Bevezetés
terc-butil-peroxi-2-etil-hexanoát(TBPEH; CAS 3006-82-4) egy szerves peroxid, pontosabban egy peroxiészter, amelyet szabad gyökös iniciátorként használnak bizonyos polimerizációs eljárásokban.
A pontos azonosítás érdekében a műszaki specifikációkban, a beszerzési dokumentumokban, a folyamatnyilvántartásokban és a biztonsági dokumentációban fel kell tüntetni a teljes kémiai nevet, a CAS-számot és a pontos kereskedelmi minőséget, nem csupán a rövidítésre hagyatkozni.
A CAS 3006-82-4 esetében a kereskedelmi termékek közé tartozik az Arkema LUPEROX® 26 és a Nouryon Trigonox® 21S. A gyártói információk többek között azonosítják a kiválasztott etilén, sztirol, akrilnitril és (met)akrilát polimerizációs rendszerekben való alkalmazásokat.
A fontos mérnöki kérdés nem az, hogy ez a kezdeményező általánosan "javítja-e a termék minőségét". Alkalmassága attól függ, hogy bomlási viselkedése, kereskedelmi formája és gyökképződési profilja összeegyeztethető-e a polimerizációs eljárással és a kívánt termékjellemzőkkel.
Hogyan befolyásolja a szerves peroxid iniciátor a polimerizációt
A szabad gyökös polimerizáció során a szerves peroxid lebomlik, és olyan gyökök keletkeznek, amelyek elindíthatják a lánc növekedését. Az iniciálás csak egy része a teljes polimerizációs mechanizmusnak. A terjedés, a termináció, a láncátvitel, a monomerkoncentráció, a hőmérséklet, az átalakulás, a keveredés és egyéb folyamatváltozók szintén befolyásolják a kapott polimert (Odian, 2004).
Emiatt a kezdeményezőt nem szabad önálló minőségjavítóként kezelni.
Az iniciátorrendszer megváltoztatása megváltoztathatja a reakciókinetikát és a gyökfluxust, ami viszont befolyásolhatja az olyan változókat, mint a polimerizációs sebesség, a konverziós profil, a molekulatömeg, a molekulatömeg-eloszlás és a maradék monomer. E hatások nagysága és iránya a teljes polimerizációs rendszertől függ.
A molekulatömeg rendszerszintű eredmény
Az iniciátor koncentrációja és a bomlási sebesség befolyásolhatja a polimer molekulatömegét, mivel befolyásolja a növekvő gyökláncok koncentrációját. A molekulatömeget azonban nem kizárólag az iniciátor azonossága határozza meg.
A reakcióhőmérséklet, a monomerkoncentráció, a lánctranszfer reakciók, a terminációs kinetika, a konverzió és a reaktor körülményei mind hozzájárulhatnak a végső molekulatömeg-profilhoz (Odian, 2004).
Ezért pontatlan ezt állítaniterc-butil-peroxi-2-etil-hexanoátautomatikusan szűkebb molekulatömeg-eloszlást vagy erősebb, rugalmasabb polimereket állít elő.
Az, hogy egy adott molekulatömeg-eloszlás kívánatos-e, szintén alkalmazás-specifikus. A viszonylag szűk eloszlás hasznos lehet bizonyos polimer tulajdonságok vagy feldolgozási célok szempontjából, míg más rendszerekben a szélesebb vagy más módon testreszabott eloszlás előnyös lehet.
Konverzió és maradék monomer
Egy megfelelően kiválasztott iniciátorrendszer segíthet a kívánt gyökképződési profil kialakításában a polimerizációs ciklus során. Ez hozzájárulhat a tervezett konverziós profil eléréséhez és a maradék monomer szabályozásához.
A konverziót azonban nem önmagában a peroxid határozza meg. Az iniciátor koncentrációját, a hőmérséklet történetét, a tartózkodási időt, a monomer kémiáját, a reaktor konfigurációját és az egyéb folyamatváltozókat együtt kell figyelembe venni.
Hasonlóképpen, több kezdeményező használata nem javítja automatikusan a konverziót vagy a termék minőségét. A növekvő gyökkoncentráció megváltoztathatja a polimerizációs sebességet és a molekulatömeg alakulását, valamint növelheti a rendszerbe bejutó iniciátor eredetű bomlástermékek mennyiségét.
Az iniciátorrendszert ezért az adott polimerizációs folyamathoz kell optimalizálni, nem pedig egyszerűen növelni vagy csökkenteni egy univerzális szabály szerint.
Kiválasztott polimerizációs alkalmazások
A terc-butil-peroxi-2-etil-hexanoát (CAS 3006-82-4) alapú termékek gyártói műszaki információi számos bevált polimerizációs alkalmazást azonosítanak.
