Chemické reakce polystyrenu a jeho transformace

Polystyren (zkratka PS) je poměrně tvrdý, ale křehký plast. Vzniká jako produkt polymerizace styrenu a patří do skupiny takzvaných termoplastů. Termoplast je plast, který je od určité teploty plastický (tvárný) až tekutý, po ochlazení se stane pevným, přičemž tyto změny tvárnosti vyvolané teplotou mohou nastávat opakovaně. Polystyren je velmi rozšířeným plastem, který je pevný, tvrdý a rozpustný v organických rozpouštědlech. Dobře tepelně a zvukově izoluje a dobře se barví.

Vlastnosti a druhy polystyrenu

Polystyren je odolný vůči kyselinám a zásadám, neodolává ovšem organickým rozpouštědlům, jako jsou benzin, aldehydy a ketony. Polystyren je citlivý vůči UV záření a málo odolný teplotě, jedná se o hořlavý materiál. Existuje několik druhů polystyrenu:

• Standardní (krystalový): Čirý a křehký PS.
• Houževnatý: Zakalený, vliv přidaného kaučuku.
• Pěnový (EPS): Vzniká tepelným zpracováním zpěňovatelného polystyrenu. Při syntéze pěnového polystyrenu dochází k vhánění vzduchu do hmoty, čímž vzniká polystyrenová pěna. Rostoucí polymer zadržuje v uzavřených kapsičkách vzduch. Výsledný produkt je z 95 % vzduch a z 5 % polystyren.
• Zpěňovatelný: Mléčně zakalené perly nasycené pod tlakem lehkým uhlovodíkem - nadouvadlem.

Polystyren má dobré elektroizolační vlastnosti a využívá se pro výrobu jednorázového nádobí (misek, kelímků), hřebenů, obalů na CD. Pěnový polystyren slouží jako tepelný izolant.

Vliv acetonu na polystyren

Aceton je organické rozpouštědlo patřící mezi ketony (obsahuje karbonylovou skupinu - na uhlíku vzniká kladný parciální náboj, na kyslíku záporný parciální náboj). Aceton je obsažen také v odlakovači. Aceton proniká mezi jednotlivé polymerové řetězce a uvolňuje uzavřené kapsičky vzduchu. Výsledkem je zmenšení objemu polystyrenu.

Hoření polystyrenu a bezpečnostní opatření

Při hoření polystyrenu se uvolňuje oxid uhelnatý a uhličitý, dále styren, který se rozkládá za vzniku vody, oxidů uhlíku a sazí. Při hoření polystyrenu mohou teploty dosahovat až 1000 °C. Proto je nutné upravovat ho látkami, které snižují hořlavost - například kaolin, křída, křemičitany. Abyste snížili hořlavost obkladů, výrobci přidávají do polystyrenu HBCD (hexabromcyklododekan). Tyto látky se nerozkládají v životním prostředí, kumulují se v živých organizmech, tukových tkáních a mimo jiné i v člověku. Zpomalují činnost detoxikačních enzymů. Na Slovensku jde stále o nejrozšířenější způsob zateplování.

Čtěte také: Vlastnosti polystyrenu pro OSB

Experiment hoření polystyrenu

Chemikálie a pomůcky:

• Chemické kleště
• Kahan
• Pěnový polystyren
• Samozhášivý polystyren

Postup práce:

1. Připravte si kádinku s vodou pro případ uhašení polystyrenu.
2. Pěnový polystyren chyťte do kleští.
3. Zapálenou sirku přibližte k polystyrenu. Po chvilce vzplane.
4. To samé proveďte se samozhášivým polystyrenem. Samozhášivý polystyren nehoří, jen se taví.

Upozornění: Při práci je třeba dbát opatrnosti vzhledem k hořlavosti používaných materiálů.

Zdravotní a environmentální rizika polystyrenu a styrenu

Z hlediska ochrany životního prostředí není polystyren rozhodně snovým materiálem. Téměř 80 % ze tří milionů tun výrobků z této hmoty končí v USA na skládkách. Většinou se jedná o jednorázové šálky na kávu nebo krabice na jídlo z rychlého občerstvení. Při posuzování reálných zdravotních rizik je důležité odlišit fázi výroby, instalace, užívání a likvidace materiálu.

