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二茂鐵自1950年首次合成至今,40多年來由于其廣泛用途,已合成其衍生物上千種。這類化合物由于其獨特的穩(wěn)定性和高溫時分解,產(chǎn)生新的Fe2o3是最優(yōu)良的燃料燃速催化劑,它首先被用于各類燃料的燃速催化劑、抗爆劑和消煙劑。節(jié)能消煙效果十分顯著。
二茂鐵節(jié)能消煙基本機(jī)理二茂鐵具有2個環(huán)戊二烯π鍵結(jié)合的層狀結(jié)構(gòu),π鍵結(jié)合的對稱分子有芳環(huán)的性質(zhì),具有很高辛烷值及抗爆性。
二茂鐵之所以能提高汽油抗爆性,是因為它在400℃以上時即可分解產(chǎn)生游離鐵,這種游離鐵很容易與空氣中的氧作用,生成三氧化二鐵。三氧化二鐵再與未燃工作混合氣中產(chǎn)生的過氧化物作用,生成化學(xué)性質(zhì)不活潑的有機(jī)氧化物和氧化鐵,而氧化鐵又能與空氣中的氧生成三氧化二鐵,使鐵再產(chǎn)生消除過氧化物的作用。因鐵的作用減少了發(fā)動機(jī)氣缸未燃工作混合氣中的過氧化物,從而消除了發(fā)動機(jī)因自燃而產(chǎn)生的爆震現(xiàn)象。
二茂鐵抗爆作用基本與四乙基鉛類似。若同時加入一種抗氧劑,由于汽油在燃燒過程以1:15左右與空氣混合,產(chǎn)生游離基反應(yīng),迅速氧化燃燒、但在游離基反應(yīng)時,必須避免過氧化物的生成,因為這種過氧化物在氧化時,會發(fā)生聚合反應(yīng),生成不揮發(fā)的聚合過氧化物,而使膠質(zhì)增加。加入的抗氧劑實際上是一種游離基終止劑,使汽油能氧化燃燒,當(dāng)形成過氧化物時能使烴類氧化的鍵反應(yīng)中斷,又能進(jìn)一步向氧化方向進(jìn)行。
二茂鐵的抗爆性比金屬有機(jī)化合物四乙基鉛好,因四乙基鉛易受汽油中硫、酸,中毒而使壽命變短。因為硫化物能和四乙基鉛發(fā)生化學(xué)反應(yīng),生成硫鉛化合物,而不起抗爆作用,因而降低了四乙基鉛的抗爆效率及使用性能,所以二茂鐵也是代替四乙基鉛制無鉛汽油的良好添加劑。