Hvad er løbende polymerisering?

En løbende polymerisation er en potentielt farlig reaktion, hvor kemiske produkter dannes med overdreven hastighed og producerer varme, der kan føre til en eksplosion eller andre farer. Fordi polymerisation er en vigtig proces til fremstilling af mange syntetiske materialer, vedtager kemikere strategier for at opretholde sikre reaktioner og undgå løbende polymerisation.

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

Til lav plast, tager en kemisk proces en beholder med et monomersubstans og kombinerer den med andre kemikalier, der initierer polymeriseringsprocessen. Under reaktionen binder monomererne, som normalt er stabile alene. Monomermolekylerne klæber sammen i gentagne kæder og danner polymerer og fortsætter, indtil beholderen løber tør for initiatorkemikalier eller tilgængelige monomerer. Den resulterende polymer får egenskaber, såsom styrke og elasticitet, der mangler i den oprindelige monomer.

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

Kemiske ingeniører bruger en række forskellige metoder til at forhindre løbende polymerisation. Udstyret kan indeholde omrøringsanordninger, der hjælper med at nedbryde områder, hvor reaktionshastigheden er for stor og sprede varmen gennem blandingen. En kemiker kan tilføje forbindelser, kaldet hæmmere, for bevidst at bremse reaktionen 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.