Schnelle Antwort: Oberflächenkontrolladditive werden üblicherweise nach Defekttyp, Kompatibilität und Dosierungsbereich ausgewählt. Die wirtschaftlich beste Wahl ist diejenige, die das eigentliche Problem behebt, ohne ein neues zu verursachen.

DMF ist eines der am häufigsten verwendeten Lösungsmittel in der organischen Synthese und wird auch als universelles Lösungsmittel bezeichnet. Heute möchte ich Ihnen einen Reaktionsfall schildern. Die kombinierte Verwendung von m-CPBA und DMF ist ebenfalls potenziell gefährlich. m-CPBA, auch bekannt als m-Chlorperoxybenzoesäure, ist eine Art organisches Oxidationsmittel, das in der organischen Chemie sehr häufig verwendet wird. Relativ gesehen ist es relativ sicher. Das Gebiet der Chemie ist jedoch voller Unbekannter. Ein Unfall, über den heute in der Literatur berichtet wird, steht im Zusammenhang mit der gemischten Verwendung von m-CPBA und DMF und steht in direktem Zusammenhang mit den folgenden chemischen Umwandlungen.

Synthesizer der Fujisawa Pharmaceutical Company in Japan verwendeten m-CPBA zur Oxidation von Schwefel zu Sulfoxid unter Verwendung von DMF als Lösungsmittel in einem Pilotmaßstab. Die Synthesizer mischten zunächst 6,3 l DMF und 11,0 kg m-CPBA zusammen und rührten die beiden Substanzen 2 Stunden lang. Die unlöslichen Stoffe, die sich in dem System gebildet haben, wurden filtriert, um eine klare Lösung zu erhalten, und die klare Lösung wurde der organischen Reaktionslösung zugesetzt. Wenn der Tropfvorgang 1 Stunde lang durchgeführt wird, steigt die DMF-Lösung von m-CPBA plötzlich auf, und Gas wird freigesetzt. Und dann plötzlich explodiert. Der Autor dieses Artikels (Org. Proc. Res. Dev.) beschreibt den Reaktionsprozess kurz wie in der folgenden Abbildung.

Das synthetische Personal suchte sofort nach der Ursache für den Unfall und die Explosion. Sie vermuteten, dass es sich bei der Ursache wahrscheinlich um unlösliche Stoffe handelte, und bei den unlöslichen Stoffen handelte es sich um m-CBPO. Bei diesen unlöslichen Stoffen könnte es sich um eine Verunreinigung des Rohstoffs m-CPBA selbst handeln, oder sie könnten nach und nach im Reaktionssystem entstehen. Der Autor dieses Artikels führte daraufhin eine Reihe von Verifizierungsversuchen durch. Der Autor fand heraus, dass der m-CBPO-Gehalt im Rohstoff m-CPBA nur 0,2% beträgt. Darüber hinaus bestätigten DTA- und IST-Experimente, dass m-CPBA bei 89 Grad schmilzt und bei weniger als 97 Grad stabil ist. Der Autor führte dann eine DTA-Studie an der DMF-Lösung von m-CPBA durch, und die Ergebnisse zeigten, dass die Zersetzungstemperatur von m-CPBA 83 Grad beträgt. Die obigen Experimente zeigen, dass DMF den kritischen Punkt der Zersetzungstemperatur von m-CPBA stark beeinflussen kann. Daher glaubt der Autor, dass das Lösungsmittel DMF bei diesem Unfall eine wichtige Rolle spielte.

Der Autor stellte dann fest, dass mit steigender Temperatur der Gehalt an m-CBPO erheblich zunahm, und DTA-Untersuchungen zeigten, dass bei einer Temperatur von mehr als 125 Grad eine sehr ernste Explosion zu erwarten ist.

