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Trifenilbismuto(TPB), fórmula molecular C18H15Bi, CAS 603-33-8. Pó cristalino branco a quase branco, sensível à umidade. Facilmente solúvel em clorofórmio, éter e acetona, ligeiramente solúvel em etanol, insolúvel em água. Os sintomas de envenenamento crônico por bismuto após a exposição incluem anorexia, fraqueza, dor reumática, disenteria, febre, gengivite, gengivite e dermatite. Ocasionalmente, icterícia e congestão conjuntival são observadas. A nefropatia por bismuto pode ser acompanhada de proteinúria. O TPB é usado como catalisador de cura para propelentes HTPB e possui uma alta taxa de queima. O TPB pode reduzir a temperatura de cura e encurtar o tempo de cura dos propelentes, e não tem efeitos colaterais em seu processamento e propriedades mecânicas. A dosagem de referência de TPB é de 0,006% a 0,05% do propulsor total, e o tempo de cura a 50 graus é de 7 dias. Também pode ser usado como catalisador para polimerização de acetileno para produzir ciclooctilestanho, um catalisador para polimerização de formaldeído, um agente de cura para cloretos policíclicos e um catalisador para outra polimerização de monômeros.
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Fórmula Química |
C18H15Bi |
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Massa Exata |
440 |
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Peso molecular |
440 |
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m/z |
440 (100.0%), 441 (19.5%), 442 (1.1%) |
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Análise Elementar |
C, 49,10; H, 3,43; Bi, 47,46 |
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Ponto de fusão 78-80 graus C, ponto de ebulição 310 graus C, densidade 1585 g/cm3, índice de refração 1,7040, ponto de inflamação 242 graus c/14mm, condição de armazenamento inserir atmosfera, temperatura ambiente, cristal de morfologia, cor branca, gravidade específica 1,585, solubilidade em água, sensibilidade à hidrólise 4: nenhuma reação com água em condições neutras, sensibilidade, sinal de mercadorias perigosas xn, Código de categoria de perigo 20/21/22, Instruções de segurança 24/25-36/37, WGK Alemanha 3, RTECS No. eb2980000, TSCA Sim
Trifenilbismuto(TPB) é um pó cristalino branco a esbranquiçado que demonstrou valor de aplicação significativo nas áreas de indústria de defesa, síntese orgânica e ciência de materiais devido às suas propriedades químicas únicas e atividade catalítica. A análise a seguir será conduzida a partir de três dimensões: uso principal, vantagens tecnológicas e impacto na indústria:
Seu principal campo de aplicação é a indústria de defesa nacional, especialmente como catalisador de cura para propelentes HTPB de alta taxa de queima. Seus avanços tecnológicos se refletem em:
Cura rápida em baixa temperatura
Traditional HTPB propellant requires high temperature (usually>80 graus) e muito tempo (várias semanas) para cura, enquanto esta substância pode diminuir a temperatura de cura para 50 graus e encurtar o tempo de cura para 7 dias. Esta melhoria reduz significativamente o consumo de energia e o ciclo de produção, evitando potenciais danos ao desempenho do propelente causados por altas temperaturas.
Desempenho não destrutivo
Experimentos mostraram que, embora o limite de cura seja reduzido, não há impacto negativo nas propriedades de processamento (como fluidez) e nas propriedades mecânicas (como resistência à tração e alongamento na ruptura) do propelente. A dosagem recomendada é de 0,006% -0,05% do propulsor total, alcançando um equilíbrio entre eficiência catalítica e estabilidade do material através de um controle preciso.
Dependência de pureza
A pureza afeta diretamente a velocidade de solidificação e o tempo de vulcanização dos propelentes. O padrão militar nacional exige uma pureza maior ou igual a 97,5%, mas uma pureza superior (como 99%) pode otimizar ainda mais as propriedades mecânicas do propulsor e reduzir a interferência de impurezas na eficiência da combustão.
Como catalisador ácido de Lewis, apresenta ampla aplicabilidade em síntese orgânica:
Polimerização de acetileno
A polimerização direcional catalítica de acetileno em ciclooctatetraeno (COT) é um importante intermediário de síntese orgânica que pode ser usado para preparar polímeros condutores e borrachas especiais. Ao estabilizar o estado de transição das ligações triplas do acetileno, a seletividade da polimerização é melhorada.
