[發明專利]一種有機過氧化物自加速分解溫度的檢測方法

在審

• 申請號: 201511019288.8
• 申請日: 2015-12-28
• 公開（公告）號: CN105653795A
• 公開（公告）日: 2016-06-08
• 發明（設計）人: 紀紅兵;王丹丹;鄧秀瓊
• 申請（專利權）人: 中山大學惠州研究院
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 廣州市深研專利事務所 44229
• 代理人: 姜若天

技術領域

本發明涉及有機過氧化物熱危險性參數預測領域，具體為以有機過氧化物定量結構- 性質(QSAR)的研究來預測、評價有機過氧化物的自加速分解溫度SADT。

背景技術

有機過氧化物是一類不穩定，受熱分解或爆炸的物質。結構中包括一個或者多個過氧 鍵(-O-O-)，相當于H-O-O-H中一個或者兩個H被其他官能團或者原子團取代。過氧鍵 (-O-O-)的鍵能很低(20–50kcal/mol)，所以有機過氧化物很不穩定，特別容易發生分解 產生自由基，經常被用作催化劑或者自由基聚合的引發劑。在較低溫度下有機過氧化物能 發生分解反應，當分解反應產生的熱量不能及時導出時，溫度會驟升，反應速率急劇加快， 反應程度從輕微的放熱反應升級為劇烈的自分解反應，體系發生熱失控引起爆燃或爆轟。

20世紀初，有機過氧化物的工業用途開始逐步發展，特別是隨著三大合成材料和功能 高分子材料等相關新技術的迅速發展，有機過氧化物的需求迅猛增加，研究者們不斷研發 更安全，新型高活性和超高活性的有機過氧化物作為引發劑運用在高分子材料合成中。各 種有機過氧化物的安全使用技術及評估體系也隨著開始完善。有機過氧化物的安全性問題 被提到一個新的高度，被人們越來越重視。

有機過氧化物由于其熱不穩定性，極易發生燃燒爆炸等危險事故的原因，使其熱危險 性參數的獲得變得異常艱難和困難。國際上普遍采用物質的SADT來評價實際包裝的有 機過氧化物的熱危險性。自加速分解溫度(SADT)為一定包裝材料和尺寸的自反應性化學物 質在實際應用過程中的最高允許環境溫度，是表征物質熱分解反應特性的重要參數之一。 近年來國內外研究者開始把通過傳統實驗方法獲得這類危險系數較大的化合物熱危險參 數的目光逐漸轉向了理論計算和模型預測方向。QSAR最原始初衷是預測未測試化合物的 性質，有機過氧化物QSAR方法把自身的結構參數與本身的危險性質關聯起來，這樣既可 以降低研究過程中的危險性，又能快速獲得我們需要的危險參數，克服了藥量大、實驗周 期長、安全系數低等不足之處。

發明內容

本發明主要針對目前有機過氧化物自加速分解溫度參數不足，且獲得途徑既危險又困 難的現狀，提供一種安全可靠并且簡單方便，能夠獲得所需的自加速分解溫度參數的檢測 方法。該檢測方法根據結構決定性能這一條基本化學規律，根據化合物的性質與分子結構 密切相關的原理，尋求物質微觀結構和宏觀性質之間的內在定量關系。通過對分子結構參 數和所研究性質的實驗數據之間的內在關系采用合適的統計建模方法進行關聯，建立分子 結構參數與理化性質之間的定量關系模型。一旦建立了可靠的定量結構-性質相關模型， 僅需要分子的結構信息，就可以用它來預測新的或尚未合成的有機過氧化物的自加速分解 溫度。本模型適用于液態D型有機過氧化物，控制溫度的，同樣可以推廣到其他相近的類 似有機過氧化物化合物中。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案如下：

一種有機過氧化物自加速分解溫度的檢測方法，包括以下步驟：

(1)收集常用的有機過氧化物，并進行分類；

(2)優化相同類型的有機過氧化物的結構，并計算其化學結構參數；

(3)構建自加速分解溫度SADT預測模型以及模型的評價；

(4)對已構建的模型進行內部驗證；

(5)定義該模型的最佳適用范圍；

(6)對未知自加速分解溫度參數的有機過氧化物進行快速分析和預測。

在上述檢測方法中，步驟(1)所述有機過氧化物類型為根據聯合國有機過氧化物分 類標準屬于液態D型有機過氧化物，控制溫度，聯合國編號3115類有機過氧化物。

在上述檢測方法中，步驟(2)所述有機過氧化物結構的優化是采用量子化學軟件 Gaussian09，計算方法采用溫度泛函理論DFT；所述化學結構參數是指選取8種3115類有 機過氧化物的20個化學結構參數，20個化學結構參數包括：最高占據軌道能、最低空軌 道能、分子量、能量、偶極矩、偶極矩的平方、過氧鍵數目、分子硬度、理論活性氧含量、 過氧鍵鍵長、鍵角、二面角、平衡氧、最高占據軌道能與最低空軌道能之和、最高占據軌 道能與最低空軌道能之差、過氧鍵上O原子的電荷、兩個O原子電荷之差、分子體積、 濃度、分子平均極化率。