Der Autor führte dann eine ARC-Studie der m-CPBA-DMF-Lösung, eine Konzentrationsstudie und eine Studie zur Mischstabilität von m-CPBA und m-CPBO durch. Die endgültige Schlussfolgerung ist, dass es 185 Minuten dauert, bis die DMF-Lösung von m-CPBA langsam von 26 Grad auf 70 Grad ansteigt, und dann schnell auf 200 Grad in ein paar Minuten oder ähnlichem ansteigt. Darüber hinaus erwärmt sich die konzentriertere m-CPBA-DMF-Lösung schneller. Der Mischungsversuch von m-CPBA und m-CPBO zeigt, dass die Temperatur zu Beginn langsam ansteigt, aber schon nach 95 Minuten kommt es zu einem starken Temperaturanstieg.

Zusammenfassend stellt der Autor dieses Artikels den allgemeinen Prozess der Explosion dar. Zunächst führt die Bildung von m-CPBO zu einem Temperaturanstieg, und dann verursacht die Bildung einer großen Menge von m-CPBO eine Explosion bei hohen Temperaturen. Schließlich verwendete der Autor Dichlormethan DCM als Lösungsmittel, um dieses Problem erfolgreich zu lösen. DTA-Experimente zeigen, dass bei der Verwendung von Dichlormethan als Lösungsmittel im Laufe der Zeit keine Exothermie auftritt.

Experimentieren Sie mit Zehntausenden, Sicherheit geht vor! DMSO und DMF sind stark polare Lösungsmittel, die zwar eine gute Löslichkeit für organische Stoffe aufweisen, aber auch ein zweischneidiges Schwert sind!

Wie Käufer üblicherweise Beschichtungs- und Tintenadditive bewerten

Die Auswahl von Additiven ist in der Regel am effektivsten, wenn das Team zunächst den Defekt definiert und anschließend Kompatibilität, Dosierungsbereich und Prozessstufe prüft. Dies ist oft wesentlich zuverlässiger als die Auswahl allein anhand der chemischen Familie oder eines einzelnen auffälligen Laborergebnisses.

• Gehen Sie vom Defekt aus, nicht vom Namen des Additivs: Benetzungsverlust, Kraterbildung, Mikroschaum und Instabilität erfordern oft unterschiedliche Lösungen, selbst innerhalb derselben Rezeptur.
• Prüfen Sie die Verträglichkeit bei der vorgesehenen Dosierung: Selbst das stärkste Additiv kann die falsche Wahl aus wirtschaftlicher Sicht sein, wenn es das Prozessfenster zu stark einschränkt.
• Überprüfen Sie die Nutzungsphase: Manche Produkte sind beim Mahlen am nützlichsten, andere hingegen eher beim Abfüllen, Befüllen oder der finalen Applikation.
• Ausgewogene Aushärtungs- bzw. Filmqualität mit Fehlerkontrolle: Das richtige Additiv behebt das Problem, ohne dass Haftung, Glanz oder Aussehen beeinträchtigt werden.

Empfohlene Produktreferenzen

• CHLUMIAF 094: Ein ausgewogener Entschäumer als Referenz für wasserbasierte Beschichtungen und viele allgemeine Schaumkontrollsysteme.
• CHLUMIAF 3062: Nützlich, wenn die Kompatibilität von Druckfarbe und UV-Tinte in der Entschäumung des Siebs wichtig ist.
• CHLUMIAF 3037: Eine stärkere Prozessent-Schaumungsoption, wenn hartnäckiger Schaum auch unter raueren Bedingungen bestehen bleibt.
• CHLUMIWE 3280: Ein hochwirksames Netzmittel für Tinten, Beschichtungen und die Benetzung schwieriger Substrate.

Häufig gestellte Fragen für Käufer und Formulierer

Warum versagt ein Zusatzstoff, der im Becherglas wirksam erscheint, manchmal in der Produktion?
Denn Scherkräfte, Temperatur, Substrat und die gesamte Rezeptur können die Leistung des Additivs unter realen Prozessbedingungen beeinflussen.

Sollte das aggressivste Additiv immer vorzuziehen sein?
Normalerweise nicht. Das beste Additiv ist dasjenige, das den eigentlichen Defekt behebt und gleichzeitig den größtmöglichen sicheren Betriebsbereich erhält.