應用分享 | ESR5000 助力苯乙烯生產(chǎn)中的單體控制

乙烯基單體（如苯乙烯）在其合成和純化的工業(yè)過程中，可能發(fā) 生不被期望的聚合反應。為了避免這一現(xiàn)象，需要向單體反應體系中加入諸如2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧自由基（TEMPO）及其類似物的聚合抑制劑。

TEMPO（圖1）是一種自由基化合物，它通過阻止自由基鏈式反應來抑制聚合反應（圖2）。典型工業(yè)單體，如丙烯酸酯、氯乙 烯、丁二烯和苯乙烯，在加工及安全運輸和儲存過程中都需要聚 合抑制劑。許多單體在工業(yè)上通過蒸餾法提純，因而可能導致熱 引發(fā)聚合反應的發(fā)生。例如，苯乙烯在100℃以上的溫度下進行 蒸餾時，會以每小時約2%的速度發(fā)生熱聚合反應。

抑制聚合反應非常重要，不僅因為聚合產(chǎn)物會污染分餾塔，也因為聚合反應通常是放熱反應，如果不加以控制，可能造成失控反應和潛在的風險。一經(jīng)引發(fā)，聚合反應本質(zhì)上就是自由基鏈式反應，因此許多聚合抑制劑都是充當自由基清除劑的（Kuldeep Wadhwa et. al J Polym Res (2017) 24:201）。

電子自旋共振（ESR）——也稱“電子順磁共振”（EPR）—— 技術的引入，可以實現(xiàn)苯乙烯中的TEMPO的直接測定。該技術可提供高度靈敏的定量數(shù)據(jù)，給出關于苯乙烯生產(chǎn)容器中的TEMPO 含量水平的可操作信息。布魯克先進的臺式電子自旋共振波譜 儀（“ESR5000 ”），為監(jiān)測苯乙烯生產(chǎn)設施中的TEMPO，提供了一款快速、定量和極其緊湊的儀器。當前的TEMPO水平在生產(chǎn)過程中的不同位置被定量監(jiān)測，一旦發(fā)現(xiàn)其降至設定閾值以 下，即可采取適當?shù)拇胧?。相比添加過量的TEMPO，該技術明顯節(jié)省了成本，同時提高了生產(chǎn)過程的整體安全性。

系統(tǒng)包裝中提供有詳細SOP，用戶只需進行非常簡單的樣品制 備。將苯乙烯樣品加到樣品管中，然后利用microESR進行測量即可。

ESR5000 單體控制法的益處

◇  提高工廠效率和產(chǎn)品產(chǎn)量

◇  提高工廠經(jīng)濟效益：降低聚合抑制劑成本（TEMPO）和單體損耗

◇  降低實驗室運營成本：簡單的監(jiān)測系統(tǒng)快速提供可操作的信息

◇  提高工廠安全性：降低“失控”聚合反應及后續(xù)停工的風險

◇  提高生產(chǎn)能力和加強設備保護

ESR5000 單體控制系統(tǒng)的優(yōu)勢

◇  快至5分鐘內(nèi)測出TEMPO水平，定量限低至0.5 ppm

◇  包含簡單樣品制備和測量工作流的SOP

◇  緊湊、輕量、占用空間小

◇  集成的自動化軟件，幫助實現(xiàn)高通量測量和數(shù)據(jù)分析