نام استایرن در سال 1839، زمانی که یک شیمیدان آلمانی به نام ادمون سایمون، استوراکس، نوعی بادمجان دارویی که در درختان خاصی یافت می‌شود، تقطیر کرد. مایع مقطر به یک محصول ژله ای به نام استایرول تبدیل شد و بعداً به شکل جامد به نام متاستیرول پلیمریزه شد. در سال 1851، شیمیدان فرانسوی، M. Berthelot، تولید استایرن را با هیدروژن زدایی کاتالیزوری بنزن با اتیلن، که هر دو محصول فرعی نفتی هستند، معرفی کرد. بعداً در سال 1930، تولید کامل استایرن خام توسط شرکت شیمیایی Dow در ایالات متحده و IG Farben در آلمان توسعه یافت. [1].

به عنوان یک ماده مایع طبیعی، استایرن یک جزء ضروری است که برای ساخت انواع محصولات بسیار قوی، انعطاف پذیر و سبک وزن استفاده می شود. همچنین به عنوان شناخته شده است اتینیل بنزن، وینیل بنزن، یا فنیل اتانمونومر استایرن پیش ساز پلی استایرن و سایر کوپلیمرهای شناخته شده است. تولید استایرن و ساخت کاربردهای متنوع آن بخش مهمی از اقتصاد جهانی را نشان می‌دهد و با ارائه محصولاتی با انرژی، هزینه و عملکرد کارآمد به کیفیت زندگی کمک می‌کند. [2].

در اینجا با این موارد آشنا خواهید شد:

• خواص استایرن
• فرآیند تولید استایرن
• کاربردهایی از جمله پلی استایرن و سایر کوپلیمرها
• آینده در محصولات استایرن سبز

خواص استایرن

استایرن یک هیدروکربن آلی است که در محیط به صورت مایعی بی رنگ یافت می شود که به راحتی تبخیر می شود و بوی شیرینی دارد.

در زیر مرتبط ترین خواص این ترکیب آلی است [1][3]:

فرمول مولکولی	سی6اچ5CH=CH2
فرمول تجربی (نشانگذاری تپه)	سی8اچ8
وزن مولکولی	104.15 گرم در مول
تراکم	0.909 گرم در سانتی متر3 در 20 درجه سانتی گراد
رنگ	بی رنگ
بو	گلدار یا شیرین
نقطه ذوب	-30.6 درجه سانتی گراد (-231 درجه فارنهایت)
نقطه بولینگ	145 درجه سانتی گراد (293 درجه فارنهایت)
فشار بخار	5 میلی متر جیوه
ویسکوزیته	0.762 سانتی پویز @ 68 درجه فارنهایت (20 درجه سانتیگراد)
انحلال پذیری	0.24 گرم در لیتر
ضریب شکست	1.5469
ایمنی شیمیایی	قابل اشتعال، محرک، خطر سلامتی

فرآیند تولید استایرن

حدود 90 درصد استایرن تولید شده از فناوری مبتنی بر اتیل بنزن (EB-) استفاده می کند [4]. فرآیند تولید با آلکیلاسیون کاتالیزوری EB با استفاده از کلرید آلومینیوم یا سایر کاتالیزورها (یعنی کاتالیزورهای زئولیت) شروع می شود. سپس EB در حضور بخار در دماهای بالا روی اکسیدهای آهن-کروم یا کاتالیزورهای اکسید روی، با استفاده از راکتورهای همدما آدیاباتیک چند بستر یا لوله ای، به استایرن تبدیل می شود. [5].

تولید استایرن به حجم تقریبی بیش از 15 میلیون تن متریک به صورت مایع می رسد و عمدتاً بر اساس تقاضای کاربردهای متعدد آن تعیین می شود. اروپای غربی و شرقی و همچنین آمریکای شمالی ظرفیت تولید سالانه استایرن را در اختیار دارند [4].

