Styrene là gì? Ứng dụng trong sản xuất công nghiệp và An toàn khi sử dụng

Styrene là một hợp chất hóa học được sử dụng rộng rãi trong sản xuất nhựa và cao su tổng hợp. Với đặc tính xử lý dễ dàng và khả năng ứng dụng đa dạng, styrene đóng vai trò quan trọng trong các ngành công nghiệp hiện đại. Tuy nhiên, để sử dụng hợp chất này một cách an toàn và hiệu quả, chúng ta cần hiểu rõ đặc tính, lợi ích cũng như rủi ro đi kèm của nó. Hãy cùng khám phá chi tiết về styrene trong bài viết dưới đây nhé!

1. Styren là gì?

Styrene hay còn gọi là ethenylbenzen là một hợp chất hóa học thuộc nhóm hydrocacbon thơm, có công thức hóa học C₆H₅CH=CH₂. Đây là chất lỏng không màu, dễ bay hơi, có mùi ngọt nhẹ nhưng dễ bị oxy hóa và chuyển sang màu vàng khi tiếp xúc với ánh sáng hoặc không khí.

Styren là gì?

2. Cấu trúc và tính chất hóa học

2.1. Cấu trúc phân tử

Công thức phân tử: C₈H₈

Cấu trúc: Styrene bao gồm một vòng benzen gắn với nhóm vinyl (-CH=CH₂), tạo cho nó những đặc tính đặc trưng của cả hydrocacbon thơm và anken.

2.2. Tính chất vật lý

Trạng thái	Chất lỏng không màu
Nhiệt độ sôi	145°C
Nhiệt độ nóng chảy	-30,6°C
Tỉ trọng	0,91 g/cm³ ở 20 °C
Dễ cháy và dễ bay hơi

2.3. Tính chất hóa học

Phản ứng hóa học điển hình của Styrene

Styren phản ứng với brom (Br2):

Phản ứng cộng xảy ra ở liên kết đôi:

C6H5−CH=CH2+Br2→C6H5−CH(Br)−CH2(Br)

Styren phản ứng với KMnO4:

Dung dịch KMnO4 mất màu khi phản ứng với styren, sản phẩm chính là axit benzoic:

C6H5−CH=CH2+KMnO4→C6H5−COOH

Styren phản ứng với H2:

Khi hydro hóa, styren tạo ra etylbenzen:

C6H5−CH=CH2+H2→C6H5−CH2−CH3

3. Dẫn xuất styren

3.1. Styren-butadien (SBR)

Styrene-Butadiene (SBR) là một loại cao su tổng hợp được hình thành bằng quá trình đồng trùng hợp giữa hai monome styrene (C8H8) và butadiene (C4H6). Nó là một trong những loại cao su tổng hợp được sử dụng rộng rãi nhất do tính linh hoạt, độ bền cơ học cao và khả năng chống mài mòn vượt trội.

Công thức hóa học của SBR

SBR là một polyme chuỗi dài có công thức chung:

[−CH2−CH(C6H5)−CH=CH2−]N

Trong đó, các nhóm styren và butadien xen kẽ nhau tạo nên cấu trúc của dây chuyền cao su.

3.2. Polystyrene

Polystyrene (PS) là một loại nhựa nhiệt dẻo được tạo ra từ quá trình trùng hợp monome styren (C8H8). Nó là một trong những vật liệu nhựa phổ biến nhất trên thế giới nhờ tính linh hoạt, chi phí thấp và khả năng tái chế. Polystyrene được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp như bao bì, xây dựng, điện tử và chăm sóc sức khỏe.

Công thức hóa học và cấu trúc của Polystyrene: Công thức phân tử: (C8H8)n​, trong đó n là số đơn vị lặp lại của styren trong chuỗi polyme. Công thức cấu trúc:

[−CH(C6H5)−CH2−]n​

Monome styrene được liên kết thành chuỗi dài, với các nhóm phenyl (C6H5C6H5C6H5) gắn vào khung carbon, tạo cho vật liệu độ cứng và đặc tính cách điện.

