Hvad er Runaway Polymerization?

En gennemstrømningspolymerisation er en potentielt farlig reaktion, hvor kemiske produkter dannes med for høj hastighed, hvilket fremkalder varme, som kan medføre eksplosion eller andre farer. Fordi polymerisering er en vigtig proces til fremstilling af mange syntetiske materialer, vedtager kemikere strategier for at opretholde sikre reaktioner og undgå polymerisering af bortfald.

Monomerer og polymerer

De fleste plastmaterialer og mange biologiske molekyler tilhører en klasse af kemiske forbindelser kaldet polymerer - lange kæder af samme kemiske enheder gentages løbende. Hver enhed i kæden er et molekyle kaldet en monomer. For eksempel er polystyren en polymer bestående af mange styrenmolekyler forbundet sammen. I dette tilfælde er styren monomer.

Polymerisering

Til fremstilling af plast tager en kemisk proces en beholder af et monomersubstans og kombinerer det med andre kemikalier, som initierer polymeriseringsprocessen. Under reaktionen forbinder monomererne, som normalt er stabile alene, sammen. Monomermolekylerne klæber sammen i gentagende kæder, danner polymerer og fortsætter, indtil beholderen løber ud af initiatorkemikalier eller tilgængelige monomerer. Den resulterende polymer vinder egenskaber, såsom styrke og elasticitet, mangler i den oprindelige monomer.

Runaway Polymerization

Nogle polymeriseringsreaktioner er eksoterme - hvilket betyder at de giver af varme. Ideelt set er den samlede varme produceret lille og spredes harmløst i reaktionsbeholderen. Men hvis en stor mængde monomer er involveret, og hvis reaktionen er stærkt eksoterm, kan monomererne kombinere for hurtigt. Som følge heraf opstår overdreven varme og tryk i reaktionsbeholderen, smelter udstyret eller forårsager en eksplosion.

Forebyggende foranstaltninger

Kemiske ingeniører anvender en række metoder til at forhindre løbende polymerisering. Udstyret kan inkorporere omrøringsanordninger, der hjælper med at opdele områder, hvor reaktionshastigheden er for stor og sprede varme gennem blandingen. En kemiker kan tilføje forbindelser, der hedder inhibitorer, for bevidst at sætte reaktionen langsomt og holde hastigheden under det punkt, hvor den løber væk. De tilføjer også nødanordninger, der åbnes automatisk, hvis reaktionstrykket overstiger en sikker værdi. Disse komponenter forhindrer reaktionsbeholderen i at eksplodere med voldelig kraft.