Forstå Runaway Polymerization:Risici og forebyggelse

Brand X Pictures/Brand X Pictures/Getty Images

En løbsk polymerisation er en potentielt farlig reaktion, hvor kemiske produkter dannes med for høj hastighed og producerer varme, der kan føre til en 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 løbsk polymerisering.

Monomerer og polymerer

Monomerer og polymerer

Det meste plast og mange biologiske molekyler tilhører en klasse af kemiske forbindelser kaldet polymerer - lange kæder af de samme kemiske enheder gentages konstant. Hver enhed i kæden er et molekyle kaldet en monomer. For eksempel er polystyren en polymer, der består af mange styrenmolekyler forbundet med hinanden. I dette tilfælde er styren monomeren.

Polymerisering

Polymerisering

For at fremstille plast tager en kemisk proces en beholder med et monomerstof og kombinerer det med andre kemikalier, som starter polymerisationsprocessen. Under reaktionen binder monomererne, som normalt er stabile i sig selv, sammen. Monomermolekylerne klæber sammen i gentagne kæder, danner polymerer og fortsætter, indtil beholderen løber tør for initiatorkemikalier eller tilgængelige monomerer. Den resulterende polymer får egenskaber, såsom styrke og elasticitet, som mangler i den originale monomer.

Runaway Polymerization

Runaway Polymerization

Nogle polymerisationsreaktioner er eksoterme - hvilket betyder, at de afgiver varme. Ideelt set er den samlede producerede varme lille og spredes uskadeligt ind i reaktionsbeholderen. Men hvis en stor mængde monomer er involveret, og hvis reaktionen er stærkt eksoterm, kan monomererne kombineres for hurtigt. Som følge heraf opbygges overdreven varme og tryk i reaktionsbeholderen, hvilket smelter udstyret eller forårsager en eksplosion.

Forebyggende foranstaltninger

Forebyggende foranstaltninger

Kemiske ingeniører bruger en række forskellige metoder til at forhindre løbsk polymerisering. Udstyret kan indeholde omrøringsanordninger, der hjælper med at bryde områder op, hvor reaktionshastigheden er for høj, og sprede varme gennem blandingen. En kemiker kan tilføje forbindelser, kaldet inhibitorer, for bevidst at bremse reaktionen og holde hastigheden under det punkt, hvor den løber væk. De tilføjer også nødanordninger, der åbner automatisk, hvis reaktionstrykket overstiger en sikker værdi. Disse komponenter forhindrer reaktionsbeholderen i at eksplodere med voldsom kraft.