中引發(fā)聚合反應(yīng),。某些自由基也進(jìn)攻如PE一類的聚合物以在鏈上生成自由基,。當(dāng)兩種這樣的聚合物自由基結(jié)合在一起時(shí),便形成交聯(lián)結(jié)構(gòu),。 乙烯基化合物聚合有機(jī)過(guò)氧化物提供了引發(fā)聚合反應(yīng)的自由基的最有效方式,。通過(guò)半衰期溫度選擇一種有機(jī)過(guò)氧化物,或使用兩種或多種有機(jī)過(guò)氧化物的混合物,,乙烯基的聚合反應(yīng)可在較寬溫度的范圍內(nèi)有效地進(jìn)行,。 PVC主要通過(guò)懸浮法工藝制得。2-乙基已基過(guò)氧二碳酸酯和過(guò)新癸酸叔丁酯是優(yōu)良的引發(fā)劑,,特別是與α-枯基過(guò)新癸酸酯或α-枯基過(guò)新庚酸酯的混合使用,。然而過(guò)酸α-枯基酯的使用可以在樹脂中造成不受歡迎的苯乙酮?dú)馕丁Mㄟ^(guò)使用過(guò)新庚酸1,,1--二甲基-3-羥基-丁酯作為低溫引發(fā)劑成分,,可以清除樹脂中的苯乙酮的氣味。使用這種引發(fā)劑的其他優(yōu)點(diǎn)還有增進(jìn)生產(chǎn)率,、減少反應(yīng)器壁上的粘附,。由于改進(jìn)了加工和效率,現(xiàn)在也使用過(guò)氧化新戊酸叔戊酯代替偶氮引發(fā)劑,。 高固份丙烯酸涂料用樹脂以過(guò)氧酯類和過(guò)氧縮酮作為引發(fā)劑,。當(dāng)固份為70%或更高時(shí),最好選用叔戊基過(guò)氧酯和過(guò)氧縮酮,,以得到窄的分子量分布和低的溶液粘度,。也有用諸如過(guò)乙酸叔丁基酯和3,3-二(叔戊基過(guò)氧)丁酸乙酯生成單體殘余量低的樹脂,。另外,,帶有以光穩(wěn)定劑基團(tuán)的有機(jī)過(guò)氧化物,如受阻胺,,目前正在積極開發(fā)以提高汽車涂料的性能,。 EPS在用懸浮聚合法生產(chǎn)EPS時(shí),通常用包括過(guò)氧化苯甲酸和過(guò)苯甲酸叔丁酯的混合物在內(nèi)的引發(fā)劑。 用O-叔戊基O-(2-乙基己基)-單過(guò)氧碳酸酯代替過(guò)本甲酸叔丁酯,,可以縮短殘余苯乙烯濃度低于0.1%所需要的反應(yīng)時(shí)間,。晶體PS和HIPS通常采用連續(xù)本體聚合法制備,最好選用過(guò)氧縮酮作引發(fā)劑,。 聚烯烴聚乙烯在LDPE和乙烯共聚物的生產(chǎn)中,,用有機(jī)過(guò)氧化物作引發(fā)劑。因過(guò)氧酯類能提供寬范圍的反應(yīng)性,,和在高溫度,、高壓下使用時(shí)溶解性好,是最佳的過(guò)氧化物引發(fā)劑,。根據(jù)其效率,,在過(guò)氧酯中用得最多的是過(guò)辛酸叔丁酯。其他品種,,按使用遞減順序排列依次為過(guò)成酸叔丁酯、過(guò)乙酸叔丁酯和過(guò)苯甲酸叔丁酯,。如需要更強(qiáng)的反應(yīng)活性,,可用相應(yīng)的叔戊基過(guò)氧酯。 在吹制薄膜時(shí),,在擠出機(jī)中作為一種改進(jìn)泡膜強(qiáng)度的手段,,用有機(jī)過(guò)氧化物減少LLDPE熔融流動(dòng)越來(lái)越引起人們的興趣。需要較高的加工溫度時(shí),,常常用雙烷基過(guò)氧化物,。 用有機(jī)過(guò)氧化物可以裂化聚丙烯以得到窄的分子量分布并增加流動(dòng)性。在滿足性能和FDA要求的情況下,,選用2,,5-二甲基-2,5-二叔丁基過(guò)氧己烷,。 聚酯的固化用有機(jī)過(guò)氧化物固化不飽和聚酯醇酸樹脂和諸如苯乙烯一類的單體溶液可制得熱固性聚酯,。許多固化在室溫下進(jìn)行,在樹脂中摻入活化劑或促進(jìn)劑,,使一定的過(guò)氧化物分解形成游離基,,從而引發(fā)固化。 聚酯固化最常用的兩種過(guò)氧化物是過(guò)氧化苯甲酸和MEKP,。二甲基苯胺是一種典型的叔芳胺,,用于活化過(guò)氧化苯甲酸,環(huán)烷酸鈷用于活化MEKP,。 高溫固化片料模壓料和整體模壓料都是在高溫下用金屬模和高壓固化的,。過(guò)苯甲酸叔丁酯在280-320°F是最廣泛使用的模壓催化劑。目前,一些重要的快速固化操作周期的工藝,,其他過(guò)氧化物,,特別是叔戊基過(guò)氧化物在模壓固化應(yīng)用中日趨重要。特殊的例子有過(guò)苯甲酸叔戊酯和1,,1-二叔戊基過(guò)氧環(huán)己烷,,由于這兩種物質(zhì)具有比叔丁基對(duì)應(yīng)物更快的反應(yīng)活性、更短的循環(huán)時(shí)間和更高的效率,,可節(jié)約原料,,縮短循環(huán)時(shí)間和節(jié)能。 