TBPB (Tert-Butyl Peroxybenzoate): คุณสมบัติ การใช้งาน และความปลอดภัย

Tert-Butyl Peroxybenzoate คืออะไร ( ทีบีพีบี )?

Tert-butyl peroxybenzoate หรือที่เรียกกันทั่วไปว่า TBPB เป็นเปอร์ออกไซด์อินทรีย์ที่อยู่ในตระกูลเปอร์รอกซีเอสเตอร์ สูตรทางเคมีของมันคือ C ₁₁ H ₁₄ O ₃ โดยมีน้ำหนักโมเลกุล 194.23 กรัม/โมล โครงสร้างประกอบด้วยหมู่เบนโซเอตที่เชื่อมโยงผ่านพันธะเปอร์ออกไซด์ (–O–O–) กับหมู่เติร์ต-บิวทิล พันธะเปอร์ออกไซด์นี้เป็นตำแหน่งที่ออกฤทธิ์ทางเคมี: ค่อนข้างอ่อนแอ (พลังงานการแยกตัวของพันธะประมาณ 150 กิโลจูล/โมล) และแยกตัวแบบโฮโมไลติคัลภายใต้การกระตุ้นด้วยความร้อนเพื่อสร้างอนุมูลอิสระสองตัว

ที่อุณหภูมิห้อง TBPB จะเป็นของเหลวใสถึงสีเหลืองเล็กน้อย มีกลิ่นคล้ายเอสเตอร์จางๆ คุณสมบัติทางกายภาพที่สำคัญ:

• จุดเดือด : ประมาณ 112°C ที่ 10 mmHg (สลายตัวก่อนบรรยากาศเดือด)
• ความหนาแน่น : ~1.02 ก./ซม. ที่ 20°C
• อุณหภูมิการสลายตัวแบบเร่งตัวเอง (SADT) : ประมาณ 80°C สำหรับปริมาณมาก
• ครึ่งชีวิตที่ 100°C : ประมาณ 1 ชั่วโมง; ที่อุณหภูมิ 120°C ประมาณ 6 นาที
• ความสามารถในการละลาย : ผสมกับตัวทำละลายอินทรีย์ทั่วไปได้ โดยพื้นฐานแล้วไม่ละลายในน้ำ
• ปริมาณออกซิเจนที่ใช้งานอยู่ : ~8.2%

TBPB ครองตำแหน่งช่วงกลางในสเปกตรัมของกิจกรรมเปอร์ออกไซด์อินทรีย์ อุณหภูมิการสลายตัวของมันคือ สูงกว่าไดอัลคิลเปอร์ออกไซด์และไดอะซิลเปอร์ออกไซด์จำนวนมาก ซึ่งทำให้มีประโยชน์สำหรับกระบวนการที่ต้องการการสร้างอนุมูลอิสระอย่างยั่งยืนที่อุณหภูมิระหว่าง 100°C ถึง 140°C ซึ่งเป็นช่วงที่เหมาะกับการแปรรูปโพลีเมอร์ประเภทกว้างๆ และการบ่ม

TBPB ทำหน้าที่เป็นผู้ริเริ่มแบบ Radical อย่างไร

หน้าที่ทางอุตสาหกรรมหลักของ TBPB คือ ตัวริเริ่มอนุมูลอิสระ ในปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันและปฏิกิริยาเชื่อมขวาง เมื่อถูกความร้อนถึงช่วงการสลายตัวที่มีประสิทธิผล พันธะเปอร์ออกไซด์จะเกิดความแตกแยกแบบโฮโมไลติก ทำให้เกิดอนุมูลเติร์ต-บิวทอกซีและอนุมูลเบนโซอิลออกซี อนุมูลเบนโซอิลออกซีอาจสลายตัวเพิ่มเติมเพื่อให้เกิดอนุมูลฟีนิลและคาร์บอนไดออกไซด์

อนุมูลเหล่านี้เป็นสายพันธุ์ที่มีปฏิกิริยาสูงซึ่งเริ่มต้นปฏิกิริยาลูกโซ่ในโมโนเมอร์ที่ไม่อิ่มตัวหรืออะตอมไฮโดรเจนเชิงนามธรรมจากสายโซ่โพลีเมอร์เพื่อสร้างอนุมูลขนาดใหญ่สำหรับการเชื่อมขวาง อัตราที่อนุมูลเกิดขึ้นและด้วยเหตุนี้จึงเป็นอัตราการเริ่มต้น จึงเป็นฟังก์ชันของอุณหภูมิและเป็นไปตามจลนศาสตร์ลำดับที่หนึ่ง วิศวกรกระบวนการเลือก TBPB เมื่อต้องการ:

