استایرن (CAS 100-42-5) و پلی استایرن (CAS 9003-53-6) دو ماده شیمیایی متفاوتی هستند که به دلیل نام‌های مشابه اغلب با هم اشتباه گرفته می‌شوند. به عبارت ساده، استایرن مونومر مایعی است که برای سنتز پلی استایرن استفاده می شود و پلی استایرن پلاستیک جامد پلیمریزه شده از استایرن است. آنها به طور قابل توجهی در ساختار شیمیایی، خواص فیزیکی، پایداری شیمیایی و کاربردها متفاوت هستند.
استایرن و پلی استایرن چیست؟
استایرن که وینیل بنزن یا فنیل اتیلن نیز نامیده می شود، یک ترکیب آلی با فرمول مولکولی C8H8 است. این مایع بی رنگ، شفاف، روغنی در دمای اتاق با بوی تند مشخص است و یکی از مهم ترین مونومرهای صنعتی در جهان است. پلی استایرن یک پلیمر آروماتیک مصنوعی است که با پلیمریزاسیون رادیکال آزاد مونومرهای استایرن با فرمول تکرار شونده (C8H8)n تولید می شود. این یک ترموپلاستیک بی رنگ، شفاف، سفت و شکننده است که به طور گسترده در محصولات پلاستیکی روزمره استفاده می شود.
ساختار و ترکیب شیمیایی
استایرن حاوی یک حلقه بنزن است که به یک گروه وینیل پیوند خورده است، که به مولکول یک پیوند دوگانه کربن-کربنی می‌دهد و آن را در کلاس هیدروکربن‌های غیراشباع قرار می‌دهد. این پیوند دوگانه، محل واکنشی است که پلیمریزاسیون را امکان پذیر می کند. پلی استایرن زمانی تشکیل می شود که هزاران مولکول استایرن از طریق پیوندهای دوگانه خود به زنجیره های بلند به یکدیگر متصل می شوند. پس از پلیمریزه شدن، پیوندهای دوگانه مصرف می‌شوند، بنابراین زنجیره پلیمری دیگر واکنش‌پذیری پیوند مضاعف ندارد و به کلاس پلیمرهای اشباع بالا تعلق دارد.
مقایسه خواص فیزیکی
| اموال | استایرن (CAS 100-42-5) | پلی استایرن (CAS 9003-53-6) |
|---|---|---|
| در دمای اتاق حالت دهید | مایع شفاف بی رنگ | جامد شفاف بی رنگ |
| بو | بوی تند معطر | عملا بدون بو |
| نقطه جوش | تقریبا 145 درجه | بدون نقطه ذوب ثابت |
| دمای نرم شدن | قابل اجرا نیست | تقریبا 80-100 درجه |
| دمای انتقال شیشه ای | قابل اجرا نیست | بالای 100 درجه |
| تراکم | نزدیک به آب، حدود 0.91 گرم بر سانتی متر مکعب | 1.04-1.13 گرم بر سانتی متر مکعب |
| حلالیت | محلول کم در آب، محلول در اتانول و اتر | نامحلول در آب، محلول در کلروفرم و تولوئن |
خواص شیمیایی و مکانیکی
استایرن به دلیل پیوند دوگانه اش از نظر شیمیایی واکنش پذیر است. این ماده مستعد اکسیداسیون و پلیمریزاسیون خود به خودی است و در هنگام قرار گرفتن در معرض هوا به تدریج زرد و ضخیم می شود، بنابراین بازدارنده های پلیمریزاسیون مانند هیدروکینون یا ترت{1}}بوتیل کاتکول معمولاً در طول ذخیره سازی و حمل و نقل اضافه می شوند. در مقابل، پلی استایرن هیچ پیوند دوگانه ای در ستون فقرات خود ندارد و از نظر شیمیایی پایدار است: در برابر اکسیداسیون مقاومت می کند و در برابر اسیدها و قلیاها مقاومت قوی نشان می دهد، اگرچه توسط بسیاری از حلال های آلی مورد حمله قرار می گیرد و در دماهای نسبتاً پایین نرم می شود. از نظر مکانیکی، پلی استایرن سفتی و پایداری ابعادی مفیدی را ارائه می‌کند و به راحتی قالب‌گیری می‌شود، اما شکننده است و در مقایسه با گریدهای اصلاح‌شده لاستیک{4}}مقاومت در برابر ضربه محدودی دارد.