高溫引發(fā)劑和低溫引發(fā)劑的混合物可改進(jìn)生產(chǎn)效率,。然而,,根據(jù)最新的成本-性能標(biāo)準(zhǔn),作為更優(yōu)異的低溫引發(fā)劑過(guò)辛酸叔戊酯比過(guò)辛酸叔丁酯更重要,。 對(duì)不飽和聚酯的室溫固化,,MEKP類促進(jìn)劑占有主導(dǎo)地位。它們和過(guò)渡元素金屬鹽(如環(huán)烷酸鈷)一起是最常用的促進(jìn)劑,。用二甲基苯胺和過(guò)渡金屬鹽混用可使系統(tǒng)的固化速度加倍,。最有效的催化劑濃度為樹脂的0.5%一2.0%。促進(jìn)劑的濃度是可變的,,但通常為0.05%一0.3%,。然而,過(guò)高的促進(jìn)劑濃度對(duì)最后的固化產(chǎn)生不利的影響,。 室溫固化系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是,,在進(jìn)行固化時(shí),過(guò)氧化物和活化劑才合在一起,。最常用的系統(tǒng)是催化劑注入系統(tǒng),。包括催化劑和被固化樹脂的計(jì)量和混合的工藝。例如,,在噴涂系統(tǒng)中,,混合作用發(fā)生在噴扇中(外部混合)或在噴槍中(內(nèi)部混合)。 交聯(lián)有機(jī)過(guò)氧化物用于飽和和不飽和彈性體與熱塑性樹脂的交聯(lián),。二烴基過(guò)氧化物,,特別是二枯基過(guò)氧化物已成為該工藝的標(biāo)準(zhǔn)交聯(lián)劑。 從二烷基過(guò)氧化物衍生物出來(lái)的自由基是良好的奪氫者,。這是.LDPE等熱塑性樹脂的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn),,只通過(guò)奪氫機(jī)理發(fā)生交聯(lián)作用。 在EPDM等有不飽和鏈或含有TAC之類的交聯(lián)助劑的彈性體中,,通過(guò)鏈加成機(jī)理實(shí)現(xiàn)交聯(lián),。在這種情況下,,過(guò)氧縮酮是非常好的交聯(lián)劑。如排除可能的噴霜問(wèn)題,,用過(guò)氧縮酮有較快的固化循環(huán),。 已披露,在摻混加工中應(yīng)用某些過(guò)氧化物時(shí),,有新的技術(shù)可使用戶增加防早期固化的能力,。這項(xiàng)新技術(shù)適用于大多數(shù)商品二烷基過(guò)氧化物和過(guò)氧縮酮有機(jī)過(guò)氧化物,對(duì)彈性體允許使用較低溫度的過(guò)氧化物,,利用較低的活化特點(diǎn)得到更快的固化時(shí)間,。例如,在聚丁二烯基本組份中,,二枯基過(guò)氧化物和1,,l(-雙-過(guò)氧化叔丁基)-3,3,,5-三甲基-環(huán)己烷的防止早期固化品級(jí),,可在產(chǎn)生類似的固化狀態(tài)時(shí)顯著地延長(zhǎng)固化時(shí)間。 盡管二枯基過(guò)氧化物在交聯(lián)工藝中是最常用的,,但因?yàn)樗枪腆w,,存在操作問(wèn)題。新的過(guò)氧化物液體配方,,特別是具有防過(guò)早固化性能的配方正日益得到注視,。同樣,,人們也期望這些配方能用于LLDPE的交聯(lián)中,。 HDPE的旋轉(zhuǎn)模塑可產(chǎn)生像貯罐一樣的交聯(lián)結(jié)構(gòu)產(chǎn)品,這是一個(gè)迅速崛起的領(lǐng)域,。由于HDPE的高結(jié)晶熔化點(diǎn),,大多數(shù)熱穩(wěn)定性有機(jī)過(guò)氧化物商品,如2,,5-二甲基-2,,5-二(過(guò)氧化叔丁基)己炔-3最適于該種用途。 措施出于安全和防分解的考慮,,有機(jī)過(guò)氧化物應(yīng)一直貯藏在適當(dāng)?shù)臏囟认聦⑺鼈冑A存在原來(lái)的容器中,,以減少被污染的機(jī)會(huì),特別是被強(qiáng)酸污染的可能,,這是非常重要的,。使用酮過(guò)氧化物時(shí)要特別小心,因?yàn)橥^(guò)氧化物在過(guò)渡元素金屬鹽濃度非常小的情況下都可迅速發(fā)生反應(yīng),。有機(jī)過(guò)氧化物在運(yùn)輸時(shí)應(yīng)盡可能防震,、防摩擦,、防倒置,在使用時(shí)應(yīng)穿戴防護(hù)用品,,避免沾附在皮膚或進(jìn)入眼中,。有機(jī)過(guò)氧化物的廢棄處理可采用焚燒、水解,、深層掩埋等方法,。 |
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