استایرن منومر چیست و از کاربردهای آن چه می دانید؟

استایرن منومر (Styrene monomer) یک ترکیب آلی با فرمول شیمیایی C6H5CH = CH2 و یکی از مشتقات بنزن است. استایرن منومر یا منومر استایرن یک مایع روغنی بی رنگ است اگرچه نمونه های کهنه می توانند مایل به زرد باشند. این ترکیب به راحتی تبخیر می شود و بوی شیرینی دارد ، هرچند در غلظت های زیاد بوی مطبوع کمتری دارند.

استایرن پیش ماده پلی استایرن و چندین کوپلیمر دیگر است. در سال ۲۰۱۰ تقریباً ۲۵ میلیون تن استایرن تولید شد و این مقدار در سال ۲۰۱۸ به حدود ۳۵ میلیون تن افزایش یافته است.

استایرن به طور طبیعی در مقادیر کم در برخی گیاهان ، غذاها و همچنین دارچین ، دانه های قهوه ، درختان حنا و بادام زمینی وجود دارد و همچنین در قطران ذغال سنگ نیز یافت می شود. در ادامه در نشریه جهان شیمی فیزیک توضیحات بیشتری در این رابطه ارائه می شود.

کاربردهای استایرن منومر در صنایع

استایرن سنتتیک ماده اولیه مهمی در صنعت است زیرا یک ترکیب شیمیایی اولیه برای ایجاد بسیاری از پلاستیک های همه کاره و لاستیک های مصنوعی با ویژگیهای  مفید از جمله قدرت ، دوام ، راحتی ، وزن سبک ، ایمنی و بهره وری انرژی است.

مونومر استایرن به طور معمول به پلت تبدیل شده و یا پلیمری می شود که می تواند گرم شود ، ذوب شود و به صورت قطعات پلاستیکی درآید.

تقریباً همه افراد هر روز به نوعی با محصولات پایه استایرن مواجه می شوند. مواد ساخته شده با استایرن را می توان در بسیاری از موارد آشنا از جمله ظروف غذا و نوشیدنی ، بسته بندی ها ، لاستیک ها ، عایق های ساختمان ، پشتی فرشی ، رایانه ها و کامپوزیت های فایبرگلاس تقویت شده مانند بدنه قایق ، تخته های موج دار و میزهای آشپزخانه یافت.

بیشتر منومراستایرن در تولید پلی استایرن برای مواردی مانند وسایل پزشکی ، لوازم خانگی ، لیوان های نوشیدنی ، ظروف غذا و آسترهای درب یخچال استفاده می شود.

روش های صنعتی تولید استایرن منومر

اکثریت قریب به اتفاق استایرن از اتیل بنزن تولید می شود و تقریباً تمام اتیل بنزن تولید شده در سراسر جهان برای تولید استایرن در نظر گرفته شده است. اتیل بنزن از طریق واکنش فریدل- کرافتس بین بنزن و اتیلن تولید می شود. در ابتدا در این واکنش از کلرید آلومینیوم به عنوان کاتالیزور استفاده می شد  اما در تولید مدرن این ماده با زئولیت جایگزین شده است. سایر روش های تولید منومر استایرن شامل موارد زیر است:

از طریق دهیدروژناسیون

حدود ۸۰٪ استایرن از دهیدروژناسیون اتیل بنزن تولید می شود. این واکنش با استفاده از بخار بیش از حد گرم شده (تا ۶۰۰ درجه سانتی گراد) بر روی کاتالیزور اکسید آهن (III) حاصل می شود. واکنش بسیار گرمازا و برگشت پذیر بوده و بازدهی آن ۸۸-۹۴٪ است.

از طریق هیدروپراکسید اتیل بنزن

استایرن همچنین در فرآیندی به نام POSM  یا SM/PO  به عنوان محصول فرعی  استایرن مونومر / اکسید پروپیلن به صورت تجاری تولید می شود. در این فرآیند ، اتیل بنزن با اکسیژن تیمار می شود تا هیدروپراکسید اتیل بنزن تشکیل شود. سپس این هیدروپراکسید برای اکسید کردن پروپیلن به اکسید پروپیلن استفاده می شود که به عنوان محصول مشترک بازیابی می شود.

از واکنش تولوئن و متانول

استایرن را می توان از تولوئن و متانول تولید کرد که مواد اولیه ارزان تری نسبت به محصولات معمولی هستند. در این واکنش مخلوطی از استایرن و اتیل بنزن با نسبت ۹: ۱ بدست می آید که بازدهی استایرن بیش از ۶۰٪ است.

از واکنش بنزن و اتان

مسیر دیگر تولید استایرن شامل واکنش بنزن و اتان است. اتان همراه با اتیل بنزن به یک راکتور دهیدروژناسیون با کاتالیزوری که توانایی تولید همزمان استایرن و اتیلن را دارد، وارد می شود. پساب دهیدروژناسیون خنک و جدا شده و جریان اتیلن در واحد آلکیله بازیافت می شود.

ایمنی و خطرات استایرن منومر

استایرن بدون نیاز به آغازگرهای خارجی ، خود به خود به پلی استایرن پلیمری می شود. این واکنش به عنوان اتوپلیمریزاسیون شناخته می شود و در دمای محیط و بالاتر اتفاق خواهد افتاد. در دمای ۱۰۰ درجه سانتی گراد با سرعت تقریبا ۲% در ساعت این ترکیب پلیمری خواهد شد و در دمای بالاتر سرعت واکنش بیشتر است.

واکنش پلیمریزاسیون گرمازا است  بنابراین ، خطر واقعی آتش سوزی و انفجار است. واکنش اتوپلیمریزاسیون را فقط می توان با افزودن مداوم بازدارنده های پلیمریزاسیون کنترل کرد.

ایمنی استایرن بیش از ۵۰ سال ارزیابی شده است و مطالعات گسترده ایمنی و بهداشتی توسط تولید کنندگان ، دانشگاهیان و سازمان های دولتی به این نتیجه رسیده اند که پلاستیک های پایه استایرن برای استفاده مصرف کننده بی خطر هستند.

در حقیقت شواهد نشان می دهد که استایرن در مقادیری که مردم با آن سر و کار دارند چه در محل کار ، چه به عنوان مصرف کننده و چه در زندگی روزمره مضر نیست . این نتیجه گیری توسط بسیاری از گروه های معتبر بین المللی و سازمان های نظارتی ، از جمله اتحادیه اروپا ، مرکز تجزیه و تحلیل خطر هاروارد ، FDA ایالات متحده و بهداشت / محیط زیست کانادا پشتیبانی شده است.