热分析(thermalanalysis)是在程序控制温度下测量物质的物理性质与温度关系的一类技术.利用热分析手段和其它分析技术如红外光谱(IR)、热分解气相色谱、质谱(MS)等联合,进行化合物热稳定性、热分解机理及相关动力学的研究,通常是一种快速、简捷、方便、可靠的方法.

双酚A(424’2二羟基二苯基丙烷)是合成阻燃剂的良好原料,而含溴阻燃剂是一类广泛应用的阻燃剂,四溴双酚A(2,22二[3,52二溴242羟基苯基]丙烷)作为这类化合物的代表它既是反应型和添加型阻燃剂同时又是合成其他阻燃剂的重要中间体,广泛的应用于各种高分子材料及木材阻燃剂中,为了更好地发挥其阻燃作用,研究它们的热分解特性是很有必要的。利用差热分析、热重分析、裂解气相色谱、红外光谱对双酚A及四溴双酚A进行了热稳定性及动力学研究。

根据分子轨道理论和能量最低原理,分子中的电子可优先占据能量最低的成键轨道而保持分子处于最低能量状态,电荷密度在整个分子中基本均衡.在受热时,电子易获取能量跃入反键轨道,加上分子中各原子,各基团的振动加剧,破坏了原分子的稳定状态,致使各基团缺电子作用明显加强.但由于每种分子在结构上的差异,电荷均衡度和缺电子状况不一样,因此在分解过程中其起始温度和DTA图上的峰高、峰形出现差异.

双酚A的对称结构表现出分配在苯环上的电荷较均匀,加上中间碳CH32C2CH3上两甲基的饱和,致使分子较稳定。

从红外光谱数据来分析,2,22二(3,52二溴242羟基苯基)丙烷受热分解后产物残渣红外图谱与原样比较,保留有酚环和2CH3,C2Br吸收峰消失。

从TG曲线失重百分率来看,四溴双酚A的失重率56.85%,这与它全部失溴的理论失重率极其吻合.分解温度下的热分解气相色谱检测发现,只有两个化合物特征峰。而双酚A分解过程中是一次性裂解成几个小分子,且受热分解后无残渣,这可能是由于它的分子电子云密度大,结构对称,电荷分布均匀的原故。

从稳定性分析及动力学参数看出,双酚A及四溴双酚A的分解反应级数相同,但Br原子的引入对双酚A稳定性产生很大的影响,随Br原子的引入分解反应活化能升高,一方面Br取代基的吸电子效应;另一方面四溴取代产物共轭效应及结构对称,它对体系的稳定性起主要的作用.两方面共同作用是导致它们的热分解机理及动力学既相近又有区别的原因。

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