Polimerização de formaldeído
Na reação de condensação do formaldeído, a distribuição do peso molecular do poliformaldeído pode ser regulada para melhorar sua estabilidade térmica e propriedades mecânicas, tornando-o adequado para a fabricação de plásticos e fibras de engenharia.
Outra polimerização de monômero
Como agente de cura para cloretos cíclicos, ele pode acelerar a polimerização da abertura do anel de cloretos cíclicos e gerar materiais de cloreto de polivinila de alto-desempenho. Além disso, pode catalisar a polimerização de monômeros insaturados como olefinas e alcinos, ampliando a diversidade estrutural dos materiais poliméricos.
A aplicação da ciência dos materiais estende-se às áreas de adesivos e materiais funcionais:
Adesivo laminado de fibra de vidro/resina
Como catalisador para o processo de laminação, pode melhorar a resistência da ligação interfacial entre fibra de vidro e resinas sintéticas (como resina epóxi e resina de poliéster), aumentar a resistência ao impacto e às intempéries de materiais compósitos e é amplamente utilizado nas indústrias aeroespacial e automotiva.
Agente de controle de velocidade de combustível da unidade
Em combustíveis sólidos, ajustando a taxa de reação de combustão, pode-se conseguir uma liberação precisa da energia do combustível, melhorando a controlabilidade do empuxo do motor do foguete.
Existem dois métodos para sintetizartrifenilbismuto, por exemplo:
Um método para preparar TPBTPB reagindo bromobenzeno com n-butil-lítio a -78 graus para formar sais de lítio e depois usando tricloreto de bismuto anidro.
1. O bromobenzeno reage com n-butil lítio a -78 graus para formar sais de lítio
Preparação de matérias-primas: bromobenzeno, n-butil lítio, éter anidro, cloreto de cálcio anidro.
Etapas da operação:
Adicione bromobenzeno e éter anidro a uma garrafa Schlenk seca de 250mL e mexa uniformemente.
Resfrie a -78 graus em um banho de gelo, adicione lentamente n-butil-lítio e controle a velocidade de gotejamento para garantir que a temperatura não exceda -50 graus.
Após todas as gotas de n-butil lítio terem sido adicionadas, continue mexendo a -78 graus por 1 hora.
Remover o éter por evaporação rotativa para obter uma solução de sal de lítio.
2. Preparação de TPB com tricloreto de bismuto anidro
Preparação de matérias-primas: tricloreto de bismuto, clorofórmio, sódio metálico.
Etapas da operação:
Adicione uma quantidade apropriada de clorofórmio e sódio metálico a um balão seco de fundo redondo de 100 mL e aqueça até refluxar.
Depois que o sódio metálico estiver completamente dissolvido, adicione lentamente tricloreto de bismuto e controle a aceleração das gotículas para garantir que a temperatura da reação não exceda 60 graus.
Após todas as gotas de tricloreto de bismuto terem sido adicionadas, continue agitando a 60 graus por 2 horas.
O clorofórmio é removido por evaporação rotativa para obter TPB.
A seguir está a equação química para a reação do bromobenzeno com n-butil-lítio a -78 graus para formar sais de lítio e, em seguida, preparar TPB com tricloreto de bismuto anidro:
A equação química para a reação de bromobenzeno e n-butil lítio para formar sais de lítio a -78 graus:
C6H5Br+LiCH2CH2CH2CH3 → C6H5LiBr
A equação química para preparar TPB com tricloreto de bismuto anidro:
BiCl3+3C6H5Li → Bi (C6H5)3+3LiCl
Em resumo, o método de reação de bromobenzeno com n-butil-lítio a -78 graus para formar sais de lítio e depois preparar TPB com tricloreto de bismuto anidro tem certas limitações. A fim de melhor aplicar e desenvolver pesquisas em áreas relacionadas, é necessário explorar continuamente métodos mais suaves e mais econômicos para sintetizar TPB ou outros compostos relacionados.
O segundo método para sintetizarTrifenilbismuto:
Sob proteção anidra, anaeróbica e de nitrogênio, o brometo de magnésio reage com o bromobenzeno para produzir brometo de fenilmagnésio, que então reage com o tricloreto de bismuto anidro para produzir. A seguir estão as etapas detalhadas e equações químicas deste método:
1. O brometo de magnésio reage com o bromobenzeno para produzir brometo de fenil magnésio
Preparação de matérias-primas: brometo de magnésio, bromobenzeno, nitrogênio, solvente anidro (como éter anidro).
