Kas yra pabėgusi polimerizacija?

Pabėgusi polimerizacija yra potencialiai pavojinga reakcija, kurios metu cheminiai produktai susidaro per dideliu greičiu, gamindami šilumą, galinčią sukelti sprogimą ar kitus pavojus. Kadangi polimerizacija yra esminis daugelio sintetinių medžiagų gamybos procesas, chemikai priima strategijas, kad išlaikytų saugias reakcijas ir išvengtų bėgančios polimerizacijos.

Dauguma plastikų ir daug biologinių molekulių priklauso cheminių junginių, vadinamų polimerais, klasei - ilgoms tų pačių cheminių vienetų grandinėms, kurios kartojasi nuolat. Kiekvienas grandinės vienetas yra molekulė, vadinama monomeru. Pavyzdžiui, polistirenas yra polimeras, susidedantis iš daugelio stireno molekulių, sujungtų viena su kita. Šiuo atveju stirenas yra monomeras.

Į gaminti plastikus, cheminis procesas paima monomerinės medžiagos indą ir sujungia jį su kitomis cheminėmis medžiagomis, kurios inicijuoja polimerizacijos procesą. Reakcijos metu monomerai, kurie paprastai yra stabilūs, jungiasi. Monomerų molekulės sulimpa pasikartojančiomis grandinėmis, formuodamos polimerus, ir tęsiasi tol, kol inde baigsis chemikalai iniciatoriai arba turimi monomerai. Gautas polimeras įgyja tokių savybių kaip stiprumas ir elastingumas, kurių trūksta pradiniame monomere.

Kai kurios polimerizacijos reakcijos yra egzoterminės - tai reiškia, kad jos atiduoda šilumą. Idealiu atveju visa pagaminta šiluma yra maža ir nekenksmingai išsisklaido į reakcijos indą. Tačiau, jei dalyvauja didelis monomero kiekis ir reakcija yra stipriai egzoterminė, monomerai gali susijungti per greitai. Dėl to reakcijos inde susidaro per didelė šiluma ir slėgis, kurie tirpdo įrangą arba sukelia sprogimą.

Chemijos inžinieriai naudoja įvairius metodus, kad išvengtų bėgančios polimerizacijos. Į įrangą gali būti įmaišyti įtaisai, kurie padeda suskaidyti vietas, kuriose reakcijos greitis yra per didelis, ir išsklaido šilumą per mišinį. Chemikas gali pridėti junginių, vadinamų inhibitoriais, kad sąmoningai sulėtintų reakciją, išlaikydamas greitį žemiau taško, kuriame ji pabėga. Jie taip pat prideda avarinius įtaisus, kurie atsidaro automatiškai, jei reakcijos slėgis viršija saugią vertę. Šie komponentai neleidžia reakcijos indui sprogti smarkia jėga.