Akselerant - Accelerant
Akseleranter er stoffer som kan binde, blande eller forstyrre et annet stoff og forårsake en økning i hastigheten til en naturlig eller kunstig kjemisk prosess. Akseleranter spiller en viktig rolle i kjemi - de fleste kjemiske reaksjoner kan skyndes med en akselerant. Akseleranter endrer en kjemisk binding, fremskynder en kjemisk prosess eller bringer organismer tilbake til homeostase . Akseleranter er ikke nødvendigvis katalysatorer, da de kan konsumeres av prosessen.
Brann
I brannbeskyttelse brukes begrepet akselerant veldig bredt for å inkludere ethvert stoff eller blanding som "akselererer" utviklingen av brann for å begå brannstiftelse . Kjemikere skiller en akselerant fra et drivstoff; vilkårene er ikke, i den virkelige betydning av kjemisk vitenskap, utskiftbare. Noen brannetterforskere bruker betegnelsen "akselerant" for å bety ethvert stoff som initierer og fremmer en brann uten å skille mellom en akselerant og et drivstoff. For en kjemisk ingeniør betraktes ikke "bensin" i det hele tatt som et "akselerasjonsmiddel". det er mer nøyaktig betraktet som et "drivstoff".
En brann er en selvbærende, eksoterm oksidasjonsreaksjon som avgir varme og lys. Når en brann akselereres med en ekte akselerant som oksygenholdige væsker og gasser (som NO
2 ) det kan produsere mer varme, forbruke de faktiske drivstoffene raskere og øke spredningen av brannen. Branner som involverer flytende akseleranter, som bensin, brenner raskere, men ved samme temperatur som branner som involverer vanlig drivstoff.
Brannetterforskning
Indikatorer for en brann eller brannstiftelse kan føre til at brannetterforskere ser etter tilstedeværelsen av drivstoffspor i brannrester. Brennende forbindelser og væsker kan etterlate bevis for tilstedeværelse og bruk. Drivstoff som er tilstede i områder de vanligvis ikke finnes i, kan indikere en brann eller brannstiftelse. Etterforskere bruker ofte spesielle hunder kjent som "hjelm med påvisning av akselerant" som er opplært til å lukte antennelige væsker. Godt trente hunder kan finne områder som etterforskeren kan samle prøver på. Brannrester sendt til rettsmedisinske laboratorier bruker sensitive analytiske instrumenter med GC-MS- evner for rettsmedisinsk kjemisk analyse .
Typer
Mange såkalte akseleratorer er hydrokarbon -baserte brennstoffer , noen ganger mer realistisk referert til som petroleumdestillater : bensin , diesel , parafin , terpentin , butan , og diverse andre brennbare løsningsmidler . Disse akselerantene er også kjent som antennelige væsker. Ignitable væsker kan etterlate uregelmessige mønstre på overflaten av et gulv. Disse uregelmessige forbrenningsmønstrene kan indikere tilstedeværelsen av en antennelig væske i en brann og kan indikere brannets opprinnelsessted. Vær imidlertid oppmerksom på at uregelmessige mønstre kan bli funnet i branner uten akselerasjonsmiddel. Dette gjelder spesielt i tilfeller av full rominnblanding.
Egenskapene til noen antennelige væsker gjør dem til farlig drivstoff. Mange antennelige væsker har høyt damptrykk , lave flammepunkter og et relativt bredt område mellom deres øvre og nedre eksplosjonsgrense . Dette gjør at antennelige væsker lett kan antennes , og når de blandes i et riktig luft-drivstoff-forhold , eksploderer de lett. Mange brannstiftere som bruker sjenerøse mengder bensin, har blitt alvorlig brent eller drept og antent ilden deres.
Tilgjengelige brennbare stoffer
Vanlige husholdningsartikler og gjenstander kan akselerere en brann. Flett og skum har høye forhold mellom overflate og masse og gunstige kjemiske sammensetninger og brenner dermed lett og lett. Brannmenn bruker noen ganger store mengder tilgjengelig brennbart materiale i stedet for antennelige væsker i forsøk på å prøve å unngå påvisning. Bruk av store drivstoffbelastninger kan øke graden av brannvekst, samt spre brannen over et større område, og dermed øke mengden brannskader. Upassende mengder og typer drivstoff i et bestemt område kan indikere brannstiftelse . Hvorvidt tilgjengelige brennbare materialer utgjør et akselerasjonsmiddel, avhenger av intensjonen til den personen som er ansvarlig for deres bruk.