کاربردهای استایرن

این ماده مهم در درجه اول در تولید پلی استایرن، یک پلیمر ترموپلاستیک به طور گسترده شناخته شده با شکل پذیری بالا استفاده می شود. تخمین زده می شود که بیش از 50 درصد از کل استایرن تولید شده برای ساخت پلی استایرن استفاده می شود. از بقیه، حدود 20٪ برای الاستومرها، رزین های ترموست و پراکندگی های پلیمری، حدود 15٪ در کوپلیمرهای اکریلونیتریل بوتادین استایرن (ABS) و استایرن اکریلونیتریل (SAN)، 10٪ در پلی استایرن منبسط شده (EPS) استفاده می شود. و باقیمانده برای تولید کوپلیمرهای متنوع و مواد مهندسی تخصصی استفاده می شود [4].

استایرن و محصولات مبتنی بر استایرن در چندین محصول ضروری که ما هر روز استفاده می کنیم یافت می شود. مثال های زیر برخی از رایج ترین کاربردهای محصولات جانبی استایرن را نشان می دهد.

تولید – محصول	کاربرد	نمونه هایی از استفاده
پلی استایرن (PS)	پلی استایرن جامد و سفت	ظروف غذا جعبه های سی دی لوازم خانگی پنجره های پاکت کاشی دیوار لنزها درب بطری قطعات الکتریکی
	فوم پلی استایرن منبسط شده (EPS) یا پلی استایرن اکسترود شده (XPS)	خدمات غذا و بسته بندی محصولات ایزوله سازی ساختمان عایق کاری لوازم خانگی بسته بندی محافظ تخته های موج سواری دستگاه های شناورسازی
بوتادین (SB)	لاستیک مصنوعی معروف به لاستیک استایرن بوتادین (SBR)	لاستیک اتومبیل (با بهره وری سوخت بهبود یافته) لاستیک اتوبوس و هواپیما
	پلاستیک (SB)	آستر یخچال تجهیزات پزشکی لوازم خانگی کوچک بار مسافر
	لاتکس (SBL)	پوشش های کاغذی فرش حمام
اکریلونیتریل و بوتادین (ABS)	پلاستیک مهندسی سخت، سخت و مقاوم در برابر حرارت، معروف به اکریلونیتریل، بوتادین، استایرن، کوپلیمر	لوازم خانگی لوله و اتصالات قطعات خودرو پرینت سه بعدی
اکریلونیتریل یا مالئیک انیدریت (SAN)	رزین ترموپلاستیک معروف به کوپلیمر استایرن-مالئیک انیدرید	قطعات خودرو لوازم کوچک ظروف غذا فیبرهای نوری

پلی استایرن و سایر کوپلیمرها

پلی استایرن یک ترموپلاستیک شفاف است که از پلیمریزاسیون استایرن به وجود می آید و به طور گسترده برای تولید انواع فوم ها، فیلم ها و ورق ها استفاده می شود. این یکی از شناخته شده ترین پلاستیک های موجود در پلاستیک های چندگانه است. برخی از مزایای پلی استایرن عبارتند از خواص خوب مقاومت الکتریکی و رطوبتی، شفافیت نوری، مقاومت شیمیایی در برابر اسیدها و بازهای رقیق شده و شکل پذیری بالا. با این حال، پلی استایرن دارای محدودیت‌های متعددی از جمله حساسیت شیمیایی به حلال‌های هیدروکربنی، مقاومت ضعیف در برابر اکسیژن و اشعه ماوراء بنفش، شکنندگی و محدودیت دمای بالایی است. [5]. محدودیت های پلی استایرن را می توان با کوپلیمریزاسیون با اجزای دیگر برطرف کرد.

رایج ترین کاربرد این ترموپلاستیک پلی استایرن منبسط شده (EPS) یا پلی استایرن فوم شده است که با حرارت دادن نسبت 90 تا 95 درصد پلی استایرن در حضور 5 تا 10 درصد یک عامل دمنده گازی تشکیل می شود. [6]. مزایای اصلی EPS چگالی کم و پتانسیل جذب ضربه است.

