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聚合反应引起的事故

发布时间:2020-12-22 00:00 作者:中国标准物质网 阅读量:2931

聚合反应的危险性需要引起特别重视。聚合开始后,产生的热量又会引起聚合的连锁反应,从而加速聚合反应的进行,同时放出更多热能。特别是那些剧烈的聚合反应,随着反应温度急剧上升,反应速率也急剧加快,连锁聚合反应的速率失控,瞬时高速完成,从而引起冲料甚至剧烈的爆炸。

案例1

在不锈钢聚四氟闷罐内进行下面的迈克尔加成反应,油浴温度达140℃,该温度稳定大约三小时后发生闷罐爆炸,通风橱内部分装置损坏,见图24-18,所幸无人员伤亡。

图24-18 闷罐爆炸后的场面

原因:丙烯腈在不加阻聚剂的情况下,遇到加热、碱金属或是暴露于紫外光中时,可能会发生十分剧烈的聚合反应,温度过高,继而被分解发生爆炸,生成黑色碳化物等产物。

案例2

某研发人员将1000g化合物1溶于10L甲醇中,在0℃分批加入230g氢氧化钠(1:1.5当量),然后升至室温反应,TLC检测反应完全时,转移到20L的旋蒸瓶中,减压浓缩大部分甲醇,调节水浴温度为40℃。然后向瓶中加入8L水,用乙酸乙酯提取,干燥、浓缩,得到黄色固休产物2,产率为96.6%。反应式如下:

该反应在同等条件和同样操作程序下已经安全顺利做过多个批次,但在快结束的一个批次中,当减压浓缩到约一半反应液时,发生强烈爆炸。最终将临近的落地通风橱门和对面的两个落地通风橱门的玻璃炸碎,见图24-19,爆炸残留物为焦黑体。

图24-19 爆炸后的场面

原因分析:环氧乙基发生阴离子开环聚合,放热爆炸。另外,硝基也可能遇热爆炸,加大爆炸动力。

案例3

某研发人员按照文献进行下面的反应(A→B):

在0℃下,将硫氰化钾(50g)分批加入化合物A(100g)的无水乙醇(1L)溶液中。在此温度下,反应混合液搅拌3h,有沉淀生成。过滤分离固体沉淀,并用冷水洗涤。将收集到的固体溶解于二氯甲烷(1L)中,用无水硫酸钠干燥,然后真空浓缩得到化合物B(70g,产率:62.7%)。

当事人用二氯甲烷(DCM)提取反应后的产物,在旋蒸结束时,本应该是浅黄色的固体(此前已经顺利做过几批),这次从旋蒸仪上取下时,颜色很快由浅变深,突然发生爆炸,如图24-20所示。

原因分析:可能是由EtO-作为引发剂而进行的阴离子聚合引起的。掉落地上的残留物呈现深褐色,既不溶于水,也不溶于有机溶剂,经元素分析,与推测的聚合体C(见上式)比较吻合。残留物颜色加深,可能与聚合物的共轭双键发色基团有关。元素分析得碳含量偏高,可能部分被碳化。

图24-20爆炸后的场面

案例4

用1,4-丁炔二醇和氯化亚砜在吡啶存在下制备4-氯丁炔-1-醇,反应式如下:

反应完成后用乙醚萃取。经水洗干燥后在常压下蒸去乙醚和苯,剩下的产物粗品约500mL,然后用水泵减压蒸馏。加热至110~120℃,20mmHg真空下,当蒸出150mL产品时,内温急剧上升失去控制,随即发生爆炸,见图24-21。

图24-21 爆炸后的场面

该反应此前曾重复做过多次,因反应量较小,未曾发生事故。

原因分析:含炔基官能团的化合物在加热条件下,若有某些杂质存在会发生聚合反应,并放出大量的热,导致温度失控发生爆炸。图24-23中,由喷溅到通风橱内壁的黑色残留物可知,这是由聚合放热引起的热分解爆炸,生成了碳化物等产物。

 

 

文章来源:《有机合成安全学》

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