编者注:以下是Keith M. Moody对“艾尔的寒冷的惨败在《PCI》2021年4月号上发表。

波莉·默茨的新乳剂批次被推迟了因为在码头上放了一整夜,一些成分结冰了。波莉急于开始她的批量生产,已经批准将桶放在工厂的一个蒸汽加热的房间里,以便于加热和方便抽水。当艾尔注意到从“热房间”冒出来的烟时,在两个鼓开始冒烟并从木塞孔中喷出后,他能够触发火灾警报和洒水装置。造成问题的是什么材料?波莉在加热那些冻住的桶时犯了什么错误?

当阿尔·基德从浓烟中飞奔而出,从工厂二楼的台阶上走下来时,他遇到了正走上台阶的排班员斯图·厄利。艾尔坚持斯图不要再往前走了,因为楼梯井里满是烟,而消防队员还在努力控制两个桶的反应。斯图疯狂地说:“这都是我的错,因为一个小时前我安排了几只鼓被搬到热房间里。”现在已经安全到了厂房外面,斯图告诉艾尔波莉·默兹想开始生产一批,但有几个桶被冻住了。两人向疏散点走去时,艾尔向斯图保证,这不是他的错。只有化学家波利可以批准加热桶。艾尔问在炎热的房间里放的是什么鼓。斯图回答说:“一桶乙氧基壬基酚表面活性剂和两桶单体。”

两人都熟悉在寒冷的冬季加热表面活性剂。当表面活性剂储存在其倾点以下时,它们停止流动。许多表面活性剂的配方具有接近室温的倾点温度,高于此温度可方便泵送。他们还知道大多数乙氧基表面活性剂在高温下是稳定的。在炎热的房间里加热桶是常见的做法。表面活性剂不是问题所在。

斯图告诉艾尔,当他问波莉关于单体的事时,波莉向他保证加热不是问题。该单体加入了抑制剂以防止材料聚合。她向斯图保证,在解冻过程中,单体聚合并在两个桶中引起放热反应的可能性很小。

阿尔确信波莉了解抑制剂的工作原理,也知道添加抑制剂是为了抑制丙烯酸单体的聚合。MEHQ(单甲基醚对苯二酚)是添加到该单体中的抑制剂,通常浓度在200 ppm左右。为了安全起见,波利在这种活性单体中指定了更多的甲基甲烷。她知道在乳液聚合中,通过添加更多的引发剂可以克服更高的抑制剂浓度。抑制剂通过与自由基发生反应来阻止聚合。这种聚合的抑制作用一直持续到抑制剂被消耗掉为止。

尽管波莉向斯图保证不会发生聚合反应,但通过看到桶上的识别码和闻到桶里喷出的蒸汽,阿尔已经知道单体是丙烯酸。与波莉的坚持相反,丙烯酸已经聚合,引起了非常放热的反应,产生了烟和气味。

丙烯酸常用于乳液聚合中,为聚合物添加酸功能,提高胶体稳定性,影响乳液的流动性能,提高附着力,在热固性乳液中充当交联位点。丙烯酸也是一种单体,在13°C结冰。

艾尔确信波莉对丙烯酸很了解。她知道均聚物的玻璃化转变温度是106°C。她知道在乳液中加入单体是如何影响乳液的玻璃化转变温度的。她甚至可能知道它是如何在水相而不是单体相中聚合的。阿尔想她可能很了解丙烯酸的安全性和高温特性,比如它的闪点,以及它形成二聚体的倾向。然而,他也知道她对这种危险物质的储存和处理知之甚少,尤其是对它的低温特性。

现在,艾尔知道了很多关于丙烯酸是如何进入热房间的细节,他觉得是时候给波莉打电话了。由于火警和有毒蒸汽的可能威胁,他发现波莉蹲在她的办公室里。大时代油漆公司的所有员工都被告知待在办公室里,直到消防部门发出危险蒸汽释放的警报。

波莉接电话时,艾尔很清楚,她不知道工厂里发生了什么事。艾尔首先问她是否同意在热屋里解冻材料。波莉告诉阿尔,她已经在实验室里解冻了一个装有丙烯酸的冷冻塑料夸脱容器,让这种材料在室温下滚动一夜。这并没有引起任何问题。波莉问艾尔:“为什么?有什么问题吗?”

这时,艾尔问波莉是否查阅了她的丙烯酸安全数据表(SDS)。当她说她没有的时候,艾尔让她在他等电话的时候上网访问SDS。他说:“一定要仔细看第七部分,搬运和储存。”他听到波莉在含糊地说着一份14页的文件,然后在电话里咽了咽咽咽咽,直到她读到第七部分的最后一行。

“注意:应避免冻结丙烯酸(其凝固点为13°C(55°F)),因为解冻它可能是极其危险的。熔融结晶/冷冻丙烯酸只需要轻微的热。不过热。从熔融体中提取液体会导致剩余固体稳定性较低,因为抑制剂*的消耗。”

波莉坐在那里目瞪口呆,难以置信,终于开始意识到自己犯了一个错误。艾尔继续说:“波莉,当丙烯酸在码头上结冰时,第一批晶体是沿着桶的内壁形成的。该酸的晶体结构改变了甲基甲烷:丙烯酸单体的溶液性质。当丙烯酸凝固时,它会排出包括抑制剂在内的所有杂质,就像你从湿海绵中挤水一样。现在甲基甲氧基不再均匀分布在整个单体中,它可以与自由基反应并抑制聚合。冷冻的单体是完全不受抑制的。然后当你批准把材料放在热的房间里时,蒸汽过热了鼓壁和冻结的单体晶体之间的区域。结晶的单体颗粒缺乏任何甲氧甲烷抑制剂和溶解氧,这两者都需要抑制单体。这种局部蒸汽加热引起了快速聚合和放热反应。幸运的是,我看到了烟雾,在反应失控前通知了消防部门。这次我们都很幸运,因为情况本来可能会更糟。”

艾尔不得不提醒波莉,当她在实验室里安全地解冻那个装丙烯酸的小容器时,她使用了较低的温度和良好的混合,以确保抑制剂的均匀分布。她在实验室里遵循了正确的程序。低温和混合不用于热室。“下次别这么快就把你的一批做好。任何过程发生变化时,都要查看问题的可能性。”

艾尔忍不住让波莉想起他最喜欢的一段珍珠的名言。“每个重大错误都有一个中途的时刻,在那一刹那,它可以被回忆起来,也许还可以补救。”不要让这些时刻在你做决定之前就溜走了。

*有关丙烯酸的更多信息:《丙烯酸:安全和处理摘要》第四版,2013年,由碱性丙烯酸单体制造商公司:巴斯夫公司、阿科玛公司和陶氏化学公司编译。