Кіріспе

Химиялық қосылыс

|Section3 =
|Section7 = Chembox Қауіптері
|ExternalSDS = MSDS
|MainHazards = жанғыш, уытты, күдікті канцероген
|FlashPtC = 31
|NFPA F = 3
|NFPA H = 2
|NFPA R = 2
|GHSPictograms =
|GHSSignalWord = Қауіп
|HPhrases =
|PPhrases =
|PEL = TWA 100 ppm C 200 ppm 600 ppm (кәдімгі 3 сағат ішіндегі 5 минуттық ең жоғары шегі)
|ExploLimits = 0.9–6.8%
|REL = TWA 50 ppm (215 мг/м3) ST 100 ppm (425 мг/м3) 2018 жылға қарай шамамен 35 миллион тоннаға дейін өседі.

Табиғи пайда болуы

Стирол атауы, көбінесе саудада стиракс деп сатылатын, Altingiaceae тұқымдасына жататын Liquidambar ағаштарының шайырынан шыққан. Стирол кейбір өсімдіктер мен тағамдарда (қорық, кофе дәндері, бальзам ағаштары және жержаңғақ) шамалы мөлшерде табиғи түрде кездеседі, сонымен қатар тас көмірде де табылады.

Тарих

1839 жылы неміс дәріханашысы Эдуард Саймон американдық тәтті шағаның (Liquidambar styraciflua) смоласынан (сторакс немесе стиракс деп аталады) ұшпа сұйықтықты бөліп алды. Ол бұл сұйықтықты "стирол" деп атады (қазір стирен деп аталады). Ол сондай-ақ стирол ауаға, жарыққа немесе жылуға ұшырағанда, біртіндеп қатты, резеңке тәрізді затқа айналатынын байқады, оны "стирол оксиді" деп атады. 1845 жылы неміс химигі Август Вильгельм фон Хофман және оның шәкірті Джон Баддл Блайт стиреннің эмпирикалық формуласын анықтады: C8H8. Олар сонымен қатар Саймонның "стирол оксидін" – оны "метастирол" деп атады – стиренмен бірдей эмпирикалық формулаға ие екенін анықтады. Бұған қоса, олар "метастирол" құрғақ дистилляциялау арқылы стирен алуға болатынын анықтады. 1865 жылы неміс химигі Эмиль Эрленмайер стирен димерлене алатынын тапты, ал 1866 жылы француз химигі Марселин Бертело "метастирол" стиреннің полимері (яғни полистирол) екенін мәлімдеді. Осы уақытта басқа химиктер де стеракстың тағы бір құрамын – қышқыл қышқылын зерттеді. Олар қышқыл қышқылын карбоксилдеу арқылы "синамен" (немесе "синамол") деп аталатын затты алуға болатынын анықтады, ол стиренге ұқсас болды. 1845 жылы француз химигі Эмиль Копп екі қосылыстың бірдей екенін болжады, ал 1866 жылы Эрленмайер "синамол" және стиреннің екеуі де винилбензол болуы мүмкін екенін айтты. Дегенмен, қышқыл қышқылынан алынған стирен, стеракс смоласын дистилляциялау арқылы алынған стиренден өзгеше болды: соңғысы оптикалық белсенділікке ие болды. Ақырында, 1876 жылы голланд химигі ван 'т Хофф бұл екіұштылықты шешті: стеракс смоласын дистилляциялау арқылы алынған стиреннің оптикалық белсенділігі ластанушы заттардың болуына байланысты еді.

Этилбензолдан жасалған

Стиреннің көп бөлігі этилбензолдан өндіріледі, ал әлемде өндірілетін этилбензолдың дерлік барлығы стирен өндірісі үшін қолданылады. Сондықтан, екі өндіріс процесі көбінесе тығыз байланысты. Этилбензол бензол мен этен арасындағы Фридель-Крафтс реакциясы арқылы өндіріледі; бастапқыда алюминий хлориді катализатор ретінде пайдаланылған, бірақ қазіргі заманғы өндірісте оның орнына цеолиттер қолданылады.

