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THT絕熱加速量熱儀揭示環氧丙烯酸酯前體合成中的熱失控機理
環氧丙烯酸酯樹脂作為紫外光固化材料的重要組成部分，廣泛應用于涂料、電子封裝、3D打印等領域。
其前體—3-氯醇的合成涉及強放熱、多步反應，熱失控風險突出。
近日，中國科學院廣州化學研究所專家組用差示掃描量熱DSC與 THT 絕熱加速量熱儀ES-ARC，系統研究了投料比與催化劑類型對反應熱行為的影響。
THT ES-ARC憑借其高靈敏度絕熱跟蹤能力，精準捕獲了不同工況下的失控起始溫度、絕熱溫升及放熱曲線，為工藝安全設計提供了關鍵數據。
3-氯醇合成放熱機理
3-氯醇的合成路徑為：丙烯酸羥乙酯（HEA）和鄰苯二甲酸酐（PA）反應生成鄰苯二甲酸單酯，生成的鄰苯二甲酸單酯和環氧氯丙烷（ECH）在催化劑的作用下發生開環酯化反應生成3-氯醇。
DSC結果顯示，該反應為兩步放熱過程，第二步為主放熱階段。反應機理如下：
投料比對熱失控行為的影響
THT絕熱加速量熱儀測試了三種投料比（HEA:PA:ECH = 1.5:1:0.5、1:1:1、0.5:1:1.5）。結果顯示：
- HEA過量時，反應不全，放熱量僅90.6 J/g；
- 化學計量比（1:1:1）下，反應集中、放熱量181.5 J/g，路徑清晰；
- ECH過量時，體系出現雙階段放熱，總放熱量飆升至324.6 J/g，源于ECH均聚及分解副反應，熱風險顯著升高。
催化劑類型與濃度的影響
1、三乙胺鹽酸鹽催化劑
THT ES-ARC測試表明，催化劑濃度從0.1%增至0.5%時，失控起始溫度從65.5°C降至55.6°C，絕熱溫升從64.5 K降至45.2 K。高濃度雖加速反應，但總放熱降低，表明副反應路徑被優先激活。
2、NaOH催化劑
與三乙胺鹽酸鹽相比，NaOH催化體系在低中濃度（0.1%、0.3%）下失控起始溫度高出約10°C，安全窗口更寬。且比反應熱穩定在較高水平（約220–230 J/g），副反應少，熱穩定性優異。
THT 絕熱加速量熱儀的核心價值
本研究充分展示了 THT 絕熱加速量熱儀在化工熱風險評估中的不可替代性：
- 精準獲取失控起始溫度（Tonset）、絕熱溫升（ΔTad）、反應熱（ΔH）等關鍵參數；
- 清晰分辨多階段放熱及副反應路徑（如ECH過量時的雙峰放熱）；
- 量化催化劑濃度對熱穩定性的影響，為工藝放大提供安全邊界。
結論
通過 THT 絕熱加速量熱儀的系統測試，明確了3-氯醇合成中ECH過量是主要熱危險源，NaOH催化劑在安全性與反應路徑穩定性上優于三乙胺鹽酸鹽。
THT 絕熱加速量熱儀為揭示復雜聚合反應的熱失控機理、優化合成工藝、保障化工生產安全，提供了強有力的測試手段。
THT 絕熱加速量熱儀在獲取失控起始溫度、絕熱溫升、反應熱等關鍵參數方面表現出高的靈敏度與可靠性，為化工過程的熱風險評估提供了強有力的工具支持。其在揭示副反應路徑、識別隱性熱危害方面的獨特優勢，使其成為本質安全工藝開發中的核心設備。
本文核心內容引自戚龍波等人論文《環氧丙烯酸酯前體：3-氯醇合成中的熱失控特性》
THT 公司是設計、制造和供應用于工藝開發、優化和安全性測試的專業量熱儀的全球供應商。總部位于英國，在美國和印度均設有辦事處。
THT儀器的應用范圍很廣。目前用于全球 600 多家制藥和化工公司、鋰電制造商、政府實驗室和高校。
歐美大地儀器設備有限公司是中國工程測試儀器設備整體解決方案提供者，在全國 10 多個城市設有分公司。
作為 THT 的總代理，歐美大地將負責 THT 所有產品的銷售、維修和保養、技術支持和售后服務。我們為客戶提供：
全系列產品：
覆蓋 THT 全產品線，滿足從材料-電芯-系統級的全鏈條熱安全測試需求。
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根據客戶應用場景，提供專屬測試方案與系統集成服務。
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資深應用工程師團隊提供安裝調試、操作培訓、應用開發。
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全國 10 + 分支機構、常備備件庫與 48 小時快速響應機制。
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