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Die Polymerisation von Styrol ist temperaturabhängig.  In einem Experiment wird der Temperaturverlauf der Polymerisationsreaktion untersucht.

In einem Reagenzglas werden 10 ml mit 0.1 g Dibenzoylperoxid stabilisiertes Styrol bei 80°C langsam aufgeheizt, bis die Polymerisationreaktion als runaway Reaktion eintritt.

Im folgenden Diagramm sehen Sie den beobachteten Temperaturverlauf. Bis zum Zeitpunkt 14 Minuten steigt die Temperatur aufgrund der Heizleistung langsam an. Ab einer gewissen Schwellentemperatur beschleunigt sich der Temperaturanstieg bis zu einer Spitzentemperatur von ca. 150°C und sinkt dann langsam wieder ab.

Die Polymerisation von Stryol ist eine exotherme Reaktion (es entsteht Wärme). Für die Reaktion wird eine gewisse Aktivierungsenergie benötigt damit sie startet. Ab einer gewissen Temperatur wird mehr Wärme frei, als abgeführt werden kann. Der Temperaturanstieg unterhält nicht nur die Reaktion, sie wird auch noch beschleunigt. In diesem Fall erhält man eine runaway Reaktion (die Reaktion "läuft" davon). Dies führt nicht nur zu einem Temperaturanstieg in einem Tank sondern auch zu einem schnellen Druckanstieg.

Das Experiment zeigt:

  • Die Reaktion läuft gemäss Temperaturverlaufsdiagramm und visueller Inspektion innerhalb ca. einer Minute ab.
  • Ab ca. 100° beschleunigt sich der Temperaturanstieg markant. Die Polymerisation ist ab dieser Temperatur eine runaway Reaktion. Die Kühlung eines Tanks ist eine geeignete Massnahme, um den Stoffumsatz zu bremsen. Allerdings ist die Temperatur über den runaway Punkt gestiegen kann eine Kühlung von Aussen den weiteren Temperaturanstieg wohl bremsen aber kaum stoppen.  
  • Ein Reagenzglas ist zwar kein Tankkesselwagen, trotzdem kann davon ausgegangen werden das ein wesentlicher Anteil des Styrols zu Polystyrol umgesetzt wird. Mehr Polystyrol bedeutet, dass weniger toxisches Styrol freigesetzt werden kann, und deshalb eine Verminderung der toxischen Gefährdung.   

Links

- Eine interessante Zusammenstellung zur radikalische Polymerisation von Styrol finden Sie hier

 

 

 

 

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