Etapas da operação:
(1) Adicione uma quantidade apropriada de solvente anidro, como éter anidro, a um balão de reação seco de 250 mL.
(2) Injete gás nitrogênio para garantir que o oxigênio no sistema de reação seja completamente deslocado.
(3) Resfrie a 0 graus em um banho de gelo, adicione lentamente brometo de magnésio e controle a temperatura para não exceder 10 graus.
(4) Adicione lentamente bromobenzeno e controle a aceleração das gotas para garantir que a temperatura não exceda 10 graus.
(5) Sob proteção de nitrogênio, continue agitando a reação a 0 graus por um determinado período de tempo até que a reação esteja completa.
(6) Remover o solvente por evaporação rotativa para obter brometo de fenilmagnésio.
2. O brometo de fenilmagnésio reage com o tricloreto de bismuto anidro para produzir.
Preparação de matérias-primas: brometo de fenilmagnésio, tricloreto de bismuto anidro, solvente anidro (como clorofórmio).
Etapas da operação:
(1) Adicione uma quantidade apropriada de solvente anidro, como clorofórmio, a um balão de reação seco de 100 mL.
(2) Injete gás nitrogênio para garantir que o oxigênio no sistema de reação seja completamente deslocado.
(3) Aqueça o balão de reação a 60 graus e adicione lentamente tricloreto de bismuto anidro.
(4) Continue agitando a reação a 60 graus por um determinado período de tempo até que a reação esteja completa.
(5) Remover o solvente por evaporação rotativa para obter o produto alvo.
A seguir está a equação química para a reação do brometo de magnésio com bromobenzeno para produzir brometo de fenilmagnésio, que então reage com tricloreto de bismuto anidro para produzir:
A equação química para a reação entre o brometo de magnésio e o bromobenzeno para produzir brometo de fenil magnésio:
MgBr+C6H5Br → C6H5MgBr
A equação química para a reação do brometo de fenilmagnésio com tricloreto de bismuto anidro para produzir:
C6H5MgBr+BiCl3→ Bi (C6H5) 3+MgCl2+HCl
Embora o método de reação do brometo de magnésio com bromobenzeno para produzir brometo de fenilmagnésio sob proteção anidra, anaeróbica e de nitrogênio e, em seguida, reagir com tricloreto de bismuto anidro para produzir, existem algumas limitações e desafios na produção industrial. Para melhor aplicar e desenvolver pesquisas em áreas relacionadas, é necessário explorar continuamente métodos mais suaves e-econômicos para sintetizar TPB ou outros compostos relacionados.
Aplicação de TPB: O TPB pode ser usado junto com o catalisador de cura para reduzir a temperatura de cura do propulsor e encurtar o tempo de cura. E não tem nenhum efeito negativo na sua processabilidade. O TPB também pode ser usado como agente de cura para cloreto policíclico, um catalisador para polimerização de acetileno em ciclooctilestanho, polimerização de formaldeído e outras polimerizações de monômeros. TPB Existe uma ligação de hidrogênio fraca e interação entre os derivados etoxilados do TPB e o hidrogênio hidroxila dos COPOLIETERES. Sua força aumenta com o aprimoramento do ambiente alcalino dos derivados etoxilados do TPB. A interação entre COPOLIETERES tetraidrofurano/óxido de etileno, agente de cura N-100 e desenvolvimento de catalisador no sistema teórico de reação poliéter poliuretano ureia foi estudada por análise de ressonância magnética nuclear de alta resolução. Os resultados mostram que se existe um problema de interação entre a tecnologia do gene hidroxila e do isocianato N-100, que pode efetivamente formar um complexo relativamente estável comtrifenilbismuto. O catalisador dilaurato de dibutilestanho (dbtdl) pode complexar com o oxigênio hidroxila do copoliéter, ativando assim um hidrogênio hidroxila; Quando dbtdl e TPB existem ao mesmo tempo no sistema de gerenciamento de reação empresarial, o oxigênio e o hidrogênio no grupo hidroxila são ativados, mostrando o papel da educação sinérgica social.
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