3.3. Styren-acrylonitrile (SAN)

Styrene-Acrylonitrile (SAN) là một chất đồng trùng hợp được hình thành bằng cách trùng hợp hai monome chính: styrene (C8H8) và acrylonitrile (C3H3N). SAN là loại nhựa kỹ thuật được ưa chuộng nhờ tính chất cơ học vượt trội, khả năng chịu nhiệt tốt và kháng hóa chất cao hơn so với polystyrene (PS).

Công thức hóa học và cấu trúc của SAN

Dựa vào thành phần của hai monome, SAN có công thức chung:

[−CH(C6H5)−CH2−]tôi[−CH(CN)−CH2−]N

Trong đó, tỷ lệ giữa styrene và acrylonitrile thường dao động từ 70:30 đến 80:20 tùy theo mục đích sử dụng. Styrene mang lại độ cứng và độ bóng, trong khi acrylonitrile cải thiện độ bền hóa học và khả năng chịu nhiệt.

4. Ứng dụng chính của Styrene

Styrene là nguyên liệu thô cơ bản để sản xuất nhiều polyme và copolyme, đóng vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực công nghiệp.

4.1. Sản xuất nhựa polystyrene

Polystyrene là loại nhựa nhiệt dẻo phổ biến, được sử dụng trong: Bao bì thực phẩm (cốc nhựa, hộp xốp), đồ gia dụng, sản phẩm cách nhiệt, cách âm

4.2. Sản xuất cao su tổng hợp

Styrene được dùng để sản xuất cao su styrene-butadiene (SBR), dùng trong sản xuất lốp xe, đế giày và các sản phẩm chống mài mòn.

>>> Mua dung môi Styrene monomer (SM) giá tốt

4.3. Ứng dụng trong ngành xây dựng

Styrene được sử dụng trong sản xuất nhựa ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene) và SAN (Styrene Acrylonitrile) là loại vật liệu bền và chịu nhiệt, thường được sử dụng trong: Linh kiện ô tô, đồ gia dụng, ống nước và vật liệu xây dựng.

4.4. Các ứng dụng khác

Sản xuất sơn, keo dán, nhựa composite (dùng trong tàu thủy và công trình kiến ​​trúc).

Sản xuất cao su styren-butadien (SBR)

5. Polyme và Copolyme thông thường từ Styrene

5.1 Styren-butadien (SBR)

SBR là một chất đồng trùng hợp, có nghĩa là chuỗi polymer được tạo thành từ hai monome khác nhau là Styrene và Butadiene. Do đó, công thức của nó là một dãy được sắp xếp ngẫu nhiên của hai đơn vị này, có thể biểu diễn tổng quát như sau: [(−CH2​−CH(C6​H5​)−)m​(−CH2​−CH=CH−CH2​−)n​]. Tỷ lệ m và n quyết định tính chất cuối cùng của cao su

Công thức hóa học của SBR

SBR là một polyme chuỗi dài có công thức chung:

[−CH2−CH(C6H5)−CH=CH2−]N

Trong đó, các nhóm styren và butadien xen kẽ nhau tạo nên cấu trúc của dây chuyền cao su.

5.2 Polystyren

Polystyrene (PS) là một loại nhựa nhiệt dẻo được tạo ra từ quá trình trùng hợp monome styren (C8H8). Nó là một trong những vật liệu nhựa phổ biến nhất trên thế giới nhờ tính linh hoạt, chi phí thấp và khả năng tái chế. Polystyrene được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp như bao bì, xây dựng, điện tử và chăm sóc sức khỏe.

Công thức cấu tạo của Polystyren là [−CH(C6​H5​)−CH2​−]n. Đặc biệt, các nhóm phenyl lớn và cồng kềnh (C6H5) gắn vào chuỗi carbon chính là yếu tố tạo nên độ cứng đặc trưng của loại nhựa này.

Monome styrene được liên kết thành chuỗi dài, với các nhóm phenyl (C6H5C6H5C6H5) gắn vào khung carbon, tạo cho vật liệu độ cứng và đặc tính cách điện.

5.3 Styren-acrylonitrile (SAN)

Styrene-Acrylonitrile (SAN) là một chất đồng trùng hợp được hình thành bằng cách trùng hợp hai monome chính: styrene (C8H8) và acrylonitrile (C3H3N). SAN là loại nhựa kỹ thuật được ưa chuộng nhờ tính chất cơ học vượt trội, khả năng chịu nhiệt tốt và kháng hóa chất cao hơn so với polystyrene (PS).