Сусыздану арқылы

Стиреннің шамамен 80% этилбензолды дегидрогендеу арқылы өндіріледі. Бұл темір(III) оксиді катализаторының үстінде 600°C дейін қыздырылған су буын қолдану арқылы жүзеге асырылады. Реакция жоғары эндотермиялық және қайтымды, әдеттегі өнімділігі 88–94% құрайды. Шикі этилбензол/стирен қоспасы кейін дистилляция арқылы тазартылады. Екі қосылыстың қайнау температурасының айырмашылығы бөлме температурасында 9°C ғана болғандықтан, бірнеше дистилляция бағаналарын қолдану қажет. Бұл энергияны көп жұмсауды талап етеді және стиролдың жылу әсерінен полимерленуге бейімділігімен күрделенеді, сондықтан жүйеге полимерленуге тоқтау беруші затты үнемі қосу қажет.

Этилбензол гидропероксиді арқылы

Стиренді стирен мономері / пропилен оксиді үшін POSM (Lyondell Chemical Company) немесе SM/PO (Shell) деп аталатын процесс арқылы да коммерциялық түрде қосымша өндіреді. Бұл процесте этилбензол оттегімен өңделіп, этилбензол гидропероксиді түзіледі. Бұл гидропероксид пропиленді пропилен оксидіне тотықтыру үшін пайдаланылады, ол да қоса өнім ретінде алынады. Қалған 1-фенилэтанол сусыздандырылып, стиренге айналдырылады.

Пиролизбензинді экстракциялау

Пиролиз бензинінен бөліп алу шектеулі көлемде жүзеге асырылады. Exelus Inc. компаниясы бұл процесті 400–425 °C температурада және атмосфералық қысымда, компоненттерді арнайы цеолиттік катализатордан өткізу арқылы, коммерциялық тұрғыдан тиімді селективтілікпен жасағандарын мәлімдейді. Стирол мен этилбензолдың шамамен 9:1 арақатынасындағы қоспасы алынады, ал стиролдың жалпы шығымы 60%-дан аспайды.

Бензолдан және этаннан

Стиренді өндірудің тағы бір жолы – бензол мен этанның өзара әрекеттесуі. Бұл процесті Snamprogetti және Dow компаниялары дамытуда. Этан, этилбензолмен бірге, стирол мен этиленді бір уақытта өндіре алатын катализатор бар дегидрогендеу реакторына жіберіледі. Дегидрогендеу өнімдері салқындатылып, бөлінеді, ал этилен ағыны алкилдеу бөліміне қайта жіберіледі. Бұл процестің мақсаты – этан мен бензолдан стирол өндіруді дамытуға жасалған бұрынғы әрекеттердегі кемшіліктерді жою, мысалы, ароматтарды тиімсіз қалпына келтіру, ауыр фракциялар мен шайырдың көп мөлшерде түзілуі, сондай-ақ сутегі мен этанды тиімсіз бөлу. Процесті дамыту жұмыстары жалғасуда.

Полимерлеу

Винил тобының болуы стиролдың полимерленуіне мүмкіндік береді. Коммерциялық тұрғыдан маңызды өнімдерге полистирол, акрилонитрилбутадиенстирол (ABS), стиролбутадиен (SBR) каучугі, стиролбутадиен латексі, SIS (стирол-изопрен-стирол), SEBS (стирол-этилен/бутилен-стирол), стирол-дивинилбензол (S DVB), стирол-акрилонитрил шайыры (SAN) және шайырлар мен термостойы қосылыстарда қолданылатын қанықпаған полиэстерлер кіреді. Бұл материалдар резеңке, пластик, оқшаулау материалдары, шыны талшық, құбырлар, автомобильдер мен қайықтардың бөліктері, тағам контейнерлері және кілем төсемелері үшін қолданылады.

