Probe into effect of the initiator on the thermal runaway hazards of methyl methacrylate bulk polymerization

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作者
Xiaohua Cui,Xuefeng Gui,Jiwen Hu,Ziyang Gong,Renjie Zhou,Daguang He,Shudong Lin,Yonglu Dong,Yuanyuan Tu
出处
期刊:Journal of Loss Prevention in The Process Industries [Elsevier BV]
卷期号:83: 105074-105074 被引量:9
标识
DOI:10.1016/j.jlp.2023.105074
摘要

The bulk polymerization of methyl methacrylate (MMA) is of great importance in chemical industry, but the polymerization process is highly hazardous, and few reports have focused on the effect of initiators on its thermal hazards. In this work, to thoroughly explore the thermal hazard characteristics, the runaway behavior of MMA bulk polymerization is investigated by a combination of thermodynamics experimental and kinetics theoretical methods. The results indicate that the presence of initiator exhibits an undesirable thermal hazard to the MMA bulk polymerization, and its exothermic behavior is also greatly influenced by the type and concentration of initiator. For azobisisoheptanenitrile (ABVN), azodiisobutyronitrile (AIBN) and dibenzoyl peroxide (BPO) initiators as examples, the AIBN-initiated reaction has the shortest adiabatic induction period (39.51 min), whereas the BPO-initiated polymerization exhibits the strongest maximum temperature-rising rate and maximum pressure-rising rate. Under adiabatic runaway, the temperature and pressure change significantly with increasing AIBN concentration, revealing a great potential risk of thermal runaway. Kinetic parameters are calculated to further understand the thermal runaway mechanisms, showing a strong agreement with the adiabatic experimental data. Finally, based on the cooling failure scenario, severity grading is determined by the evaluation criteria. The current work provides extensive data as a reference and guidance for the process design and optimization of MMA bulk polymerization from the perspective of safety.
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