Styren - monomer polystyrenu

Styren je bezbarvá, těkavá kapalina s charakteristickým sladkým zápachem. Jako celosvětově nejvýznamnější monomer je styren hojně používaným rozpouštědlem a výchozí surovinou pro výrobu dalších polymerů (polystyren apod.). Čistý styren je nasládlého zápachu, ve směsích mu ale ostatní složky často propůjčují až štiplavý a nepříjemný odér. Bod tání styrenu je -30,65 °C, bod varu pak 145,3 °C. Styren působí korozivně na měď a měděné slitiny. Při hoření styrenových plastů mohou vznikat nebezpečné produkty, například oxid uhelnatý. Styren se začal synteticky vyrábět od roku 1920 za použití procesu katalytické dehydrogenace ethylbenzenu. V současnosti patří styren mezi nejvýznamnější monomery a nachází velmi široké uplatnění v chemické výrobě; používá se jako rozpouštědlo a základní surovina pro výrobu polymerů.

Čtěte také: Jak na OSB podlahu

Bioakumulační potenciál styrenu je nízký. Člověk může být styrenu vystaven vdechnutím, pozřením a kožním kontaktem. Při akutní expozici styren dráždí oči, dýchací cesty i trávicí soustavu. Styren má negativní vliv na nervový systém. Ve vyšších dávkách vyvolává bolesti hlavy, deprese, poruchy vidění, křeče. U zvířat bylo sledováno podráždění kůže, ztráta sluchu, poškození krve, jater, imunitního a nervového systému a výskyt rakoviny. Mezinárodní agentura pro výzkum rakoviny (IARC) zařadila styren mezi možné lidské karcinogeny. Některé studie prokázaly, že vdechování styrenu u pracovníků v chemickém průmyslu může vést ke vzniku leukemie.

Environmentální osud styrenu

Styren můžeme nalézt v ovzduší, ale také ve vodě a v půdě. V atmosféře existuje pouze v plynné fázi, reaguje s hydroxylovými radikály a ozónem, poločas rozpadu je odhadován na 7 až 16 hodin. Styren přispívá ke vzniku fotochemického smogu. V půdě je nepohyblivý, snadno těká do ovzduší a podléhá mikrobiálnímu rozkladu. Největší množství emisí styrenu pochází z chemických výrob, kde dochází k jeho zpracování. V roce 2013 uniklo do ovzduší České republiky přes 144 tun styrenu. Dalším významným zdrojem emisí styrenu do prostředí jsou odpadní vody z chemických procesů. Z vod se po určitém čase styren uvolňuje do ovzduší.

Regulace a limity styrenu

Styren náleží podle vyhl. č. 356/2002 Sb. do skupiny 6 "těkavé organické látky".

Limity pro styren:

• Emisní limit pro celkový organický uhlík (TOC) (zahrnuje i styren) při hmotnostním toku emisí vyšším než 3 kg/h nesmí překročit úhrnnou hmotnostní koncentraci 150 mg/m³ v odpadním plynu.
• Hodinová koncentrace pro styren ve vnitřním prostředí dle vyhlášky č. 6/2003 Sb. nemá překročit hodnotu 40 µg/m³.
• Přípustný expoziční limit (PEL) a nejvyšší přípustná koncentrace (NPK-P) pro styren v ovzduší pracovišť činí dle nařízení vlády č. 178/2001 Sb.

Tabulka: Zařazení styrenu v seznamech znečišťujících látek

Čtěte také: Izolace a nosiče van z polystyrenu

Inovativní řešení recyklace polystyrenu

Vědci se dlouho snažili problém polystyrenu vyřešit a vyrobit nějaký druh, který bude v přírodě rozložitelný. Výzkumníci z Irské národní univerzity a německé Hamburské univerzity se ale pokusili problém otočit. Když není možné vyrobit biodegradabilní polystyren, nešlo by normální polystyren změnit na něco, co rozložitelné je? A podle studie publikované v časopise Environmental Science and Technology se jim to podařilo.

V procesu, jehož autory jsou Patrick G. Ward, Kevin E. O’Connor a jejich spolupracovníci, se polystyren nejdříve změní na styrenový olej. Stane se tak při zahřívání materiálu na teplotu 970 stupňů Fahrenheita (cca 520 °C) bez přístupu vzduchu (pyrolýza). Pak se do oleje přidá bakterie Pseudomonas putida, pro kterou je tato chemická látka potravou. Bakterie olej stráví a vznikne jiný polymer známý jako PHA. Vzniklá látka se v přírodě rozkládá, navíc je možné zpracovávat ji pod tlakem jako materiál na výrobu plastické hmoty. Vědci předpokládají, že spalování za vysokých teplot, pyrolýza, by se dalo použít při zpracovávání řady dalších umělých materiálů. Znovu by vznikl olej, který bakterie umějí rozkládat na látku PHA.

tags: #polystyren #chemicka #reakce #zvin

Oblíbené příspěvky:

• Efektivní výstavba bytových domů
• Vše o vyvýšených postelích z masivu
• Inspirace pro geometrické obklady v koupelně
• Jak vyrobit dřevěný meč
• Využití minerální vaty v interiéru: výhody a nevýhody