Een runaway-polymerisatie is een potentieel gevaarlijke reactie waarbij chemische producten zich met een te hoge snelheid vormen en hitte produceren die kan leiden tot een explosie of andere gevaren. Omdat polymerisatie een essentieel proces is voor het maken van veel synthetische materialen, nemen chemici strategieën om veilige reacties te handhaven en om weggelopen polymerisatie te voorkomen.

Monomeren en polymeren

De meeste kunststoffen en veel biologische moleculen behoren tot een klasse van chemische verbindingen genaamd polymeren - lange ketens van dezelfde chemische eenheden worden voortdurend herhaald. Elke eenheid in de keten is een molecuul dat een monomeer wordt genoemd. Polystyreen is bijvoorbeeld een polymeer dat bestaat uit veel styreenmoleculen die aan elkaar zijn gekoppeld. In dit geval is styreen het monomeer.

Polymerisatie

Voor het maken van kunststoffen neemt een chemisch proces een container van een monomere substantie en combineert het met andere chemicaliën die het polymerisatieproces initiëren. Tijdens de reactie zijn de monomeren, die normaal gesproken op zich stabiel zijn, aan elkaar gekoppeld. De monomeermoleculen kleven samen in zich herhalende ketens, waarbij polymeren worden gevormd en gaan door totdat de houder zonder initiatorchemicaliën of beschikbare monomeren is. Het resulterende polymeer verkrijgt eigenschappen, zoals sterkte en elasticiteit, die in het oorspronkelijke monomeer ontbreken.

Runaway Polymerization

Sommige polymerisatiereacties zijn exotherm - wat inhoudt dat ze warmte afgeven. In het ideale geval is de totale geproduceerde warmte klein en verdampt onschadelijk in de reactiehouder. Als het echter om een ​​grote hoeveelheid monomeer gaat en als de reactie sterk exotherm is, kunnen de monomeren te snel samenvloeien. Dientengevolge ontstaat overmatige hitte en druk in het reactievat, smelt het apparaat of veroorzaakt een explosie.

Preventieve maatregelen

Chemisch ingenieurs gebruiken verschillende methoden om doorstroomde polymerisatie te voorkomen. De apparatuur kan roerinrichtingen bevatten die gebieden helpen afbreken waar de reactiesnelheid te groot is en die warmte door het mengsel verdrijven. Een chemicus kan verbindingen, remmers genaamd, toevoegen om de reactie opzettelijk te vertragen, waardoor de snelheid onder het punt blijft waarop deze wegloopt. Ze voegen ook noodapparatuur toe die automatisch wordt geopend als de reactiedruk een veilige waarde overschrijdt. Deze componenten voorkomen dat het reactievat met gewelddadige kracht explodeert.