Автополимерлеу

Сұйық немесе газ күйінде таза стирол сыртқы бастамашылардың қажеті болмастан өздігінен полистиролға полимерленеді. Бұл автополимерлендіру деп аталады. 100 °C температурада ол сағатына шамамен 2% жылдамдықпен автополимерленеді, ал температура жоғарылаған сайын одан да жылдам. 1999 және 2000 жылдары «Филипс Петролеум» компаниясында болған жарылыстар және 2020 жылы Вишакапатнамдағы газ ағынына себеп болған стирол резервуарларының қызып кетуі бірнеше адамның қаза болуына әкелді. Автополимерлендіру реакциясын полимерлендіруге тоқтау берушілерді үнемі қосу арқылы ғана бақылауда ұстауға болады.

Денсаулыққа әсері

Бірнеше дереккөздерге сәйкес, стирол, әсіресе көзге тигенде, сондай-ақ теріге тигенде, жұтқанда және дем алғанда "белгілі канцероген" ретінде қарастырылады. Адам организмінде стирол негізінен цитохром P450 арқылы тотығу нәтижесінде стирол оксидіне айналады. Стирол оксиді улы, мутагенді және, мүмкін, канцерогенді деп есептеледі. Кейін стирол оксиді ішкі ортада (in vivo) эпоксид гидролаза ферментімен стирол гликоліне гидролизденеді. АҚШ Қоршаған ортаны қорғау агенттігі (EPA) стиролды "асқазан-ішек жолы, бүйрек және тыныс алу жүйесі және басқа да органдарға әсер ететін күдікті улағыш зат" деп сипаттады. 2011 жылдың 10 маусымында АҚШ Ұлттық токсикологиялық бағдарламасы стиролды "адам үшін канцероген болуы мүмкін" деп белгіледі. Дегенмен, STATS авторы ғылыми әдебиеттерге жасалған шолуды сипаттап, "Қолда бар эпидемиологиялық деректер стиролға байланысты әсер мен адам организміндегі кез келген түрдегі қатерлі ісік арасындағы себеп-салдарлық байланысты растамайды" деген қорытындыға келді. Осыған қарамастан, Даниялық зерттеушілер стиролға кәсіби жолмен ұшырау мен қатерлі ісік арасындағы байланысты зерттеу жүргізді. Олар: "Нәтижелер компанияға негізделген бағалау екенін ескере отырып, сақтықпен қарастырылуы керек, бірақ темірбетон пластик өнеркәсібінде, негізінен стиролға байланысты, жүйке жүйесінің дегенеративтік бұзылулары мен бүйрек безінің қатерлі ісігі арасындағы ықтимал байланысқа назар аудару қажет" деп қорытындылады. 2012 жылы Данияның EPA-сы стирол туралы деректер стиролдың қатерлі ісік тудыруына қатысты алаңдаушылықты растамайды деген шешімге келді. АҚШ EPA-сы стиролды қатерлі ісікке жатқызу жүйесін құрмаған, бірақ ол олардың Интегралды тәуекел туралы ақпараттық жүйесінің (IRIS) бағдарламасының пәні болды. АҚШ Денсаулық сақтау және әлеуметтік қызметтер департаментінің Ұлттық токсикологиялық бағдарламасы стиролдың "адам үшін канцероген болуы мүмкін" екенін анықтады. Әртүрлі реттеуші органдар стиролды әртүрлі жағдайларда мүмкін немесе потенциалды адам канцерогені ретінде қарастырады. Халықаралық қатерлі ісіктерді зерттеу агенттігі стиролды "адам үшін, ықтимал канцероген" деп санайды. Стиролдың нейротоксикалық қасиеттері де зерттелді, соның салдарынан көруге (бірақ кейінгі зерттеуде қайталанбады) және есту қабілетіне әсер ететін эффекттер анықталды. Егешқұйрықтардағы зерттеулер қайшы нәтижелер берді.