過(guò)氧化苯甲酰引發(fā)劑的幾個(gè)反應(yīng)式
自由基可以由許多稱(chēng)為引發(fā)劑的化合物產(chǎn)生。1重要的引發(fā)劑之一是過(guò)氧化二?;?,其通式為R 1 C(o)OOC(o)R 2,其中R 1和R 2代表烷基和/或芳基。所有二?;^(guò)氧化物都是熱不穩(wěn)定的,在相對(duì)較低的溫度下分解形成自由基。
引發(fā)劑活性的一個(gè)重要指標(biāo)是其半衰期t 1/2,即初始引發(fā)劑的一半在給定溫度下分解所需的時(shí)間。對(duì)于大多數(shù)引發(fā)劑,一級(jí)分解動(dòng)力學(xué)是正確的,半衰期由以下公式得出:
t 1/2=ln 2/k d
過(guò)氧化苯甲酰
到目前為止,有機(jī)過(guò)氧化物的重要引發(fā)劑是過(guò)氧化苯甲酰(BPO)。它由兩個(gè)由過(guò)氧化物鍵橋接的苯甲?;M成。BPO易于對(duì)稱(chēng)(均勻)拆分,形成兩個(gè)苯甲酰氧基:2-4
含有未配對(duì)電子的兩個(gè)片段稱(chēng)為自由基引發(fā)劑。自由基形成后,自由基與單體單元反應(yīng),形成生長(zhǎng)的聚合物鏈。
BPO的反應(yīng)性取決于溶劑和單體。在沒(méi)有促進(jìn)劑的情況下,過(guò)氧化二酰基的分解速率為一級(jí),與引發(fā)劑的濃度成正比:4,5
R I=d[I·]/d t=-2 d[I]/d t=2 fk d[I]
集成的
[1] =[i]0·exp[-fk D t]
其中f是啟動(dòng)效率,定義為4
F=聚合起始速率/2 x引發(fā)劑分解速率
一般來(lái)說(shuō),過(guò)氧化物在各種溶劑中的分解速率依次降低:高鹵化脂肪族<芳烴<大多數(shù)脂肪族<醚和醇<胺。芳香環(huán)中一個(gè)或兩個(gè)取代基的作用已被廣泛研究。正如預(yù)期的那樣,給電子基團(tuán)的分解速率增加,而吸電子基團(tuán)的分解速率降低,因?yàn)檠踉由想娮用芏鹊脑黾釉黾恿怂鼈冎g的斥力,從而增加了OO鍵的自發(fā)開(kāi)裂速率。
胺的存在大大促進(jìn)了過(guò)氧化苯甲酰的分解。特別有效的是叔芳香胺,如二甲基苯胺,它通過(guò)單電子轉(zhuǎn)移加速過(guò)氧化物的分解:6,7
與電子轉(zhuǎn)移類(lèi)似,氯離子(cl-或亞鐵離子(FE)2+:)與過(guò)氧化氫6反應(yīng)
過(guò)氧化二叔丁基
過(guò)氧化二叔丁基(DTBP)是另一種重要的自由基引發(fā)劑,主要用于引發(fā)LDPE聚合和交聯(lián)彈性體(如有機(jī)硅和EPDM)。它特別適合作為引發(fā)劑,因?yàn)槠錈岱纸鉁囟雀哂?00℃,因此比大多數(shù)其他引發(fā)劑高得多。雖然還有其他幾種分解溫度較高的引發(fā)劑,如脂肪族二烷基過(guò)氧化物,但DTBP通常具有爆炸風(fēng)險(xiǎn)低和易于操作的特點(diǎn)。它也可以很容易地純化。
DTBP通過(guò)對(duì)稱(chēng)裂變(同裂變)形成兩個(gè)叔丁氧基。在該反應(yīng)之后,歧化(歧化)和從另一個(gè)分子(可能是溶劑分子或過(guò)氧化氫本身)中提取氫之間存在競(jìng)爭(zhēng)。歧化將產(chǎn)生丙酮和甲基自由基,而氫萃取將產(chǎn)生叔丁醇,有時(shí)甚至氧化異丁烯和氧化叔丁醇:6,8
另外兩種常見(jiàn)的二?;^(guò)氧化物是月桂?;^(guò)氧化物和癸酰基過(guò)氧化物,其半衰期甚至比過(guò)氧化苯甲酰短。