Gummivulkanisering
Bruken av akseleratorer og aktivatorer senker aktiveringsenergien til vulkaniseringsreaksjonen til 80-125kJ / mol fra 210kJ / mol, noe som er nødvendig hvis vi bruker svovel alene. Akseleratorer og aktivatorer knekker svovelkjeder. Akselererte svovelvulkaniseringssystemer krever bare 5-15 svovelatomer per tverrbinding sammenlignet med 40-45 S atomer / tverrbinding for en ikke-akselerert svovelvulkanisering. Det er mange akseleratorer tilgjengelig for vulkanisering av gummi. Det er fordi det finnes et bredt utvalg av gummiartikler på markedet med et bredt utvalg av egenskaper. For eksempel i et bildekk alene kan det allerede være opptil åtte forskjellige gummiblandinger, hver med spesifikke egenskaper. For eksempel består slitebanen i et typisk personbildekk av en blanding av SBR ( styren-butadiengummi ) og BR ( butadiengummi ). Denne gummien skal ha høy slitestyrke og høyt grep på både tørre og våte veier. Sideveggen på dekket skal ha høy fleksibilitet, noe som betyr at det skal motstå mange bøyninger under dekkløpet uten å sprekke. Den består normalt av en blanding av naturgummi og butadiengummi . Inne i dekket er det en gummiblanding med som hovedfunksjon vedheftet mellom gummi og stålledningen på beltet. Den består vanligvis av naturgummi med et veldig høyt svovelnivå (opptil 8 phr) for å få en relativt stiv gummi, med svovel som fremmer vedheftet med stålledningen. Grunnlaget for dekket dannes av kadaveret, vanligvis en blanding av NR ( naturgummi ), SBR og BR. Den skal ha en veldig god vedheft til polyestersnoren, brukt som forsterkning. Og innersiden av dekket er dannet av innerforingen, som normalt består av halogenert butylgummi (IIR). For alle disse forbindelsene med forskjellige egenskaper, må forskjellige akseleratorer og blandinger av akseleratorer brukes for å oppnå de nødvendige egenskapene. En vulkaniseringsakselerator brukes vanligvis i kombinasjon med svovel som tverrbinderen , og med sinkoksid og stearinsyre som aktivatorer. Andre tilsetningsstoffer kan også tilsettes, men for tverrbindingsreaksjonen er de som er nevnt ovenfor de viktigste. De forskjellige typer gummi som brukes i de forskjellige dekkforbindelsene har forskjellige vulkaniseringsegenskaper , som herdehastighet (herding er tverrbindingsreaksjonen) og omfanget av herding (antall tverrbindinger). Et typisk personbilsdekk vulkaniseres i 10 minutter ved 170 ° C. Mange akseleratorer og forskjellige blandinger derav blir vanligvis brukt for å sikre vulkaniseringen av alle komponentforbindelsene har fullført i løpet av 10 minutters prosess.
Klassifisering
Det er to hovedklasser av vulkaniseringsakseleratorer, primærakseleratorer og sekundærakseleratorer eller ultraakseleratorer.
Hoved
Av de viktigste akseleratorene er hovedgruppen som brukes i dekkproduksjon dannet av sulfenamider . Disse produseres ved en oksidativ koblingsreaksjon av merkapto-benzthiazol (ellers kalt merkaptobenzotiazol) (MBT) med et primært amin som cykloheksylamin eller tert-butylamin . Sekundære aminer som dicykloheksylamin kan også brukes, men resulterer i mye langsommere akseleratorer. En slik langsom akselerator er nødvendig i stålledningens vedheftingsforbindelse som er nevnt ovenfor, fordi det kreves langsom herding for optimal vedhefting. En annen viktig gruppe primære akseleratorer er dannet av tiazolene . De to hovedproduktene er merkaptobenzotiazol (MBT) og merkaptobenzotiazoldisulfid (MBTS), et produkt dannet ved oksidativ kobling av to MBT-molekyler. Tiazolene brukes til vulkanisering av tykke artikler, og som basisk akselerator i EPDM- forbindelser ( etylen-propylen-dien-gummi ), i kombinasjon med blandinger av ultra-akseleratorer.
Ved vulkanisering av neopren eller polykloroprengummi (CR-gummi) styres valget av akselerator av forskjellige regler enn andre diengummier. De fleste vanlig brukte akseleratorer er problematiske når CR-gummi herdes, og den viktigste akseleratoren har vist seg å være etylentiourea (ETU), som, selv om den er en utmerket og bevist akselerator for polykloropren, har blitt klassifisert som reprotoksisk . Den europeiske gummiindustrien har startet et forskningsprosjekt SafeRubber for å utvikle et tryggere alternativ til bruk av ETU.
Sekundær
Av sekundær- eller ultraakseleratorene er hovedkategoriene thiuramer og ditiokarbamater . Ved vulkanisering av dekkforbindelser brukes de som et lite tilskudd til sulfenamider for å øke hastigheten og tilstanden til herding. De har en veldig rask vulkaniseringshastighet, og ved siden av boostere i dekkforbindelser blir de brukt som hovedakselerator i EPDM-forbindelser og i latexforbindelser. EPDM-forbindelser har mye mindre herdesteder enn naturgummi eller SBR, og trenger derfor et raskt vulkaniseringssystem for å ha tilstrekkelig herdehastighet. Latex herdes ved relativt lav temperatur (100-120 ° C) og trenger derfor en iboende rask akselerator. De viktigste tiuramene som brukes er TMTD ( tetrametyltiuram-disulfid ) og TETD ( tetraetyl- tiuram- disulfid ). De produseres ved reaksjonen mellom dimetylamin eller dietylamin og karbondisulfid . De viktigste ditiokarbamatene er sinksaltene ZDEC (sink diethyldithiocarbamate) og ZDBC (sink dibutyldithiocarbamate).
Sement og betong akseleranter
Sementakseleratorer er tilgjengelige som blandinger for bruk i betong , mørtel , gjengivelse og avstøpning. Tilsetningen av en akselerator gir raskere innstillingstid og dermed starter herdetiden tidligere. Dette gjør at betong kan plasseres om vinteren med redusert risiko for frostskader. Betong blir skadet hvis det ikke når en styrke på 3,4 MPa (500 pund per kvadrattomme) før det fryses. Typiske kjemikalier som brukes for akselerasjon i dag er kalsiumnitrat (Ca (NO 3 ) 2 ), kalsiumformiat (Ca (HCOO) 2 ) og natriumnitrat (NaNO 3 ).
Se også
Referanser
- Natural Rubber Science and Technology , redaktør: AD Roberts, Oxford University Press, Oxford 1988
- A Pocket Guide to Accelerant Evidence Collection , 2. utgave, (1999)
- palimpsest.stanford.edu