TBPB (трет-бутилпероксибензоат): свойства, использование и безопасность

Что такое трет-бутилпероксибензоат ( ТБПБ )?

Трет-бутилпероксибензоат, обычно сокращенно TBPB, представляет собой органический пероксид, принадлежащий к семейству пероксиэфиров. Его химическая формула C. ₁₁ H ₁₄ O ₃ , с молекулярной массой 194,23 г/моль. Структурно он состоит из бензоатной группы, связанной через пероксидную связь (–O–O–) с трет-бутильной группой. Эта пероксидная связь является химически активным центром: она относительно слаба (энергия диссоциации связи около 150 кДж/моль) и гомолитически расщепляется при термической активации с образованием двух свободных радикалов.

При комнатной температуре ТБФБ представляет собой прозрачную или слегка желтоватую жидкость со слабым характерным эфирным запахом. Его ключевые физические свойства:

• Точка кипения : Примерно 112°C при 10 мм рт.ст. (разлагается до кипения при атмосферном давлении)
• Плотность : ~1,02 г/см³ при 20°C
• Температура самоускоряющегося разложения (SADT) : Примерно 80°C для больших количеств.
• Период полураспада при 100°C : Примерно 1 час; при 120°C, примерно 6 минут
• Растворимость : Смешивается с большинством распространенных органических растворителей; практически нерастворим в воде
• Содержание активного кислорода : ~8,2%

ТБФБ занимает среднее положение в спектре активности органических пероксидов. Температура его разложения выше, чем у многих диалкилпероксидов и диацилпероксидов , что делает его полезным для процессов, требующих устойчивого образования радикалов при температурах от 100°C до 140°C — диапазона, который подходит для широкой категории применений обработки и отверждения полимеров.

Как TBPB действует как радикальный инициатор

Основная промышленная функция TBPB заключается в свободнорадикальный инициатор в реакциях полимеризации и сшивания. При нагревании до эффективной области разложения пероксидная связь подвергается гомолитическому расщеплению с образованием трет-бутокси-радикала и бензоилокси-радикала. Бензоилокси-радикал может далее разлагаться с образованием фенильного радикала и диоксида углерода.

Эти радикалы представляют собой высокореактивные соединения, которые инициируют цепные реакции в ненасыщенных мономерах или отрывают атомы водорода от полимерных цепей с образованием макрорадикалов для сшивания. Скорость образования радикалов — и, следовательно, скорость инициирования — является функцией температуры и следует кинетике первого порядка. Инженеры-технологи выбирают TBPB, когда им необходимо:

• Более длительный срок годности при температуре обработки, чем у быстро разлагающихся пероксидов.
• Контролируемое, устойчивое отверждение в течение расширенного окна обработки, а не быстрый экзотермический эффект.
• Совместимость с циклами высокотемпературной вулканизации толстостенных композитов или резиновых деталей, отлитых под давлением, где передача тепла к центру детали медленная.

На практике TBPB часто используется в качестве вторичный или завершающий инициатор в мультиинициаторных системах полимеризации. Более быстро разлагающийся пероксид проводит большую часть реакции при более низкой температуре; ТБФБ активируется при более высокой температуре для преобразования остаточного мономера, приближая конверсию к завершению и снижая содержание летучих мономеров в конечном продукте.

Промышленное применение

Профиль температурной активности ТБФБ делает его полезным в ряде отраслей промышленности по переработке полимеров и резины.

Отверждение ненасыщенной полиэфирной смолы

В индустрии композитов TBPB широко используется для отверждения ненасыщенных полиэфирных (UP) и винилэфирных смол, особенно в процессах с повышенными температурами, таких как пултрузия, трансферное формование смолы (RTM) и компрессионное формование. Он обеспечивает контролируемый экзотермический эффект при температуре выше 120°C, что подходит для пултрудированных профилей толстого сечения, где преждевременный или резкий экзотермический эффект может вызвать внутреннее растрескивание. Типичные уровни нагрузки варьируются от От 0,5 до 2,0 частей на сто смолы (частей) в зависимости от системы смолы, геометрии детали и целевого цикла отверждения.

Вулканизация резины

TBPB служит пероксидным вулканизующим агентом для силиконовой резины, EPDM и других насыщенных или специальных эластомеров, которые не могут быть эффективно сшиты с системами на основе серы. Пероксидная сшивка с ТБФБ дает Сшивки C – C а не сульфидные связи, что приводит к получению вулканизатов с превосходной термостойкостью, более низкой остаточной деформацией при сжатии и лучшими характеристиками при контакте с маслами и химикатами. Он особенно используется в силиконовых деталях, отлитых прессованием и трансфером, обрабатываемых при температуре 150–180°C.

Производство стирольных полимеров

При производстве полистирола, ударопрочного полистирола (HIPS) и сополимеров стирола и акрилонитрила (SAN) посредством непрерывной полимеризации в массе или растворе ТБФБ действует как высокотемпературный инициатор на более поздних стадиях цепочки реакторов. Его активность при 120–140°C позволяет снизить уровень остаточного мономера стирола в конце процесса, улучшая качество продукта и уменьшая необходимость последующего удаления летучих веществ.

Применение акриловых полимеров и покрытий

ТБФБ также используется в качестве инициатора при производстве акриловых полимеров для покрытий, клеев и герметиков, где полимеризация в растворе или в массе проводится при повышенных температурах. Контролируемая скорость разложения помогает поддерживать постоянное распределение молекулярной массы в конечном полимере.

Хранение, обращение и безопасность

Как и все органические пероксиды, ТБФБ требует строгого хранения при контролируемой температуре и осторожного обращения. Профиль его опасности определяется нестабильностью пероксидной связи и возможностью самоускоряющегося разложения (SAD) в случае потери контроля температуры.

Требования к хранению

• Магазин на или ниже 30°С в прохладном, хорошо проветриваемом помещении, вдали от источников тепла, прямых солнечных лучей и источников возгорания.
• Хранить вдали от восстановителей, кислот, оснований и соединений тяжелых металлов, которые могут катализировать разложение при более низких температурах.
• Хранить в оригинальных контейнерах; не переливать в контейнеры из меди, латуни или других химически активных металлов.
• Соблюдайте отделение от легковоспламеняющихся материалов и окисляющихся веществ в соответствии с местными правилами.

Меры предосторожности при обращении

• Используйте соответствующие средства индивидуальной защиты: химически стойкие перчатки, защитные очки и защитную маску; избегайте контакта с кожей и глазами
• Не подвергайте трению, ударам или ограничению свободы — ограниченное разложение может быстро создать давление.
• В случае разлива собрать инертным материалом (вермикулит, сухой песок); не используйте опилки или горючие абсорбенты
• Утилизируйте отходы в соответствии с местными правилами обращения с опасными отходами; не сливайте в канализацию

Нормативная классификация

TBPB классифицируется в транспортной системе ООН как ООН 2096 (органический пероксид, тип D, жидкий) и подпадает под требования системы классификации GHS/CLP как легковоспламеняющаяся жидкость (категория 3) и органический пероксид (тип D). Обработчикам следует ознакомиться с действующим паспортом безопасности (SDS) своего поставщика для получения информации о классификации для конкретной юрисдикции, руководствах по реагированию на чрезвычайные ситуации и требованиях к средствам индивидуальной защиты, поскольку концентрация состава и региональные правила влияют на точную присвоенную категорию опасности.