Een op hol geslagen polymerisatie is een potentieel gevaarlijke reactie waarbij chemische producten zich met een te hoge snelheid vormen en warmte produceren die kan leiden tot een explosie of andere gevaren. Omdat polymerisatie een essentieel proces is voor het maken van veel synthetische materialen, passen chemici strategieën toe om veilige reacties te handhaven en op hol geslagen polymerisatie te voorkomen.
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 vele aan elkaar gekoppelde styreenmoleculen. In dit geval is styreen het monomeer.
polymerisatie
Naar plastic maken, een chemisch proces neemt een container met een monomeersubstantie en combineert deze met andere chemicaliën die het polymerisatieproces initiëren. Tijdens de reactie koppelen de monomeren, die normaal gesproken op zichzelf stabiel zijn, aan 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 missen.
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 te snel combineren. Als gevolg daarvan wordt er overmatige hitte en druk opgebouwd in het reactievat, waardoor de apparatuur smelt of een explosie ontstaat.
Voorzorgsmaatregelen
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 om warmte door het mengsel af te voeren. Een chemicus kan verbindingen, remmers genaamd, toevoegen om de reactie opzettelijk te vertragen, waarbij de snelheid onder het punt blijft 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 geweld explodeert.