苯乙烯的应用

背景 ^[1][2]

苯乙烯不溶于水，易溶于乙醇、乙醚、丙酮和苯等有机溶剂。在空气中能缓慢聚合和氧化，在贮存时需要加阻聚剂如邻苯二酚，还可以发生烯烃所具有的加成反应。具有强烈芳香味的无色透明液体。不溶于水，溶于乙醇和乙醚。能聚合，也能与其它单体共聚。用于制造树脂、塑料、合成橡胶等。由乙苯经催化脱氢，或由裂解焦油碳八馏分经萃取蒸馏而制得。

聚苯乙烯的制品如保存食品的用具，常有苯乙烯释出，也可能在食品中积累污染食品，使其变味变质。豚鼠及家兔动物试验及苯乙烯车间工人吸入苯乙烯 (10～50mg/m³浓度的空气)均以苯乙醇酸形式从尿中排出，在体内不积蓄。急性作用时属低毒化合物。

作业环境空气中容许浓度：美国为100ppm (425mg/m³)、日本为50ppm (210mg/m³)、苏联为5mg/m³。大气质量标准规定浓度：苏联、保加利亚和南斯拉夫为0.0007ppm(0.003mg/m³，24小时及0.5小时平均)，联邦德国为4.6ppm(20.0mg/m³，长期标准)、15.16ppm (65.0mg/m³，短期标准)。我国规定居住区大气中最高容许浓度为0.01mg/m³(一次)。

合成路线 ^[3][4]

由乙苯或苯乙醇制备^[1]。在500ml烧瓶上装置一个24cm的分馏柱，在烧瓶内放置148克干燥肉桂酸、2克对苯二酚和几块陶土片，再将0.5克对苯二酚放在收集馏出物的烧瓶中。加热至苯乙烯开始馏出，此后调温至分馏柱中蒸气120℃，3.5-5h后，将馏出物分层后，加100ml水，然后蒸馏含水的混合物。再分出油状物(45-48g)，少量氯化钙干燥后，在减压下蒸馏，蒸馏时冷凝器和受器都要用冰水冷至0-5℃，收集44- 46℃/5332Pa馏份，得产品40-42g。

方法2：用废聚苯乙烯、苯乙烯焦油制苯乙烯 。是通过将原料（苯乙烯焦油或废弃聚苯乙烯塑料）经过裂解后再蒸馏、精馏，得到苯乙烯单体而实现的。下面对其工艺过程进行描述：1）裂解：将废旧聚乙烯塑料或者苯乙烯焦油投入裂解釜，点火升温，使釜内温度控制在320～400℃之间，即可产生粗苯乙烯单体；

2）蒸馏：将上述得到的粗苯乙烯单体投入蒸馏釜中，将温度控制在80～110℃范围内，真空度控制在550～650mmHg范围内，即可蒸馏得到含量在70%以上的苯乙烯单体。该苯乙烯单体可直接用生产苯乙烯改性树脂等工业中。3）精馏：蒸馏后产物，经过精馏塔精馏，截取145～147℃馏分，即可得含量99%以上的产品。

生产现状及预测^[7]

2013-2016年，全球苯乙烯产能增幅达到5.9％，2016年产能3 400.5万t/a，主要集中在亚太地区(1 783.9万t/a，占比52.49％)、北美地区(592.5万t/a，占比17.42％)、西欧地区(516.5万t/a，占比15.19％)。预测到2020年，全球的苯乙烯生产能力将逾3 700万t/a，中国作为世界苯乙烯生产大国，将在其中起到主力作用。近几年，国外既没有大型苯乙烯装置投产，也没有新建、拟建装置计划，现有苯乙烯企业不断进行关停重组，以进行更好的资源整合。

NihonOxirane公司旗下地处日本千叶的一套42万t/a苯乙烯装置已经在2015年5月宣布永久关停 ；而Asahi KASEI公司旗下地处日本水岛的一套32万t/a苯乙烯装置也在2016年3月关闭； 西布尔集团出于战略发展需要，将其苯乙烯产业进行了股权转让。

