Kas ir bēguļojoša polimerizācija?

Bēgoša polimerizācija ir potenciāli bīstama reakcija, kurā ķīmiskie produkti veidojas ar pārmērīgu ātrumu, radot siltumu, kas var izraisīt eksploziju vai citus apdraudējumus. Tā kā polimerizācija ir būtisks process daudzu sintētisku materiālu izgatavošanai, ķīmiķi pieņem stratēģijas, lai uzturētu drošas reakcijas un izvairītos no polimerizācijas.

Lielākā daļa plastmasas un daudzas bioloģiskās molekulas pieder ķīmisko savienojumu klasei, ko sauc par polimēriem - nepārtraukti atkārtojas vienas un tās pašas ķīmiskās vienības garās ķēdes. Katra ķēdes vienība ir molekula, ko sauc par monomēru. Piemēram, polistirols ir polimērs, kas sastāv no daudzām savienotām stirola molekulām. Šajā gadījumā stirols ir monomērs.

Uz izgatavot plastmasu, ķīmiskais process paņem tvertni ar monomēru un apvieno to ar citām ķīmiskām vielām, kas sāk polimerizācijas procesu. Reakcijas laikā monomēri, kas parasti ir atsevišķi, savienojas. Monomēru molekulas salīp kopā atkārtotās ķēdēs, veidojot polimērus, un turpinās, līdz konteinerā beidzas ierosinātāji vai pieejamie monomēri. Iegūtais polimērs iegūst tādas īpašības kā izturība un elastība, kam trūkst sākotnējā monomēra.

Dažas polimerizācijas reakcijas ir eksotermiskas - tas nozīmē, ka tās izdala siltumu. Ideālā gadījumā kopējais saražotais siltums ir mazs un nekaitīgi izkliedējas reakcijas traukā. Tomēr, ja ir iesaistīts liels daudzums monomēru un ja reakcija ir izteikti eksotermiska, monomēri var apvienoties pārāk ātri. Tā rezultātā reakcijas traukā rodas pārmērīgs karstums un spiediens, kas izkausē iekārtu vai izraisa sprādzienu.

Ķīmijas inženieri izmanto dažādas metodes, lai novērstu bēgošu polimerizāciju. Iekārtā var būt maisīšanas ierīces, kas palīdz sadalīt vietas, kur reakcijas ātrums ir pārāk liels, un izkliedē siltumu caur maisījumu. Ķīmiķis var pievienot savienojumus, ko sauc par inhibitoriem, lai apzināti palēninātu reakciju, turot ātrumu zem tā punkta, kurā tā aizbēg. Viņi arī pievieno avārijas ierīces, kas automātiski atveras, ja reakcijas spiediens pārsniedz drošu vērtību. Šie komponenti novērš reakcijas trauka eksploziju ar vardarbīgu spēku.