Gevaarlijke chemicaliën en beschermende maatregelen die worden gebruikt bij de productie van polycarbonzuur-superweekmakers

Bij het syntheseproces van polycarboxylaat-superweekmakers worden onder meer initiatoren, kleine monomeren, ketenoverdrachtsmiddelen en natronloogvlokken gebruikt als grondstoffen. De initiatiefnemers zijn voornamelijk persulfaten en peroxiden. Veelgebruikte stoffen zijn waterstofperoxide (H2O2) en ammoniumpersulfaat [(NH4)2S2O8]. De meest gebruikte kleine monomeren zijn acrylzuur en hydroxyethylacrylaat. Gebruikelijke ketenoverdrachtsmiddelen omvatten mercaptoethanol en mercaptoazijnzuur.

3.1 Initiatiefnemers

De initiatoren die worden gebruikt bij de polymerisatiereactie van polycarboxylaat-superweekmakers zijn voornamelijk peroxiden en persulfaten, gewoonlijk waterstofperoxide (H2O2) en ammoniumpersulfaat [(NH4) 2S2O8], dit zijn sterke oxidatiemiddelen die gemakkelijk ontleden bij verhitting. Ze worden gebruikt bij de polymerisatie en copolymerisatie van vinylradicalen in polycarboxylaat-superweekmakers. De initiator is een essentiële grondstof bij de synthese van waterreducerende middelen. De dosering ervan beïnvloedt de ketenlengte en het molecuulgewicht van de superweekmaker, en een geschikte ketenlengte is noodzakelijk voor de beste prestaties van de superweekmaker.

Omdat zowel waterstofperoxide als ammoniumpersulfaat corrosief zijn, moet de veiligheid tijdens het productieproces worden gewaarborgd terwijl hoogwaardige polycarboxylaat-superweekmakers worden verkregen.

Waterstofperoxide is een zeer explosieve oxidator. Het is niet-ontvlambaar, maar reageert met brandbare materialen, waarbij een grote hoeveelheid warmte en zuurstof vrijkomt, wat brand of explosies kan veroorzaken. Het is het meest stabiel bij een pH van 3.5-4.5, ontleedt gemakkelijk in alkalische oplossingen en kan ontleden bij blootstelling aan sterk licht, vooral kortegolfstraling.

Ammoniumpersulfaat is bijtend en irriterend en kan brandwonden aan het menselijk lichaam veroorzaken. Het kan ontploffen bij blootstelling aan hoge hitte of schokken en vormt explosieve mengsels met reductiemiddelen, organische materialen of brandbare stoffen. Ammoniumpersulfaat kan ook worden gebruikt om waterstofperoxide te produceren. Bij de productie van polycarboxylaat-superweekmakers wordt ammoniumpersulfaat of waterstofperoxide gebruikt als initiatorhulpmiddel om de polymerisatie van kleine monomeren te induceren. Bij laboratoriumtests, voeding en opslag moeten persoonlijke beschermingsmiddelen worden gedragen, waaronder rubberen handschoenen, een chemische veiligheidsbril en corrosiewerende werkkleding om letsel te voorkomen. Als het per ongeluk in contact komt met de huid, moet het onmiddellijk met water worden afgespoeld.

3.2 Kleine monomeren

Bij de productie van polycarboxylaat-superweekmakers worden veel soorten kleine monomeren gebruikt, waarvan acrylzuur en hydroxyethylacrylaat de meest gebruikte zijn. Acrylzuur is de belangrijkste grondstof voor polycarboxylaat-superweekmakers. Het is een snel polymeriserend vinylmonomeer en het eenvoudigste onverzadigde carbonzuur. Als monomeer met een klein molecuul reageert het met grotere monomeren en vormt onder invloed van het ketenoverdrachtsmiddel een kamachtige moleculaire structuur.

Acrylzuur is sterk zuur en corrosief, met zeer reactieve chemische eigenschappen. De damp vormt explosieve mengsels met lucht, die verbranding of explosie kunnen veroorzaken bij blootstelling aan open vuur of hoge hitte. Het reageert heftig met oxidatiemiddelen. Hoge temperaturen kunnen polymerisatiereacties veroorzaken, waarbij een grote hoeveelheid warmte vrijkomt, wat kan leiden tot het scheuren van opslagcontainers en explosie-ongelukken [4].

