On the Chemical Reactions of Diphenylamine and its Derivatives with Nitrogen Dioxide at Normal Storage Temperature Conditions

Abstract

The chemical reactions between nitrogen dioxide vapour and diphenylamine (DPA), some of its nitro/nitroso derivatives and between their consecutive products have been studied at temperatures of about 23 °C, whereby cellulose was used as substrate material. The following stabilizer compounds were used as starting components: DPA, N-NO-DPA, 2-NO2-DPA and 4-NO2-DPA. Concentration profiles as function of added nitrogen dioxide have been measured by HPLC. These profiles are similar to the ones obtained by accelerated aging, and the typical consecutive stabilizer products have been formed. The profiles are interpreted in terms of possible reactions. Furthermore, the influences of time and light on the decomposition of the mono-nitro-N-nitroso compounds have been investigated. The consequences of these reactions are discussed to explain differences between the storage aging at ambient temperatures and the higher temperature induced accelerated aging. The reactivity towards nitrogen dioxide for each stabilizer compound was obtained by a kinetic model for the decrease of the starting component. Untersuchungen zu chemischen Reaktionen von Diphenylamin und seinen Folgeprodukten mit Stickstoffdioxid bei typischen Magazinlagertemperaturen Die chemischen Reaktionen zwischen gasförmigem Stickstoffdioxid (NO2) und Diphenylamin (DPA) sowie einigen seiner Nitro/Nitroso-Produkten und zwischen deren Folgeprodukten wurden bei Temperaturen um 23 °C untersucht, wobei Cellulose als Substrat diente. Die folgenden Stabilisatorverbindungen wurden als Startsubstanzen verwendet: DPA, N-NO-DPA, 2-NO2-DPA und 4-NO2-DPA. Konzentrationsprofile als Funktion an zugesetztem Stickstoffdioxid wurden mit HPLC bestimmt. Diese Profile sind ähnlich wie jene, die man bei der beschleunigten Alterung durch erhöhte Temperaturen erhält, auch die typischen Folgeprodukte wurden gefunden. Die Profile wurden mit möglichen chemischen Reaktionen des NO2 mit den Substanzen interpretiert. Zusätzlich wurde der Einfluß von Zeit und Licht auf die Zersetzung der Mono-nitro-N-Nitroso-Verbindungen untersucht. Die Auswirkungen dieser Reaktionen auf die Deutung der Unterschiede zwischen Magazinlagerungsalterung und beschleunigte Alterung durch erhöhte Temperatur werden diskutiert. Die Reaktivität der Stabilisatorverbindungen gegenïber NO2 wurde mit einem kinetischen Modell fïr die Abnahme der jeweiligen Startsubstanz erhalten. Réactions chimiques de la diphénylamine et de ses principaux dérivés avec le dioxyde d'azote à des températures de stockage normales Les réactions chimiques entre le dioxyde d'azote et la diphénylamine (DPA), de certains de ses dérivés nitro/nitroso ainsi qu'entre ses produits formés successivement ont été étudiées à des températures voisines de 23 °C en utilisant la cellulose comme substrat. Les composés stabilisants suivants ont été utilisés comme produits de départ: DPA, N-NO-DPA, 2-NO2-DPA et 4-NO2-DPA. On a mesuré par HPLC des profils de concentration en fonction du dioxyde d'azote ajouté. Ces profils sont semblables à ceux obtenus par vieillissement accéléré et les produits formés sont ceux typiquement observés pour la DPA. Les profils sont interprétés en fonction des réactions possibles. De plus, l'influence de la température et de la lumière sur la décomposition des dérivés mono-nitro-N-nitroso est étudiée. Les conséquences de ces réactions sur l'explication des différences entre le vieillissement à des températures de stockage normales et le vieillissement accéléré à haute température sont discutées. La réactivité de chaque stabilisant au dioxyde d'azote a été déterminée à l'aide d'un modèle cinétique fondé sur la diminution dans le temps de la concentration du produit de départ.