Manipulation sans Air ni EauLaisser un message
Ⅲ. Évaluation de l'effet d'élimination de l'oxygène et sélection de la méthode
Il existe différentes méthodes pour évaluer l’effet d’élimination de l’oxygène :
• Le compteur d'oxygène dissous peut surveiller en ligne la teneur en oxygène dissous dans le liquide ;
• La chromatographie en phase gazeuse peut mesurer avec précision la teneur en oxygène dans l'espace libre du système ;
• L'effet d'élimination de l'oxygène peut être évalué indirectement en analysant la distribution du poids moléculaire du produit et la teneur en monomères résiduels.
Il y a plusieurs facteurs à prendre en compte lors du choix d’une méthode d’élimination de l’oxygène :
• Les types de réactions de polymérisation (radicalaire, anionique, cationique, etc.) ont une sensibilité différente à l'oxygène ;
• L'échelle de production (petit test en laboratoire, test pilote, production industrielle) est adaptée à différentes méthodes d'élimination de l'oxygène ;
• Facteurs de coûts (investissement en équipement, coûts d'exploitation, coûts de maintenance)
Ⅰ. L'influence de la présence d'oxygène sur la réaction lors du processus de polymérisation
Dans les réactions de polymérisation, l’oxygène peut avoir divers effets négatifs. Premièrement, l’oxygène dissous dans le solvant inhibera la polymérisation et réduira considérablement le taux de réaction et le taux de conversion. Deuxièmement, la présence d’oxygène entraînera également une diminution de la qualité du produit. Par exemple, dans le processus de synthèse de la résine de chlorure de polyvinyle, la participation d'oxygène réduira la stabilité thermique du produit et rendra le produit sujet à la décoloration.
De plus, l’oxygène peut également participer à des réactions secondaires. Le monomère de chlorure de vinyle absorbera l'oxygène pour générer du peroxyde de chlorure de vinyle, qui se décompose facilement en chlorure d'hydrogène, formaldéhyde et monoxyde de carbone dans des conditions de polymérisation. Ces produits de décomposition réduiront la valeur du pH du milieu réactionnel, provoqueront un « empoisonnement » du système de dispersion et produiront des matériaux grossiers, et augmenteront également la pression de la réaction de polymérisation, posant des risques pour la sécurité.
Cet article présentera de manière exhaustive les méthodes de désoxydation courantes dans le processus de polymérisation et analysera en détail ses étapes de désoxydation dans la polymérisation.
Ⅱ. Méthodes courantes d'élimination de l'oxygène dans les laboratoires
Tout d’abord, préparez du matériel expérimental :
Méthode de barbotage d'azote
Il s'agit d'une méthode de remplacement physique. Le principe est d'introduire en continu du gaz inerte de haute pureté (tel que l'azote, l'argon) dans le liquide, et d'utiliser le flux d'air pour faire bouillonner et remuer le liquide afin de « transporter » l'oxygène (et autres impuretés volatiles) qui y sont dissous. En même temps, une couche protectrice de gaz inerte est formée au-dessus de toute la surface du liquide pour empêcher l'air (oxygène) de se dissoudre à nouveau et convient pour éliminer l'oxygène dissous dans la solution réactionnelle.
Généralement, il est nécessaire d'insérer une longue aiguille connectée à l'azote gazeux en dessous du niveau du liquide réactionnel et de continuer à l'aérer pendant environ 30 minutes (la durée spécifique dépend du volume, de la viscosité et de la sensibilité du liquide à l'oxygène). Le but est de remplacer complètement l’air présent dans l’espace libre du flacon de réaction par de l’azote. Parallèlement, connectez un barboteur à la sortie du dispositif de réaction et mettez-y une petite quantité d'huile de silicone ou d'huile minérale pour déterminer le débit d'azote. Le processus de fonctionnement du laboratoire est illustré à la figure 1.1 ci-dessous. Le sens d’écoulement de l’azote est visible par les flèches sur la figure.