Hydroxyethylacrylaat kan onder invloed van een katalysator worden bereid uit acrylzuur en ethyleenoxide. De rol ervan in polycarboxylaat-superweekmakers is vergelijkbaar met die van acrylzuur, maar het rechtstreeks gebruiken van acrylzuur kan de productiestappen verminderen, en het is over het algemeen efficiënter voor chemische fabrieken om acrylzuur te kiezen voor een beter economisch rendement.

Beide zijn giftige en bijtende vloeistoffen, die reactieve chemische functionele groepen bevatten. Bij de productie van polycarboxylaat-superweekmakers moeten beschermende maatregelen worden genomen. Specifieke voorzorgsmaatregelen zijn onder meer:

1. Wanneer de concentratie in de lucht de limiet overschrijdt, draag dan een gasmasker; gebruik in noodgevallen een onafhankelijk ademhalingsapparaat voor redding of ontsnapping.
2. Draag een chemische veiligheidsbril.
3. Draag beschermende kleding gemaakt van corrosiebestendige materialen.
4. Draag rubberen handschoenen.
5. Na het werk douchen en omkleden, let op persoonlijke hygiëne.

3.3 Ketenoverdrachtagenten

Thiolen worden gewoonlijk gebruikt als ketenoverdrachtsmiddelen bij de synthese van polycarboxylaat-superweekmakers, zoals mercaptoethanol en mercaptoazijnzuur. Ketenoverdrachtsmiddelen hebben geen significante invloed op de reactiesnelheid van de synthese van polycarboxylaat-superweekmakers, maar regelen de lengte van de polymeerketen en kunnen effectief vrije radicalen overbrengen. Over het algemeen verkort het verhogen van de dosering van het ketenoverdrachtsmiddel de polymeerketen en vermindert de viscositeit.

Zowel mercaptoazijnzuur als mercaptoethanol bevatten thiolgroepen en zijn zeer giftige vloeistoffen met een sterke penetrante geur. Ze kunnen explosies veroorzaken wanneer ze worden blootgesteld aan open vuur of hoge hitte, en giftige zwavelhoudende dampen produceren wanneer ze worden ontbonden door hitte. Ze zijn zeer corrosief. Veiligheidsmaatregelen moeten strikt worden nageleefd, waaronder het dragen van gasmaskers, een veiligheidsbril, zuur- en alkalibestendige rubberen handschoenen en zuurbestendige werkkleding.

1. Contact met de huid: Verontreinigde kleding verwijderen en de huid wassen met veel stromend water.
2. Oogcontact: Til onmiddellijk de oogleden op en spoel gedurende minstens 15 minuten met stromend water of een zoutoplossing; zoek medische hulp.
3. Inademing: Ga naar de frisse lucht en zorg ervoor dat de luchtwegen vrij zijn. Als ademhalen moeilijk is, dien dan zuurstof toe; als de ademhaling stopt, voer dan kunstmatige beademing uit en zoek medische hulp.
4. Inslikken: Veel warm water drinken, braken opwekken en medische hulp inroepen.
5. Brandbestrijdingsmethoden: Gebruik water, mist, droog poeder of zand om de brand te blussen. In geval van lekkage het personeel naar een veilige plaats evacueren.

3.4 Anorganische alkaliën

In het productieproces van polycarboxylaat-superweekmakers worden gewoonlijk anorganische alkaliën gebruikt om de reactie te neutraliseren en te beëindigen. De meest gebruikte anorganische alkali is natriumhydroxide. Vaste natriumhydroxidevlokken, beter bekend als natronloog, zijn de meest gebruikte alkalische grondstoffen in de carbonzuurindustrie.

Natronloog is niet brandbaar, maar geeft een grote hoeveelheid warmte af als het in contact komt met water of waterdamp, waardoor een corrosieve oplossing ontstaat. Het reageert met zuren, waarbij warmte vrijkomt. Het is zeer corrosief en sterk irriterend. Het stof of de dampen ervan kunnen de ogen en de luchtwegen irriteren, het neustussenschot aantasten en brandwonden veroorzaken bij direct contact met de huid en ogen. Accidentele inname kan brandwonden in het spijsverteringskanaal, slijmvlieserosie, bloedingen en shock veroorzaken.

Werknemers moeten beschermende kleding, handschoenen, een veiligheidsbril of maskers dragen voordat ze met hun werk beginnen. De fabriek moet zorgen voor veilige douche- en oogwasfaciliteiten. Als het in de ogen komt, spoel dan onmiddellijk gedurende 15 minuten met water of zoutoplossing en breng vervolgens 2% novocaïne aan. Zoek in ernstige gevallen medische hulp.