Công thức hóa học và cấu trúc của SAN

Công thức chung của SAN thể hiện sự kết hợp của hai monome:

[(−CH2​−CH(C6​H5​)−)m​(−CH2​−CH(CN)−)n​].

Trong đó, tỷ lệ giữa styrene và acrylonitrile thường dao động từ 70:30 đến 80:20 tùy theo mục đích sử dụng. Styrene mang lại độ cứng và độ bóng, trong khi acrylonitrile cải thiện độ bền hóa học và khả năng chịu nhiệt.

6. Styrene ảnh hưởng đến sức khỏe như thế nào?

6.1. Tác động ngắn hạn (phơi nhiễm cấp tính)

Hệ hô hấp: Hít phải nồng độ styrene cao có thể gây kích ứng đường hô hấp, dẫn đến ho, khó thở và đau họng.

Hệ thần kinh: Tiếp xúc với styrene có thể gây chóng mặt, nhức đầu, buồn nôn, mệt mỏi và trong trường hợp nghiêm trọng, suy giảm ý thức hoặc bất tỉnh.

Kích ứng da và mắt: Styrene có thể gây kích ứng da, khiến da đỏ hoặc ngứa, cũng như kích ứng mắt gây đỏ và chảy nước mắt.

6.2. Tác dụng lâu dài (phơi nhiễm mãn tính)

Ảnh hưởng thần kinh lâu dài: Tiếp xúc lâu dài với styrene có thể dẫn đến suy giảm chức năng thần kinh như mất tập trung, giảm trí nhớ và các rối loạn thần kinh khác.

Ảnh hưởng đến hệ tuần hoàn và tiêu hóa: Một số nghiên cứu cho thấy styrene có thể ảnh hưởng đến gan và thận, làm tổn hại chức năng của các cơ quan này.

Ảnh hưởng đến hệ miễn dịch: Có bằng chứng cho thấy styrene có thể làm suy yếu hệ thống miễn dịch, khiến cơ thể dễ bị nhiễm trùng hơn.

Nguy cơ gây ung thư: Cơ quan Nghiên cứu Ung thư Quốc tế (IARC) đã phân loại styrene vào nhóm 2B (có thể gây ung thư cho con người). Một số nghiên cứu đã liên kết việc tiếp xúc với styrene với nguy cơ mắc bệnh bạch cầu hoặc ung thư hạch.

7. Cách giảm thiểu nguy cơ phơi nhiễm styrene

• Kiểm soát tại nguồn: Thay thế styrene bằng hóa chất an toàn hơn. Sử dụng thiết bị kín và công nghệ giảm phát thải.
• Cải thiện môi trường làm việc: Lắp đặt hệ thống thông gió hiệu quả. Hấp thụ khí tại nguồn tạo ra styren.
• Thiết bị bảo hộ cá nhân (PPE): Sử dụng mặt nạ phòng độc, găng tay, kính bảo hộ và quần áo bảo hộ không thấm styrene.
• Giám sát và quản lý: Định kỳ đo nồng độ styren trong không khí. Giảm thời gian tiếp xúc của công nhân thông qua ca luân phiên.
• Xử lý và bảo quản: Bảo quản styrene trong thùng chứa kín, an toàn. Tuân thủ các quy định về xử lý chất thải có chứa styren.
• Vận động và giáo dục: Đào tạo về rủi ro styrene và các biện pháp an toàn. Nâng cao nhận thức cộng đồng về việc ngăn ngừa phơi nhiễm.
• Ở nhà: Hạn chế sử dụng sản phẩm polystyrene, đặc biệt với đồ ăn nóng. Đảm bảo thông gió tốt nếu sử dụng sản phẩm có chứa styrene.

Styrene là thành phần không thể thiếu trong nhiều ngành công nghiệp, đặc biệt là sản xuất nhựa và cao su. Mặc dù có nhiều lợi ích vượt trội nhưng việc sử dụng styrene đòi hỏi phải tìm hiểu kỹ tính chất hóa học của nó và có những biện pháp an toàn cần thiết. Qua bài viết này, chúng tôi hy vọng các bạn đã có cái nhìn rõ ràng và đầy đủ hơn về styrene – một hợp chất hóa học đa năng cần được sử dụng có trách nhiệm.