应用分享 | ESR5000 助力苯乙烯生产中的单体控制

乙烯基单体（如苯乙烯）在其合成和纯化的工业过程中，可能发 生不被期望的聚合反应。为了避免这一现象，需要向单体反应体系中加入诸如2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧自由基（TEMPO）及其类似物的聚合抑制剂。

TEMPO（图1）是一种自由基化合物，它通过阻止自由基链式反应来抑制聚合反应（图2）。典型工业单体，如丙烯酸酯、氯乙 烯、丁二烯和苯乙烯，在加工及安全运输和储存过程中都需要聚 合抑制剂。许多单体在工业上通过蒸馏法提纯，因而可能导致热 引发聚合反应的发生。例如，苯乙烯在100℃以上的温度下进行 蒸馏时，会以每小时约2%的速度发生热聚合反应。

抑制聚合反应非常重要，不仅因为聚合产物会污染分馏塔，也因为聚合反应通常是放热反应，如果不加以控制，可能造成失控反应和潜在的风险。一经引发，聚合反应本质上就是自由基链式反应，因此许多聚合抑制剂都是充当自由基清除剂的（Kuldeep Wadhwa et. al J Polym Res (2017) 24:201）。

电子自旋共振（ESR）——也称“电子顺磁共振”（EPR）—— 技术的引入，可以实现苯乙烯中的TEMPO的直接测定。该技术可提供高度灵敏的定量数据，给出关于苯乙烯生产容器中的TEMPO 含量水平的可操作信息。布鲁克先进的台式电子自旋共振波谱 仪（“ESR5000 ”），为监测苯乙烯生产设施中的TEMPO，提供了一款快速、定量和极其紧凑的仪器。当前的TEMPO水平在生产过程中的不同位置被定量监测，一旦发现其降至设定阈值以 下，即可采取适当的措施。相比添加过量的TEMPO，该技术明显节省了成本，同时提高了生产过程的整体安全性。

系统包装中提供有详细SOP，用户只需进行非常简单的样品制 备。将苯乙烯样品加到样品管中，然后利用microESR进行测量即可。

ESR5000 单体控制法的益处

◇  提高工厂效率和产品产量

◇  提高工厂经济效益：降低聚合抑制剂成本（TEMPO）和单体损耗

◇  降低实验室运营成本：简单的监测系统快速提供可操作的信息

◇  提高工厂安全性：降低“失控”聚合反应及后续停工的风险

◇  提高生产能力和加强设备保护

ESR5000 单体控制系统的优势

◇  快至5分钟内测出TEMPO水平，定量限低至0.5 ppm

◇  包含简单样品制备和测量工作流的SOP

◇  紧凑、轻量、占用空间小

◇  集成的自动化软件，帮助实现高通量测量和数据分析