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Une polymérisation incontrôlée est une réaction potentiellement dangereuse dans laquelle des produits chimiques se forment à une vitesse excessive, produisant de la chaleur pouvant conduire à une explosion ou à d'autres dangers. La polymérisation étant un processus essentiel à la fabrication de nombreux matériaux synthétiques, les chimistes adoptent des stratégies pour maintenir des réactions sûres et éviter une polymérisation incontrôlée.
La plupart des plastiques et de nombreuses molécules biologiques appartiennent à une classe de composés chimiques appelés polymères – de longues chaînes des mêmes unités chimiques répétées continuellement. Chaque unité de la chaîne est une molécule appelée monomère. Par exemple, le polystyrène est un polymère constitué de nombreuses molécules de styrène liées entre elles. Dans ce cas, le styrène est le monomère.
Pour fabriquer des plastiques, un processus chimique prend un récipient contenant une substance monomère et le combine avec d'autres produits chimiques qui déclenchent le processus de polymérisation. Au cours de la réaction, les monomères, normalement stables par eux-mêmes, se lient entre eux. Les molécules de monomères se collent les unes aux autres en chaînes répétitives, formant des polymères, et continuent jusqu'à ce que le récipient soit à court de produits chimiques initiateurs ou de monomères disponibles. Le polymère résultant acquiert des propriétés, telles que la résistance et l'élasticité, qui manquent au monomère d'origine.
Certaines réactions de polymérisation sont exothermiques, c'est-à-dire qu'elles dégagent de la chaleur. Idéalement, la chaleur totale produite est faible et se dissipe sans danger dans le récipient de réaction. Cependant, si une grande quantité de monomère est impliquée et si la réaction est fortement exothermique, les monomères peuvent se combiner trop rapidement. En conséquence, une chaleur et une pression excessives s'accumulent dans le récipient de réaction, faisant fondre l'équipement ou provoquant une explosion.
Les ingénieurs chimistes utilisent diverses méthodes pour empêcher une polymérisation incontrôlée. L'équipement peut intégrer des dispositifs d'agitation qui aident à briser les zones où la vitesse de réaction est trop élevée et à dissiper la chaleur à travers le mélange. Un chimiste peut ajouter des composés, appelés inhibiteurs, pour ralentir délibérément la réaction, en maintenant la vitesse en dessous du point auquel elle s'accélère. Ils ajoutent également des dispositifs d'urgence qui s'ouvrent automatiquement si la pression de réaction dépasse une valeur sûre. Ces composants empêchent le récipient de réaction d'exploser avec une force violente.