编者注:以下是基思·穆迪对《波莉拙劣的比例放大,发表在《PCI》杂志2018年8月刊上。

波莉·默茨首次放大了一种新型乳液聚合物,结果在一个500加仑的反应堆中,聚合物沸腾了。这批丙烯酸乳液生产出了什么问题?为什么Al Kidd要波莉2018年水上研讨会的与会者姓名标签?艾尔是如何在警徽的帮助下迅速解决这个难题的?

艾尔需要水上研讨会的名牌,因为它有一个小磁铁,可以把名牌固定在衣服上,而不是用别针。Al知道维修组应该在反应堆上使用300型不锈钢。他还知道这种300型不锈钢是无磁性的。然而,艾尔也知道,在波莉从研讨会回来之前,大家都急于把氧化还原溶液连接起来。艾尔知道工程部已经从一个旧的醇酸反应堆上拆下了一些部件,而不是订购新的部件。

Al能够使用小磁铁来检测用于连接氧化还原溶液的磁性部分。他能够找到一个不超过4英尺的手肘,它是有磁性的,因此不是300型的不锈钢。他很快就用磁铁绕过了反应堆,并确定了弯头是由磁性高铁碳钢制成的。采用高铁低合金钢制备老醇酸反应器。旧的溶剂型醇酸反应器不需要300型不锈钢。但是,使用水作为反应溶剂的新型乳化反应器需要昂贵的300型不锈钢结构。

所有的氧化还原系统都容易受到离子污染,离子污染可以使自由基溶液失活,从而启动丙烯酸聚合。这就是为什么用于乳液聚合的水必须含有少量的金属,并且经常使用昂贵的去离子化系统来确保水的纯度。然而,由于连接氧化还原溶液的是碳钢弯管,被氧化还原水溶液冲洗后,弯管内部有足够的Fe离子杀死氧化还原体系。没有氧化还原体系产生所需的自由基,丙烯酸单体的聚合就不会发生。氧化还原体系受到破坏,这导致了乳液反应器中未反应单体的大量聚集。一旦产生了足够多的自由基,开始丙烯酸聚合,系统中有太多未反应的单体,反应就开始了。单体聚合的反应一次造成了非常大的放热,使水沸腾,导致乳液字面上“沸腾”,并流出反应堆。沸水中的巨大能量足以推动反应堆舱盖打开,清空工厂地板上的大部分反应堆内的东西。一旦用300型不锈钢接头替换了由碳钢制成的小弯头,这批产品就能顺利运行,符合规格。

有关乳液聚合和反应动力学的更多信息,请参阅《涂料与涂料工业》杂志2017年8月号。乳液聚合物主要聚合反应的氧化还原BruggemanChemical美国公司的Paul Fithian说道。