引发剂分解反应一般是一级反应,分解速度Rd与引发剂浓度[I]的一次方成正比,表达式如下
Rd=—d[I]—dt=Kd[I] (1)
Kd是分解速率常数,单位可以是秒—1、分—1或小时—1。将上式积分,得:
ln[I]—[I]0=—Kdt (2)
或 [I]—[I0]=e—Kdt (2a)
式中[I]0和[I]分别代表引发剂的起始(t=0)浓度和时间为t时的浓度,单位为摩尔/升。[I]/[I]0代表时间t时尚未分解的引发剂分率称为残留分率。
当引发剂分解至原来浓度的一半时所需的时间称为半衰期,以t1—2表示。根据式(2),[I]=1/2[I]。半衰期与分解速率常数Kd之间有下列关系:
t1—2=ln2—Kd=0.693—Kd
引发剂的活性可用分解速率常数Kd或半衰期t1—2表示。在某一温度下,分解速率常数越大,或半衰期愈短,则引发剂活性愈高。在科学上,常用分解速率常数,单位取s—1;在工程技术上,则用半衰期,单位取小时。
测定引发剂的起始浓度[I]0和经过时间t以后的浓度[I],就可以求出某一温度下的分解速率常数Kd或t1—2。偶氮类引发剂可以测定分解后析出的氮气体积来计算引发剂的分解量。对于这类引发剂,一般采用碘量法来测定引发剂的浓度。
本实验是以碘量法测定过氧化三碳酸二环己酯(DCPD)在60℃下的分解速率常数。碘量法依据的原理是:
R—O—O—R′+2I—+2H+→ROH+R′OH+I2
I2+2Na2S2O3→Na2S4O6+2NaI