Стирол представляет собой сочетание непредельного углеводорода с ароматическим. С одной стороны это как бы производное этилена, в молекуле которого один атом водорода замещен ароматическим радикалом фенилом -С₆Н₅, а с другой стороны это производное бензола, в ароматическом кольце которого атом водорода заменен непредельным радикалом винилом СН₂=СН-. Стирол - летучая жидкость с резким запахом.

История

Впервые стирол был получен еще в первой половине 19-го века во времена Пушкина - в 1831 году. Полимер стирола - полистирол получили несколькими годами позже и как это обычно происходит с великими открытиями - случайно (в результате самопроизвольной полимеризации при хранении). Дальнейшими опытами было установлено, что стирол превращается в твердое вещество под действием солнечного света. Выяснилось также, что перевести стирол в твердое состояние можно путем его нагревания до температуры 200˚С. При этом, нагревая полистирол до более высоких температур можно снова получить исходный стирол.

Однако производство стирола в промышленных масштабах началось гораздо позже - в 1930 году. Выпускаемый продукт стал использовался для производства полистирола.

Получение стирола

Стирол входит в состав легких и оросительных масел и некоторых других фракций, получаемых при пиролизе нефти и перегонке угля. Однако в настоящее время все большее количество стирола получают путем каталитического дегидрироваия этилбензола в процессе синтеза последнего, осуществляемого путем алкилирования бензола этиленом в присутствии хлористого алюминия или фосфорной кислоты. Реакция проводится при температуре 570-630˚С в присутствии водяного пара и окисных катализаторов.

Полимеризация

Стирол переводится в твердое состояние путем радикальной полимеризации, осуществляемой при помощи инициаторов: перекисей, гидроперекисей и азосоединений. Применяют четыре основных технологии полимеризации: блочную, в растворе, суспензионную и эмульсионную.

Блочную полимеризацию стирола проводят в присутствии растворимых в воде перекисей и гидроперекисей или без них при облучении светом и действии тепла. Чем выше температура тем выше скорость полимеризации.

Процесс проводится в две стадии: предварительная полимеризация стирола при 80С до стадии сиропа и окончательная полимеризация сиропа в формах. Предварительная полимеризация осуществляется в стальных реакторах при разрежении до 250 мм ртутного столба и температуре 100-110˚С. Процесс полимеризации продолжается до 4-х часов до доведения стирола до состояния вязкого сиропа, представляющего 40-50% раствор полимера в мономере. Далее этот вязкий сироп охлаждают и переливают в небольшие формы емкостью 10-20 литров. Окончательная полимеризация сиропа осуществляется путем нагревания этих форм до 140˚С в течении 14-20 часов. По окончании процесса формы охлаждают, вскрывают и вынимают из них готовый продукт в виде бруска (блока). Отсюда этот метод получил название блочной полимеризации. Брусок разрезают на крупные куски и затем превращают в крошку - полуфабрикат для изготовления изделий.

Стирол полимеризуют также в среде растворителей, таких как бензол, толуол и др., которые растворяют как мономер, так и образующийся полимер. Полимеризация стирола в растворе удобна для изготовления лаков. Для других целей полимер, получаемый этим методом, осаждают из раствора, вводя осадитель, в котором растворяется мономер, но не растворяется полимер. В качестве осадителей применяют нефтяные углеводороды, метиловый и этиловый спирты.

Для получения полимера эмульсионным методом требуются стирол, вода, эмульгатор и инициатор полимеризации. Стирол должен быть очищен от ингибитора: гидрохинона. В качестве инициаторов применяют водорастворимые соединения, например перекись водорода, персульфат калия. В качестве эмульгаторов применяют соли жирных кислот, т.е. мыла, соли сульфокислот и др. В реактор заливают воду и касторовое масло (для получения мыла) и после тщательного перемешивания вводят стирол и инициатор полимеризации, после чего смесь нагревается до 90С. При этом сначала полимеризуется мономер, растворенный в мицелах мыла. В образовавшемся полимере растворяется мономер, поступающий и капель эмульсии. В результате возникают полимер-мономерные частицы. После того как полимеризуется около 20% стирола мицеллярное мыло расходуется на образование адсорбированных слоев, и процесс целиком протекает в частицах полимера.

Процесс заканчивается в тот момент когда содержание свободного стирола станет менее 0,5%. Полученная эмульсия из реактора перемещается в следующую емкость с целью выделения полимера путем осаждения. Эмульсию, полученную в присутствии касторового масла, коагулируют раствором поваренной соли.

Суспензионной полимеризацией стирола получают полимер в виде гранул, плавающих в воде. Процесс проводят в реакторах при 80-120˚С в водном растворе стабилизатора суспензии (поливинилового спирта, полиметакрилата натрия, гидроокиси магния и др.) в присутствии инициатора. По окончании полимеризации полученная смесь фильтруется через сито и выловленные гранулы промываются водой, а затем высушиваются. Красители, растворимые в стироле, можно вводить уже на стадии полимеризации, т.к. они не ухудшают свойства получаемого полимера. При этом получаются равномерно окрашенные гранулы, удобные для переработки методами литья и прессования. Получаемый эмульсионным методом полимер имеет размер частиц 0,01-0,1 мм, т.е представляет собой порошок.

ООО ТПК "ЭИ-РЕСУРС" , (495) 781-25-61