[发明专利]一种有机过氧化物自加速分解温度的检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及有机过氧化物热危险性参数预测领域，具体为以有机过氧化物定量结构- 性质(QSAR)的研究来预测、评价有机过氧化物的自加速分解温度SADT。

背景技术

有机过氧化物是一类不稳定，受热分解或爆炸的物质。结构中包括一个或者多个过氧 键(-O-O-)，相当于H-O-O-H中一个或者两个H被其他官能团或者原子团取代。过氧键 (-O-O-)的键能很低(20–50kcal/mol)，所以有机过氧化物很不稳定，特别容易发生分解 产生自由基，经常被用作催化剂或者自由基聚合的引发剂。在较低温度下有机过氧化物能 发生分解反应，当分解反应产生的热量不能及时导出时，温度会骤升，反应速率急剧加快， 反应程度从轻微的放热反应升级为剧烈的自分解反应，体系发生热失控引起爆燃或爆轰。

20世纪初，有机过氧化物的工业用途开始逐步发展，特别是随着三大合成材料和功能 高分子材料等相关新技术的迅速发展，有机过氧化物的需求迅猛增加，研究者们不断研发 更安全，新型高活性和超高活性的有机过氧化物作为引发剂运用在高分子材料合成中。各 种有机过氧化物的安全使用技术及评估体系也随着开始完善。有机过氧化物的安全性问题 被提到一个新的高度，被人们越来越重视。

有机过氧化物由于其热不稳定性，极易发生燃烧爆炸等危险事故的原因，使其热危险 性参数的获得变得异常艰难和困难。国际上普遍采用物质的SADT来评价实际包装的有 机过氧化物的热危险性。自加速分解温度(SADT)为一定包装材料和尺寸的自反应性化学物 质在实际应用过程中的最高允许环境温度，是表征物质热分解反应特性的重要参数之一。 近年来国内外研究者开始把通过传统实验方法获得这类危险系数较大的化合物热危险参 数的目光逐渐转向了理论计算和模型预测方向。QSAR最原始初衷是预测未测试化合物的 性质，有机过氧化物QSAR方法把自身的结构参数与本身的危险性质关联起来，这样既可 以降低研究过程中的危险性，又能快速获得我们需要的危险参数，克服了药量大、实验周 期长、安全系数低等不足之处。

发明内容

本发明主要针对目前有机过氧化物自加速分解温度参数不足，且获得途径既危险又困 难的现状，提供一种安全可靠并且简单方便，能够获得所需的自加速分解温度参数的检测 方法。该检测方法根据结构决定性能这一条基本化学规律，根据化合物的性质与分子结构 密切相关的原理，寻求物质微观结构和宏观性质之间的内在定量关系。通过对分子结构参 数和所研究性质的实验数据之间的内在关系采用合适的统计建模方法进行关联，建立分子 结构参数与理化性质之间的定量关系模型。一旦建立了可靠的定量结构-性质相关模型， 仅需要分子的结构信息，就可以用它来预测新的或尚未合成的有机过氧化物的自加速分解 温度。本模型适用于液态D型有机过氧化物，控制温度的，同样可以推广到其他相近的类 似有机过氧化物化合物中。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种有机过氧化物自加速分解温度的检测方法，包括以下步骤：

(1)收集常用的有机过氧化物，并进行分类；

(2)优化相同类型的有机过氧化物的结构，并计算其化学结构参数；

(3)构建自加速分解温度SADT预测模型以及模型的评价；

(4)对已构建的模型进行内部验证；

(5)定义该模型的最佳适用范围；

(6)对未知自加速分解温度参数的有机过氧化物进行快速分析和预测。

在上述检测方法中，步骤(1)所述有机过氧化物类型为根据联合国有机过氧化物分 类标准属于液态D型有机过氧化物，控制温度，联合国编号3115类有机过氧化物。

在上述检测方法中，步骤(2)所述有机过氧化物结构的优化是采用量子化学软件 Gaussian09，计算方法采用温度泛函理论DFT；所述化学结构参数是指选取8种3115类有 机过氧化物的20个化学结构参数，20个化学结构参数包括：最高占据轨道能、最低空轨 道能、分子量、能量、偶极矩、偶极矩的平方、过氧键数目、分子硬度、理论活性氧含量、 过氧键键长、键角、二面角、平衡氧、最高占据轨道能与最低空轨道能之和、最高占据轨 道能与最低空轨道能之差、过氧键上O原子的电荷、两个O原子电荷之差、分子体积、 浓度、分子平均极化率。