• อายุการใช้งานของหม้อที่อุณหภูมิในการประมวลผลยาวนานกว่าเปอร์ออกไซด์ที่สลายตัวเร็วกว่า
• การรักษาแบบควบคุมและยั่งยืนในช่วงระยะเวลาการประมวลผลที่ขยายออกไป แทนที่จะคายความร้อนอย่างรวดเร็ว
• ความเข้ากันได้กับวงจรการแข็งตัวที่อุณหภูมิสูงในวัสดุคอมโพสิตส่วนหนาหรือชิ้นส่วนยางขึ้นรูปด้วยการอัด ซึ่งการถ่ายเทความร้อนไปยังศูนย์กลางของชิ้นส่วนช้า

ในทางปฏิบัติ TBPB มักถูกใช้เป็น ผู้ริเริ่มรองหรือผู้ริเริ่มขั้นสุดท้าย ในระบบโพลีเมอไรเซชันที่มีตัวริเริ่มหลายตัว เปอร์ออกไซด์ที่สลายตัวเร็วกว่าจะจัดการกับปฏิกิริยาจำนวนมากที่อุณหภูมิต่ำกว่า TBPB เปิดใช้งานที่อุณหภูมิสูงกว่าเพื่อแปลงโมโนเมอร์ที่ตกค้าง กระตุ้นให้เกิดการแปลงจนเสร็จสมบูรณ์ และลดปริมาณโมโนเมอร์ที่ระเหยได้ในผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย

การใช้งานทางอุตสาหกรรม

โปรไฟล์กิจกรรมอุณหภูมิของ TBPB ทำให้มีประโยชน์ในอุตสาหกรรมแปรรูปโพลีเมอร์และยางหลายประเภท

การบ่มเรซินโพลีเอสเตอร์ไม่อิ่มตัว

ในอุตสาหกรรมคอมโพสิต TBPB ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการรักษาเรซินโพลีเอสเตอร์ไม่อิ่มตัว (UP) และไวนิลเอสเทอร์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกระบวนการที่มีอุณหภูมิสูง เช่น การพัลทรูชัน การขึ้นรูปแบบเรซิน (RTM) และการขึ้นรูปแบบอัด ให้คายความร้อนที่ควบคุมได้ที่อุณหภูมิสูงกว่า 120°C ซึ่งเหมาะสำหรับโปรไฟล์ที่เป็นเยื่อพุ่มหนาซึ่งการคายความร้อนก่อนกำหนดหรือแหลมคมจะทำให้เกิดการแตกร้าวภายใน ระดับการโหลดโดยทั่วไปมีตั้งแต่ 0.5 ถึง 2.0 ส่วนต่อร้อยเรซิน (phr) ขึ้นอยู่กับระบบเรซิน รูปทรงของชิ้นส่วน และวงจรการรักษาเป้าหมาย

การวัลคาไนซ์ยาง

TBPB ทำหน้าที่เป็นสารวัลคาไนซ์เปอร์ออกไซด์สำหรับยางซิลิโคน, EPDM และอีลาสโตเมอร์อิ่มตัวหรือยางชนิดพิเศษอื่นๆ ที่ไม่สามารถเชื่อมขวางกับระบบที่มีซัลเฟอร์เป็นส่วนประกอบได้อย่างมีประสิทธิภาพ เปอร์ออกไซด์เชื่อมขวางกับ TBPB ผลิต ครอสลิงก์ C-C แทนที่จะเชื่อมโยงด้วยซัลฟิดิก ส่งผลให้เกิดวัลคาไนซ์ที่มีความต้านทานความร้อนได้ดีกว่า ค่าแรงอัดที่ต่ำกว่า และประสิทธิภาพที่ดีขึ้นเมื่อสัมผัสกับน้ำมันและสารเคมี มีการใช้เป็นพิเศษในชิ้นส่วนซิลิโคนที่ขึ้นรูปด้วยการอัดขึ้นรูปและแม่พิมพ์ถ่ายโอนที่ผ่านกรรมวิธีที่อุณหภูมิ 150–180°C

การผลิตโพลีเมอร์สไตรีนิก

ในการผลิตโพลีสไตรีน โพลีสไตรีนแรงกระแทกสูง (HIPS) และโคโพลีเมอร์สไตรีน-อะคริโลไนไตรล์ (SAN) ผ่านทางโพลีเมอไรเซชันปริมาณต่อเนื่องหรือสารละลาย TBPB ทำหน้าที่เป็นตัวเริ่มต้นที่อุณหภูมิสูงในระยะหลังของขบวนเครื่องปฏิกรณ์ กิจกรรมที่อุณหภูมิ 120–140°C ช่วยลดระดับสไตรีนโมโนเมอร์ที่ตกค้างที่ส่วนท้ายของกระบวนการ ปรับปรุงคุณภาพผลิตภัณฑ์ และลดความจำเป็นในการทำลายล้างขั้นปลายน้ำ