از دیگر کاربردهای رایج کوپلیمرهای استایرن می توان به لاستیک استایرن بوتادین (SBR) و اکریلونیتریل و بوتادین (ABS) اشاره کرد. SBR یک لاستیک مصنوعی است که از کوپلیمریزاسیون با استایرن و بوتادین تولید می شود. برخی از مزایای مهم SBR عبارتند از: مقاومت در برابر سایش عالی، مقاومت در برابر ترک و ویژگی های مطلوب پیری. شناخته شده ترین محدودیت های SBR عبارتند از استحکام کم بدون تقویت توسط پرکننده ها، ارتجاعی کم، استحکام پارگی پایین و چسبندگی ضعیف (چسبندگی در لمس) [7]. ABS از همجوشی استایرن و اکریلونیتریل در حضور پلی بوتادین تولید می شود. ABS به طور قابل توجهی قوی و بادوام است و مقاومت در برابر ضربه بالا، خواص عایق الکتریکی خوب، جوش پذیری خوب، مقاومت در برابر سایش و کرنش خوب، پایداری ابعادی بالا، و جنبه سطحی و روشنایی خاصیت براق را ارائه می دهد. قابل توجه ترین محدودیت های ABS این است که در معرض دمای بالا قابل اشتعال است و می تواند توسط نور خورشید آسیب ببیند. [8].

آینده در محصولات استایرن سبز

در دهه‌های گذشته، چندین سازمان تحقیقاتی بر روی فرآیندهای نوسازی متنوع برای کاهش هزینه‌های تولید و اثرات زیست‌محیطی کار کرده‌اند. برخی از این فرآیندها عبارتند از کاهش مقدار ترکیب استایرن مورد نیاز با استفاده از کاتالیزورهای جدید مانند تولوئن یا متانول، استفاده از منابع طبیعی کمتر مانند آب یا انرژی، و افزایش بازار برای تحویل محصول با استفاده از کاهش وزن و راندمان بسته‌بندی. [9]. آزمایش و توسعه فرآیندهای نوسازی متنوع در دراز مدت ادامه خواهد داشت.

[1] دایره المعارف بریتانیکا، “استایرن، ترکیب شیمیایی”، https://www.britannica.com/science/styrene (دسترسی در 28 ژانویه 2020)

[2] مرکز اطلاعات و تحقیقات استایرن، SIRC، “استایرن چیست؟”، www.styrene.org (دسترسی در 28 ژانویه 2020)

[3] کتابخانه ملی پزشکی ایالات متحده، مرکز ملی اطلاعات بیوتکنولوژی، PubChem، “خلاصه ترکیبی: استایرن”، https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/styrene (دسترسی در 28 ژانویه 2020)

[4] مک کین، LW، خستگی و خواص تریبولوژیکی پلاستیک ها و الاستومرها، 2^nd ویرایش، برلینگتون، MA، ایالات متحده آمریکا، الزویر، 2010

[5] پایگاه داده خواص پلیمر، پلی استایرن ها (GPPS، HIPS، EPS، SBR، SBS، ABS)، https://polymerdatabase.com/polymer%20classes/Polystyrene%20type.html (دسترسی در 28 ژانویه 2020)

[6] وونش، جی آر، پلی استرین: سنتز، تولید و کاربردها، vol10، Shropshire، انگلستان، 2000

[7] دایره المعارف بریتانیکا، “لاستیک استایرن بوتادین”، https://www.britannica.com/science/styrene-butadiene-rubber (دسترسی در 28 ژانویه 2020)

[8] Gausepohl، H. و Nießner N.، کوپلیمرهای پلی استایرن و استایرن، دایره المعارف مواد: علم و فناوری، 2001، [Online] موجود: https://www.sciencedirect.com/topics/chemistry/styrene-acrylonitrile-copolymer

[9] مرکز اطلاعات و تحقیقات استایرن، SIRC، «استایرن که می‌شناسید: بررسی اجمالی استایرن»، https://youknowstyrene.org/the-styrene-you-know/styrene-overview/ (دسترسی در 28 ژانویه 2020)