偶氮二异丁腈（Azobisisobutyronitrile，简称 AIBN）

一、基本信息

• 分子式与结构：分子式为 C?H??N?，分子量 164.21，结构简式为 (CH?)?C (CN)-N=N-C (CN)(CH?)?。分子核心特征是两端对称的异丁腈基团（-(CH?)?C (CN)-） 与中间的偶氮键（-N=N-），偶氮键的不稳定性是其作为引发剂的关键结构基础。
• 制备方法：工业上主要通过丙酮氰醇与水合肼反应制备 —— 首先丙酮氰醇（(CH?)?C (OH) CN）与水合肼（N?H??H?O）缩合生成腙类中间体，再经氧化（常用氧化剂为氯气或次氯酸钠）形成偶氮键，最终得到偶氮二异丁腈，产物需经重结晶提纯以保证纯度（工业级纯度通常≥98%）。

二、物理性质

• 外观与状态：常温常压下为白色结晶性粉末，无明显气味或略带微弱刺激性气味，固体颗粒通常较细，易分散但需避免扬尘（粉末状易吸入）。
• 熔沸点与分解温度：无明确沸点（加热至熔点前即分解），熔点约为 102-104℃；核心特性是分解温度较低—— 在 64℃左右开始缓慢分解，80-90℃时分解速率显著加快，100℃以上剧烈分解，这一温度范围与多数高分子聚合反应（如氯乙烯、苯乙烯聚合）的工艺温度匹配，是其作为引发剂的核心优势。
• 溶解性：溶解性具有 “选择性”——不溶于水，难溶于甲醇、乙醇等低级醇，易溶于苯、甲苯、乙苯等芳香烃，以及氯仿、四氯化碳、二氯乙烷等卤代烃，也能溶于乙酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯（MMA）等单体，这种溶解性使其可均匀分散在聚合体系中，保证引发效率。
• 稳定性：常温下（25℃以下）在干燥、避光条件下较稳定，可储存 6-12 个月；但遇光（尤其是紫外线）、受热（超过 50℃）或撞击、摩擦时，易加速偶氮键断裂，存在分解甚至引发爆炸的风险，因此需严格控制储存条件。

三、化学性质

1. 自由基引发反应（核心反应）：在加热（60-100℃）或光照条件下，分子中的偶氮键（-N=N-）发生均裂，断裂为两个相同的氰基异丙基自由基（(CH?)?C (CN)?），同时释放出氮气（N?）—— 这是其作为自由基引发剂的根本原因。生成的自由基具有高活性，可快速与烯烃类单体（如苯乙烯、丙烯酸酯、氯乙烯）的双键发生加成反应，引发单体聚合形成高分子链。
   示例：引发苯乙烯聚合时，氰基异丙基自由基首先攻击苯乙烯的双键，生成苯乙烯自由基，进而引发链式聚合，最终形成聚苯乙烯。
2. 热稳定性与危险性：
   • 温度是影响稳定性的关键因素：温度超过 50℃时，分解速率随温度升高呈指数级增加；超过 100℃时，分解产生的大量氮气会使体系压力骤升，若在密闭容器中可能引发爆炸。
   • 与其他物质的反应：不与多数有机溶剂发生剧烈反应，但遇强氧化剂（如高锰酸钾、氯酸钾）或还原剂（如硫代硫酸钠、锌粉）时，可能加速偶氮键分解或产生有毒副产物（如氰化物），需避免混合储存。
3. 毒性相关反应：分解产物中除自由基和氮气外，若反应条件控制不当（如高温、缺氧），可能产生微量氰化物（CN?），这是其毒性的主要来源之一；此外，未分解的 AIBN 本身也具有一定毒性，需避免吸入或皮肤接触。

四、主要用途

1. 塑料与树脂合成：
   • 引发氯乙烯聚合：用于生产聚氯乙烯（PVC），这是 AIBN 的重要应用之一，其分解温度与氯乙烯聚合的工艺温度（70-90℃）匹配，可保证聚合反应平稳进行，得到分子量分布均匀的 PVC 树脂，用于制作管材、板材、薄膜等。
   • 引发苯乙烯聚合：用于生产聚苯乙烯（PS）或苯乙烯共聚物（如苯乙烯 - 丙烯腈共聚物 SAN），AIBN 引发的聚合反应速率可控，能减少副反应，提升产品透明度与力学性能。
   • 引发丙烯酸酯类聚合：用于生产聚丙烯酸甲酯（PMMA，有机玻璃）、聚丙烯酸丁酯等，引发剂的纯度直接影响 PMMA 的透光性与耐候性。
2. 橡胶合成：用于引发丁二烯、异戊二烯等单体的聚合或共聚，生产合成橡胶（如丁苯橡胶、丁腈橡胶），AIBN 可调节橡胶的交联度与分子量，改善橡胶的弹性与耐磨性。
3. 高分子材料改性：
   • 用于聚合物接枝共聚：例如在聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃分子链上接枝丙烯酸、马来酸酐等单体，提升材料的极性、黏结性或相容性，用于制备复合膜、黏合剂等。
   • 用于制备高分子微球：通过乳液聚合或悬浮聚合，AIBN 引发单体形成粒径均一的微球（如聚苯乙烯微球、聚甲基丙烯酸甲酯微球）、涂料（如哑光涂料消光剂）等领域。
4. 其他领域：少量用于制备发泡剂（利用分解产生的氮气形成气泡），但因分解温度较低，应用不如偶氮二甲酰胺（ADC 发泡剂）广泛；也可作为实验室中自由基反应的标准引发剂，用于有机合成研究。