Polietilén és EVA
Az Arkema a LUPEROX® 26 és LUPEROX® 26 LOW WATER minőségeket azonosítja etilén polimerizációhoz és bizonyos minőségeknél etilén-vinil-acetát kopolimerizációhoz. A Nouryon a Trigonox® 21S-t is az alacsony sűrűségű polietilén gyártásában használt iniciátorként azonosítja.
Ezek a hivatkozások megállapítják, hogy a peroxid felhasználható kiválasztott LDPE és EVA gyártórendszerekben. Ezek nem jelentik azt, hogy minden polietilén reaktorhoz egy iniciátorminőség vagy egy folyamatterv megfelelő.
Sztirol polimerizáció
Mind az Arkema, mind a Nouryon azonosítja azokat az alkalmazásokat, amelyek sztirol vagy polisztirol gyártásával járnak.
Ezekben a rendszerekben a peroxid a gyökkezdeményezési stratégia részeként működik. A megfelelő iniciátor vagy iniciátorok kombinációja a folyamat tervezésétől és a szükséges reakcióprofiltól függ. Ezért az adott kereskedelmi minőség tekintetében a gyártói dokumentációt kell tanulmányozni.
Akrilnitril és (met)akrilátok
A Nouryon a Trigonox® 21S-t akrilnitril és (met)akrilátok polimerizálására vagy kopolimerizálására azonosítja. Az Arkema az akril polimer alkalmazásokhoz is azonosítja a LUPEROX® 26 minőséget.
Ezt ismét a megalapozott alkalmazási kör bizonyítékaként kell értelmezni, nem pedig annak bizonyítékaként, hogy a peroxid minden akril- vagy akrilnitrilrendszerben egyetemesen kiváló tulajdonságokkal rendelkezik.
Miért számít a kereskedelmi minősítés?
A "terc-butil-peroxi-2-etil-hexanoát" az aktív peroxid kémiáját írja le, de a kereskedelmi termékek nem feltétlenül cserélhetők fel egymással.
A különböző fokozatok jellemzőikben különbözhetnek, például:
- Aktív peroxid tartalom
- Hígító- vagy hordozórendszer
- Víztartalom
- Stabilizációs rendszer
- Biztosított fizikai forma
- Termékleírás
- Ajánlott alkalmazási kör
Például az Arkema a LUPEROX® 26-ot és a LUPEROX® 26 ALACSONY VÍZES változatát is forgalmazza, míg más kereskedelmi minőségek a peroxidot különböző hatóanyag-koncentrációkban vagy különböző formulákban tartalmazhatják.
Következésképpen a mérnöknek nem szabad átvinnie egy folyamatfeltételt, adagolást, tárolási utasítást vagy biztonsági követelményt egyik kereskedelmi minőségről a másikra, pusztán azért, mert mindkettő ugyanazt az aktív peroxidot tartalmazza.
A pontos kereskedelmi minőségre vonatkozó aktuális műszaki adatlapot (TDS) és biztonsági adatlapot (SDS) külön kell áttekinteni.
Hogyan válasszunk kezdeményező rendszert
Kiválasztva egyszerves peroxidEgy polimerizációs folyamathoz inkább a reakciórendszerhez kell igazítani a viselkedését, nem pedig az egyik peroxidot általánosan "jobbnak" minősíteni a másiknál.
A fontos szempontok közé tartozik:
Folyamat hőmérséklet ablak
A szerves peroxid bomlási sebessége erősen hőmérsékletfüggő. Az iniciátornak a kívánt reakcióprofilnak megfelelő sebességgel kell gyököket generálnia.
Felezési idő és bomlási viselkedés
A peroxid felezési idejét gyakran használják a bomlási viselkedés összehasonlítására a hőmérséklet függvényében. A megfelelő profil a polimerizációs folyamattól függ, és a pontos termékre vonatkozó gyártói műszaki információk alapján kell értékelni.
Radikális generálás és kezdeményező hatékonyság
Nem minden, a peroxid lebomlása során keletkező gyök hoz létre szükségszerűen növekvő polimerláncot. Az iniciátor hatékonysága és a versengő reakciók befolyásolhatják a peroxid bomlás és a polimerizációs viselkedés közötti kapcsolatot.
Cél konverzió és maradék monomer
Az iniciátorrendszernek támogatnia kell a tervezett konverziós profilt anélkül, hogy feltételezné, hogy a nagyobb iniciátorterhelés automatikusan jobb terméket eredményez.
Molekulatömeg-követelmények
Mivel a gyökök koncentrációja befolyásolhatja a láncpopulációt és a terminációs viselkedést, az iniciátor kiválasztása és koncentrációja hozzájárulhat a molekulatömeg szabályozásához. Mindazonáltal ezeket a tágabb kinetikai rendszerrel együtt kell értékelni.
