Втікаюча полімеризація - це потенційно небезпечна реакція, при якій хімічні продукти утворюються з надмірною швидкістю, виробляючи тепло, яке може призвести до вибуху або інших небезпек. Оскільки полімеризація є важливим процесом для виготовлення багатьох синтетичних матеріалів, хіміки застосовують стратегії, щоб підтримувати безпечні реакції та уникати втеченої полімеризації.
Мономери та полімери
Більшість пластмас та багато біологічних молекул належать до класу хімічних сполук, що називаються полімерами - довгими ланцюгами одних і тих самих хімічних одиниць, що постійно повторюються. Кожна одиниця ланцюга - це молекула, яка називається мономером. Наприклад, полістирол - це полімер, що складається з багатьох зв’язаних між собою молекул стиролу. У цьому випадку мономером є стирол.
Полімеризація
До виготовляти пластмаси, хімічний процес бере контейнер з мономерною речовиною і поєднує його з іншими хімічними речовинами, які ініціюють процес полімеризації. Під час реакції мономери, які зазвичай стабільні самі по собі, зв’язуються між собою. Молекули мономеру злипаються в повторюваних ланцюгах, утворюючи полімери, і продовжують до тих пір, поки в контейнері не закінчаться хімікати-ініціатори або доступні мономери. Отриманий полімер набуває таких властивостей, як міцність та еластичність, відсутність у вихідного мономеру.
Полімеризація втікачів
Деякі реакції полімеризації екзотермічні - тобто вони віддають тепло. В ідеалі загальне тепло, яке виробляється, є малим і нешкідливо розсіюється в реакційному контейнері. Однак, якщо бере участь велика кількість мономеру і якщо реакція сильно екзотермічна, мономери можуть поєднуватися занадто швидко. Як наслідок, надмірна температура і тиск накопичуються в реакційній посудині, плавлячи обладнання або викликаючи вибух.
Профілактичні заходи
Інженери-хіміки використовують різні методи для запобігання втечі полімеризації. Обладнання може включати перемішувальні пристрої, які допомагають розбивати зони, де швидкість реакції занадто велика, і розсіювати тепло через суміш. Хімік може додавати сполуки, звані інгібіторами, щоб навмисно уповільнити реакцію, утримуючи швидкість нижче точки, при якій вона втікає. Вони також додають аварійні пристрої, які відкриваються автоматично, якщо тиск реакції перевищує безпечне значення. Ці компоненти запобігають вибуху реакційного посудини з сильною силою.