کاربردهای استایرن و پلی استایرن
استایرن عمدتاً به عنوان یک ماده خام شیمیایی مصرف می شود: مونومر کلیدی پلی استایرن است و همچنین با بوتادین و اکریلونیتریل برای تولید لاستیک استایرن{0}}بوتادین، رزین ABS و رزین های پلی استر غیر اشباع کوپلیمر می شود.
پلی استایرن برای تولید بسته بندی، ظروف یکبار مصرف، فوم عایق حرارتی، محفظه لوازم الکتریکی، اسباب بازی، لوازم التحریر و ظروف آزمایشگاهی پزشکی استفاده می شود.
پلی استایرن منبسط شونده به محصولات فوم برای عایق بندی ساختمان و بسته بندی های محافظ تبدیل می شود که به دلیل وزن سبک و هدایت حرارتی کم ارزش دارد.
فیلم و ورق پلی استایرن برای سینی های مواد غذایی، جعبه های نمایشگر و دی الکتریک های خازن در کاربردهای الکتریکی استفاده می شود.
سوالات متداول
آیا می توان استایرن را به پلی استایرن تبدیل کرد؟
بله. پلی استایرن با پلیمریزاسیون مونومر استایرن با استفاده از آغازگرهای رادیکال آزاد مانند پراکسیدهای آلی تولید می شود. بسته به درجه و مورفولوژی محصول مورد نیاز، فرآیند را می توان به صورت فله، سوسپانسیون، محلول یا امولسیون انجام داد.
آیا پلی استایرن همان ماده استایرن است؟
خیر. استایرن مونومر است، مایعی با پیوند دوگانه، در حالی که پلی استایرن پلیمر جامد است که از بسیاری از واحدهای استایرن ساخته شده است. این دو ماده دارای حالت های فیزیکی، واکنش پذیری شیمیایی و کاربردهای کاملاً متفاوتی هستند.
چرا استایرن باید با بازدارنده های پلیمریزاسیون ذخیره شود؟
استایرن زمانی که در معرض گرما، نور یا اکسیژن قرار می گیرد، خود به خود پلیمریزه می شود. مهارکننده هایی مانند هیدروکینون یا ترت{1}}بوتیل کاتکول برای جلوگیری از پلیمریزاسیون زودرس در طول ذخیره سازی و حمل و نقل اضافه می شوند و مواد باید خنک و دور از منابع اشتعال نگهداری شوند.
آیا پلی استایرن قابل بازیافت است؟
پلی استایرن از نظر فنی قابل بازیافت است. ضایعات صنعتی پست‌های تمیز-را می‌توان دوباره-دانه‌سازی کرد و مجدداً استفاده کرد و مقداری پلی استایرن مصرفی{3}}به‌صورت مکانیکی بازیافت می‌شود. فوم پلی استایرن نیز می تواند متراکم شود و به رزین بازیافتی تبدیل شود، اگرچه نرخ جمع آوری بسته به منطقه متفاوت است.
کاربردهای اصلی پلی استایرن چیست؟
پلی استایرن در بسته بندی مواد غذایی یکبار مصرف، فوم عایق حرارتی، محفظه لوازم خانگی، اسباب بازی، لوازم التحریر، لوازم آزمایشگاهی پزشکی و قطعات الکتریکی استفاده می شود. درجایی که به چقرمگی بیشتر نیاز است، از نمرات ضربه بالا- استفاده می شود.