Kereskedelmi készítmény
Az aktív tartalom, a hordozó- vagy hígítószer, a víztartalom, a stabilizáció és az egyéb minőség-specifikus jellemzők befolyásolhatják a kezelést és az eljáráshoz való alkalmasságot.
Folyamat-kompatibilitás
A reaktor típusa, a monomer rendszer, a működési profil, a keverés, az utólagos feldolgozás és a termék specifikációja mind befolyásolja az iniciátor kiválasztását.
Biztonsági és kezelési szempontok
A terc-butil-peroxi-2-etil-hexanoát egy szerves peroxid. A szerves peroxidok gondos tárolást, kezelést, szennyeződést és hőmérsékleti feltételeket igényelnek, mivel a bomlás exoterm lehet.
A biztonsági utasításokat az aktuális SDS-ből kell átvenni a pontosan használt kereskedelmi termékre vonatkozóan. A tárolási és kezelési követelményeknek követniük kell a vonatkozó helyszíni eljárásokat és szabályozási követelményeket is.
A TDS és az SDS különböző funkciókat lát el. A TDS műszaki termék- és alkalmazásinformációkat nyújt, míg az SDS a veszélyekkel kapcsolatos kommunikációt, kezelést, tárolást, vészhelyzeti és kapcsolódó biztonsági követelményeket tárgyalja.
A műszaki alkalmazásra vonatkozó információk soha nem használhatók a jelenlegi biztonsági adatlap helyettesítésére.
Amit a vásárlóknak és a mérnököknek ellenőrizniük kell
A kereskedelmi terc-butil-peroxi-2-etil-hexanoát termék kiválasztása előtt a vásárlóknak, a készítménykészítő csapatoknak és a folyamatmérnököknek ellenőrizniük kell:
- Pontos kémiai név
- CAS szám
- Kereskedelmi termék neve és minősége
- Aktív peroxid tartalom
- Mellékelt készítmény vagy hígító
- Vonatkozó termékleírás
- Ajánlott alkalmazási kör
- A tervezett polimer vagy monomer rendszer
- Folyamat hőmérséklet-kompatibilitás
- Kezdeményező-rendszer tervezés
- Célkonverziós és maradék-monomer követelmények
- Molekulatömeg követelmény
- Aktuális műszaki adatlap
- Aktuális biztonsági adatlap
- Tárolási és kezelési követelmények
- Alkalmazandó eljárási és szabályozási követelmények
Bár a TBPEH a terc-butil-peroxi-2-etil-hexanoát általánosan használt rövidítése, a teljes kémiai nevet, a CAS-számot és a pontos kereskedelmi minőséget továbbra is meg kell erősíteni a műszaki és beszerzési dokumentációban.
Következtetés
terc-butil-peroxi-2-etil-hexanoát(TBPEH; CAS 3006-82-4) egy szabad gyökös iniciátor, amelyet kiválasztott polimerizációs rendszerekben használnak, beleértve a polietilént, EVA-t, sztirolt, akrilnitrilt és (met)akrilát kémiát is magában foglaló alkalmazásokat.
Értékét a polimerizációs folyamatban nem szabad a termék minőségének automatikus javításaként leírni. Ehelyett az alkalmassága attól függ, hogy bomlási profilja és kereskedelmi összetétele hogyan illeszkedik a cél polimerizációs kinetikájához, a reaktor körülményeihez, a konverziós követelményekhez, a molekulatömeg-célokhoz és a végtermék specifikációjához.
A kezdeményező kiválasztása ezért folyamattervezési döntés. A különböző szerves peroxidokat és a különböző kereskedelmi minőségeket műszaki értékelés nélkül nem szabad felcserélhetőként kezelni.
A teljes kémiai nevet, a CAS-számot és a pontos kereskedelmi minőséget minden műszaki és beszerzési dokumentációban meg kell erősíteni.
A biztonsági és tárolási gyakorlatoknak követniük kell a termék aktuális biztonsági adatlapját, valamint a vonatkozó helyszíni eljárásokat és szabályozási követelményeket.
Hivatkozások
- Arkema. LUPEROX® 26. Termékinformáció a terc-butil-peroxi-2-etilhexanoáthoz, CAS 3006-82-4.
- Arkema. LUPEROX® 26 (ALACSONY VÍZ). Termékinformáció a terc-butil-peroxi-2-etil-hexanoáthoz, CAS 3006-82-4.
- Nouryon. Trigonox® 21S: terc-butil-peroxi-2-etil-hexanoát, CAS 3006-82-4. Termék adatlap.
- Nemzeti Biotechnológiai Információs Központ. PubChem Összefoglaló: terc-butil-peroxi-2-etil-hexanoát, CAS 3006-82-4.
- Odian, G. (2004). A polimerizáció elvei (4. kiadás). John Wiley & Sons.