Стирол представляет собой бесцветную или желтую жидкость со сладким и резким запахом. Впервые был выделен из смолы под названием storax, полученной из коры восточного дерева (Liquidambar orientalis).
Историческая справка
В 1839 году немецкий аптекарь Эдуард Симон получил стирол путем дистилляции из storax и назвал его стиролом. Саймон наблюдал, как после хранения он затвердел в эластичное вещество, и полагал, что оно окислилось до оксида стирола. Последующий анализ показал, что твердое вещество не содержало кислорода и было переименовано в метастирол. Это был первый описанный химический опыт процесса полимеризации.
В 1845 году английский химик Джон Блит и немецкий химик Август Вильгельм фон Хофманн наблюдали как стирол превращался в полистирол под действием солнечного света и поняли, что стирол можно полимеризовать в полистирол путем нагревания при отсутствии кислорода. Потребовалось еще 70 лет, чтобы полимеризация стирола была подробно описана Германом Штаудингером в 1920-х годах. Это заложило основу для индустрии коммерческого полистирола, которая начала активно развиваться в 1930-х годах.
В начале 1940-х годов началась разработка пенополистирола. Пенополистирол был случайно обнаружен Рэем Макинтайром, инженером-химиком компании Dow в 1944 году. Макинтайр пытался создать искусственный каучук для электроизоляции. При сочетании изобутена с полистиролом, изобутен образовывал пузырьки в стироле, что приводило к легкой ячеистой структуре. Dow зарегистрировала торговую марку «Пенополистирол» в 1954 году, но теперь это название используется в основном для пенопластовой изоляции. Мировая потребность в мономере стироле составляет около 25 миллионов тонн.
Химические свойства
Стирол получают при алкилировании бензола этиленом. Мономер стирола широко используется в производстве промежуточных химических продуктов, компонентов наполнителей, пластмасс, смол и стабилизаторов.
Физические свойства
Стирол (мономер) представляет собой вязкую легковоспламеняющуюся жидкость, которая легко испаряется и легко полимеризуется в полистирол, если не добавить стабилизатор.
Средняя пороговая концентрация запаха и самая низкая концентрация, при которой можно почувствовать запах, составляли при 40 С 65 и 37 мкг / л соответственно. При 25 C самая низкая концентрация, при которой определялся запах, составляет 94 мкг / л.
Стабильность
Материал стабилен, но может полимеризоваться под воздействием света. Обычно поставляется с растворенным ингибитором. Вещества, которых следует избегать, включают сильные кислоты, хлорид алюминия, сильные окислители, медь, медные сплавы, соли металлов, катализаторы полимеризации.
Использование
Стирол имеет множество применений. Твердый и прозрачный гомополимер используется для изготовления пластиковой столовой посуды, футляров для CD / DVD и пластмассовых моделей. Наиболее распространенные формы полистирола — это пенополистирол (EPS) и экструдированный пенополистирол (XEPS). EPS производится с использованием смеси шариков полистирола, пентана и вспенивателя. Смесь нагревают паром, в результате чего шарики расширяются в 10-100 раз по сравнению с их первоначальным объемом по мере испарения пентана. После этого смесь вводится в вакуумную форму, где тепло и частичный вакуум вызывают ее дальнейшее расширение. EPS можно придать самые разные формы.
Экструдированный пенополистирол получается при смешивании кристаллов с добавками и вспенивателями в экструдере, где смесь нагревается под давлением до состояния расплава пластика. Экструдированный пенополистирол нельзя формовать, он производится в листах. Когда-то хлорфторуглероды (CFC) были предпочтительными вспенивающими агентами, используемыми для производства пенополистиролов, но они были заменены гидрохлорфторуглеродами из-за опасений по поводу воздействия CFC на озоновый слой.
Полистирол используется в качестве сополимера с рядом других материалов. Примерами сополимеров являются акрилонитрил-бутадиен-стирол, стирол-акрилонитрил и стирол-бутадиеновый каучук. Полистирол используется в красках, покрытиях, клеях и смолах.
Полимеры и сополимеры стирола широко используются в производстве полистирольных пластиков, полиэфиров, защитных покрытий, смол и синтетического каучука (стирол-бутадиеновый каучук).
Стирол используется во многих отраслях промышленности, особенно в производстве армированных пластиков (например, лодок из стекловолокна), и широко используется для изготовления пластмасс, резины, упаковочных материалов, изоляции зданий, пластиковых труб, пищевых контейнеров.
Угроза здоровью
Как и все ароматические углеводороды, стирол вызывает раздражение кожи, глаз и слизистых оболочек, а в высоких концентрациях является наркотическим средством. Воздействие его паров может вызвать сонливость, тошноту, головную боль, утомляемость и головокружение. Вдыхание 10 000 ppm в течение 30-60 минут может быть смертельным для человека.
Поглощение стирола при вдыхании является основным путем абсорбции в организм, где он может накапливаться из-за высокой растворимости в жирах.
Стирол дал положительный результат в исследовании мутагенности. Канцерогенность стирола для человека неизвестна. Доказательства канцерогенности как мономера, так и полимера для животных ограничены.
Контактная аллергия
Присутствие стирола в упакованных пищевых продуктах в первую очередь связано с выщелачиванием мономера из полистирольных контейнеров. Полистирол (ПС) широко используется в производстве материалов, контактирующих с пищевыми продуктами, таких как лотки для мяса, печенья и конфет, одноразовые тарелки, стаканчики и т.д. Около 50% потребления ПС приходится на упаковку пищевых продуктов и предметов общественного питания. В процессе производства мономер стирола может окклюзироваться в продуктах из полистирола и мигрировать из этих материалов в пищу. Скорость миграции мономера стирола из контейнеров из полистирола зависит главным образом от липофильности продукта, площади поверхности контейнера на единицу объема продукта, продолжительности контакта и температуры продукта.
Стирол был обнаружен в 24 материалах, контактирующих с пищевыми продуктами, из различных категорий (экструдированный пенополистирол, вспенивающийся полистирол, высокопрочный полистирол) в концентрациях от 9,3 до 3100 мг / кг, при средней концентрации 340 мг / кг. Кроме того, были обнаружены димеры и тримеры стирола, которые также являются остаточными материалами, образующимися в процессе полимеризации.
Стирол был обнаружен в различных пищевых продуктах, таких как йогурт, круассаны, печенье, сырая курица и сырая говядина, контактировавших с упаковкой из полистирола (противни для мяса, подносы для печенья и подносы для шоколадных конфет) в концентрациях от 2,6 нг / г в сырой курице до 163 нг / г в сэндвич-печенье.
Профиль безопасности
Подтвержденный канцероген. Яд при приеме внутрь и внутривенном введении. Умеренно токсичен при внутрибрюшинном введении и при вдыхании. Может вызывать раздражение и сильный зуд глаз при концентрации 200 ppm, слезотечение и серьезные травмы глаз.
Условия хранения
Высокая опасность возгорания при воздействии пламени, тепла или окислителей. Взрывоопасен в виде пара при воздействии тепла или пламени. Реагирует с кислородом при температуре выше 40 C с образованием термочувствительной взрывоопасной перекиси. Интенсивно Реагирует с хлорсульфоновой кислотой, серной кислотой, хлором, хлоридом железа (IⅡ) (выше 50 C).
