Merk X Afbeeldingen/Merk X Afbeeldingen/Getty Images

Een op hol geslagen polymerisatie is een potentieel gevaarlijke reactie waarbij zich met buitensporige snelheid chemische producten vormen, waarbij hitte ontstaat die kan leiden tot een explosie of andere gevaren. Omdat polymerisatie een essentieel proces is voor het maken van veel synthetische materialen, hanteren scheikundigen strategieën om veilige reacties in stand te houden en op hol geslagen polymerisatie te voorkomen.

Monomeren en polymeren

Monomeren en polymeren

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

Polymerisatie

Polymerisatie

Om kunststoffen te maken, wordt bij een chemisch proces een container met een monomeersubstantie gecombineerd met andere chemicaliën die het polymerisatieproces op gang brengen. Tijdens de reactie verbinden de monomeren, die normaal gesproken op zichzelf stabiel zijn, zich met elkaar. De monomeermoleculen plakken aan elkaar in zich herhalende ketens, vormen polymeren en gaan door totdat de container geen initiatorchemicaliën of beschikbare monomeren meer heeft. Het resulterende polymeer krijgt eigenschappen, zoals sterkte en elasticiteit, die het oorspronkelijke monomeer niet had.

Op hol geslagen polymerisatie

Op hol geslagen polymerisatie

Sommige polymerisatiereacties zijn exotherm, wat betekent dat ze warmte afgeven. Idealiter is de totale geproduceerde warmte klein en verdwijnt deze onschadelijk in het reactievat. Als het echter om een ​​grote hoeveelheid monomeer gaat en als de reactie sterk exotherm is, kunnen de monomeren zich te snel combineren. Als gevolg hiervan wordt er overmatige hitte en druk opgebouwd in het reactievat, waardoor de apparatuur smelt of een explosie ontstaat.

Preventieve maatregelen

Preventieve maatregelen

Chemische ingenieurs gebruiken verschillende methoden om op hol geslagen polymerisatie te voorkomen. De apparatuur kan roerinrichtingen bevatten die helpen bij het opbreken van gebieden waar de reactiesnelheid te hoog is en die warmte door het mengsel afvoeren. Een scheikundige kan verbindingen toevoegen, remmers genoemd, om de reactie opzettelijk te vertragen en de snelheid onder het punt te houden waarop deze wegloopt. Ze voegen ook noodvoorzieningen toe die automatisch openen als de reactiedruk een veilige waarde overschrijdt. Deze componenten voorkomen dat het reactievat met gewelddadige kracht explodeert.