应用^[1][5][6]

苯乙烯是重要的工业原料，为制备塑料、树脂和合成橡胶的单体。其自聚可以生产聚苯乙烯树脂，还可以与许多其他的不饱和化合物共聚制造多种不同用途的工程塑料和橡胶，如丙烯腈 (A)、丁二烯 (B) 和苯乙烯 (S)，三聚制得ABS树脂，广泛用于各种家用电器及工业仪表上；苯乙烯与少量对二乙烯苯共聚，再经磺化，制得苯乙烯型酸性阳离子交换树脂；苯乙烯与丁二烯共聚制得耐老化、耐油、耐磨的丁苯橡胶 (SBR)，其产量占合成橡胶的首位；苯乙烯与丙烯腈共聚制得耐冲击、色泽光亮的SAN树脂等。少量苯乙烯用做合成香料的原料。

1. 制备苯乙烯类阻燃性树脂组合物。

所述阻燃性苯乙烯类树脂组合物的组成为：通过相对于100质量份(A)橡胶改性聚苯乙烯树脂，配混5.5~12质量份(B)包含2，4，6-三(2，4，6-三溴苯氧基)-1，3，5-三嗪的溴类阻燃剂、0.5~5质量份(C)阻燃助剂、以及0.5~1.6质量份(D)润滑剂而成，所述(D)润滑剂选自由(a)聚烯烃类蜡、(b)高级脂肪酸酰胺、(c)高级羧酸金属盐组成的组中的两种以上。

其中，(D)润滑剂各自的比率是：(a)为0~40质量%、(b)为0~80质量%、及(c)为0~80质量%，(a)、(b)及(c)的总量为100质量%。产品强度（组装然后脱落后的螺钉松动扭矩）优异、另外成型性（流动性、脱模性、耐擦伤性）、耐热性（载荷挠曲温度）的均衡优异的树脂组合物，运用该优点有助于用作打印机、FAX、复印机的内部部件的调色剂盒容器的薄壁化的进展，并且其产业上的利用价值非常高。

2. 制备苯甲醛、氧化苯乙烯及苯乙烯环状碳酸酯。

氧气氧化苯乙烯的产物主要为氧化苯乙烯和苯甲醛，两者均广泛用于合成精细化学品的中间体。其中，氧化苯乙烯由于活泼环氧基的存在，能与多种物质反应成高附加值的化合物，用于香料生产、药物制备等领域，如香料β-苯乙醇和旋咪唑的制备；苯甲醛则可用于合成食品添加剂L-苯丙氨酸等。近年来，随着对此类精细化工产品需求的急剧增长，无论在工业化生产还是有机合成方面，氧化苯乙烯和苯甲醛都备受关注。

方法包括以下步骤：A）将苯乙烯、溶剂和催化剂混合，并加入氧化剂以便进行氧化反应，得到反应料液和混合气体，所述反应料液含有苯甲醛和氧化苯乙烯，所述混合气体含有甲醛；B）对所述反应料液进行分离，以便得到苯甲醛和氧化苯乙烯；C）对所述混合气体进行催化氧化处理以便将甲醛转化为二氧化碳和水；和D）使含有二氧化碳的所述混合气体与一部分氧化苯乙烯反应，以便生成苯乙烯环状碳酸酯。

主要参考资料

[1] 中国中学教学百科全书·化学卷-

[2] 环境科学大辞典

[3] 合成香料产品技术手册

[4] CN88103864.4 用废聚苯乙烯、苯乙烯焦油制苯乙烯 

[5] CN201180062450.8 阻燃性苯乙烯类树脂组合物及使用其的调色剂盒容器

[6] CN201610712469.7 苯乙烯氧化联产苯甲醛、氧化苯乙烯及苯乙烯环状碳酸酯的方法和装置 

[7] 陶小钰, 龚超, 李全, 等. 苯乙烯市场分析和展望[J]. 化学工业, 2018, 36(1): 38-42.