Graphique 1.1
Cycle congélation-extraction-dégel
Il s'agit d'une méthode très efficace et approfondie d'élimination de l'oxygène, particulièrement adaptée aux systèmes extrêmement sensibles à l'oxygène ou aux synthèses de qualité recherche en laboratoire. Le principe du cycle de congélation-dégel est de combiner astucieusement les trois étapes de congélation (changement de phase), de mise sous vide (réduction de la pression partielle) et de décongélation (changement de phase à nouveau). Grâce à plusieurs cycles, la concentration d’oxygène dans le système est réduite de façon exponentielle. Les étapes sont les suivantes :
• Congélation : Placer la solution réactionnelle à désoxygéner dans un flacon Schlenk et la placer dans un bain d'azote liquide pour permettre au liquide de se solidifier complètement.
• Mise sous vide : Une fois le liquide complètement gelé, allumez la pompe à vide poussé, évacuez le système jusqu'à une pression plus basse et maintenez le vide pendant 5 à 10 minutes. À ce moment-là, les impuretés volatiles présentes dans le gel, dont l’oxygène, seront extraites. À ce stade, les impuretés volatiles contenues dans le gel (y compris l’oxygène) sont extraites.
• Fusion : fermez la vanne entre la pompe à vide et le système, retirez le bain froid et laissez l'échantillon congelé fondre naturellement ou utilisez un bain d'eau tiède pour accélérer la fusion. Une fois fondu, les gaz dissous dans le liquide sont libérés. Remarque : Si un grand nombre de bulles sont produites lors de la fusion, cela signifie qu'il y a encore plus de gaz et ce cycle fonctionnera très bien.
• Cycle : Répétez l'opération ci-dessus, généralement 3 à 5 fois. Chaque cycle peut réduire efficacement la teneur en oxygène dissous dans le système. Après le dernier cycle de mise sous vide, le système est rempli de gaz inerte à pression normale sous vide.
Déplacement du vide et du gaz inerte
Le principe repose principalement sur la dilution physique et le remplacement. Cette méthode est souvent utilisée dans les échantillonnages de tests cinétiques. Prenant l'exemple du nettoyage d'un flacon Schlenk pour décrire l'opération d'élimination de l'oxygène :
Comme le montre la figure 1.2. Lorsqu'il est garanti que la zone a est une atmosphère exempte d'oxygène, il est crucial de s'assurer qu'aucune nouvelle atmosphère d'air n'est introduite pendant le processus d'échantillonnage.
Graphique 1.2
Avant que la longue aiguille d'échantillonnage ne pénètre à l'intérieur du flacon, insérez une seringue à la sortie b sur la paroi latérale du flacon et connectez-la toujours à l'azote pour maintenir toute l'atmosphère d'azote. Insérez ensuite la longue aiguille d’échantillonnage pour remplacer l’air et l’azote (Figure 1.3). Répétez cette opération plusieurs fois puis ouvrez le piston du flacon (Figure 1.4 a), prélevez l'échantillon. Une fois l'échantillonnage terminé, fermez rapidement le piston et scellez la position b avec du ruban adhésif (Figure 1.5). L’azote doit continuer à circuler pendant tout le processus. Répétez l’opération ci-dessus pour plusieurs échantillonnages ultérieurs.
Graphique 1.3
Graphique 1.4
Graphique 1.5
Les avantages et inconvénients des trois méthodes ci-dessus sont résumés dans le tableau suivant :
Tableau 1.1 Analyse et comparaison de trois méthodes d'élimination de l'oxygène
Il existe différentes méthodes pour évaluer l’effet d’élimination de l’oxygène :
• Le compteur d'oxygène dissous peut surveiller en ligne la teneur en oxygène dissous dans le liquide ;
• La chromatographie en phase gazeuse peut mesurer avec précision la teneur en oxygène dans l'espace libre du système ;
• L'effet d'élimination de l'oxygène peut être évalué indirectement en analysant la distribution du poids moléculaire du produit et la teneur en monomères résiduels.
Il y a plusieurs facteurs à prendre en compte lors du choix d’une méthode d’élimination de l’oxygène :
• Les types de réactions de polymérisation (radicalaire, anionique, cationique, etc.) ont une sensibilité différente à l'oxygène ;
• L'échelle de production (petit test en laboratoire, test pilote, production industrielle) est adaptée à différentes méthodes d'élimination de l'oxygène ;
• Facteurs de coûts (investissement en équipement, coûts d'exploitation, coûts de maintenance)
Catégorie de produit
Service à la clientèle
Numéro de téléphone
19821825591（Veuillez nous contacter via WeChat.）
Contactez-nous
 |
Laisser un message