อะคริลิกโพลีเมอร์และการประยุกต์ใช้การเคลือบ

นอกจากนี้ TBPB ยังใช้เป็นตัวริเริ่มในการผลิตอะคริลิกโพลีเมอร์สำหรับการเคลือบ กาว และสารเคลือบหลุมร่องฟัน โดยที่สารละลายหรือโพลีเมอไรเซชันจำนวนมากจะดำเนินการที่อุณหภูมิสูง อัตราการสลายตัวที่ได้รับการควบคุมช่วยรักษาการกระจายน้ำหนักโมเลกุลที่สม่ำเสมอในโพลีเมอร์ขั้นสุดท้าย

การจัดเก็บ การจัดการ และความปลอดภัย

เช่นเดียวกับเปอร์ออกไซด์อินทรีย์ทั้งหมด TBPB จำเป็นต้องมีการจัดเก็บที่มีการควบคุมอุณหภูมิอย่างเข้มงวดและการจัดการอย่างระมัดระวัง ลักษณะความเป็นอันตรายขึ้นอยู่กับความไม่เสถียรของพันธะเปอร์ออกไซด์และความเป็นไปได้ที่จะสลายตัวแบบเร่งปฏิกิริยาได้เอง (SAD) หากสูญเสียการควบคุมอุณหภูมิ

ข้อกำหนดในการจัดเก็บ

• เก็บไว้ที่หรือด้านล่าง 30°ซ ในบริเวณที่เย็นและมีอากาศถ่ายเทสะดวก ห่างจากแหล่งความร้อน แสงแดดโดยตรง และแหล่งกำเนิดประกายไฟ
• เก็บให้ห่างจากสารรีดิวซ์ กรด เบส และสารประกอบโลหะหนัก ซึ่งสามารถเร่งการสลายตัวที่อุณหภูมิต่ำลง
• เก็บในภาชนะเดิม ห้ามถ่ายโอนไปยังภาชนะที่ทำจากทองแดง ทองเหลือง หรือโลหะที่เกิดปฏิกิริยาอื่นๆ
• รักษาการแยกตัวจากวัสดุไวไฟและสารออกซิไดซ์ตามข้อบังคับท้องถิ่น

ข้อควรระวังในการจัดการ

• ใช้ PPE ที่เหมาะสม: ถุงมือทนสารเคมี แว่นตานิรภัย และกระบังหน้า หลีกเลี่ยงการสัมผัสผิวหนังและดวงตา
• อย่าอยู่ภายใต้การเสียดสี การกระแทก หรือการกักขัง — การสลายตัวแบบจำกัดสามารถสร้างแรงกดดันได้อย่างรวดเร็ว
• ในกรณีที่มีการรั่วไหล ให้ดูดซับด้วยวัสดุเฉื่อย (เวอร์มิคูไลต์ ทรายแห้ง) ห้ามใช้ขี้เลื่อยหรือสารดูดซับที่ติดไฟได้
• กำจัดของเสียตามข้อบังคับของเสียอันตรายในท้องถิ่น อย่าเทท่อระบายน้ำ

การจำแนกประเภทตามกฎระเบียบ

TBPB จัดอยู่ในระบบการขนส่งของสหประชาชาติเป็น สหประชาชาติ 2096 (เปอร์ออกไซด์อินทรีย์ ประเภท D ของเหลว) และอยู่ภายใต้ข้อกำหนดของระบบการจำแนกประเภท GHS/CLP ว่าเป็นของเหลวไวไฟ (ประเภท 3) และเปอร์ออกไซด์อินทรีย์ (ประเภท D) ผู้ดำเนินการควรศึกษาเอกสารข้อมูลความปลอดภัย (SDS) ฉบับปัจจุบันจากซัพพลายเออร์ของตนเกี่ยวกับการจำแนกประเภทเฉพาะเขตอำนาจศาล คำแนะนำในการตอบสนองต่อเหตุฉุกเฉิน และข้อกำหนด PPE เนื่องจากความเข้มข้นของสูตรผสมและกฎระเบียบระดับภูมิภาคส่งผลต่อประเภทความเป็นอันตรายที่แม่นยำที่กำหนด