Полистирол: виды, свойства и характеристики

Полистирол – это термопластичный полимер с линейной структурой, являющийся продуктом полимеризации стирола. Физические и химические характеристики, а также эксплуатационные свойства зависят от способа получения, молекулярной массы, полидисперсности и других факторов. Его перерабатывают литьем под давлением и экструзией при высоких температурах.

Сфера его применения достаточно широка. Полимер используют в гражданской и военной промышленности, машиностроении, электротехнике, строительстве, приборостроении, медицине, пищевой промышленности, для внешней и внутренней декоративной отделки помещений, а также для изготовления различных бытовых предметов. Его достоинства заключаются в следующем:

• легко поддается обработке;
• устойчив к воздействию агрессивных химических веществ;
• является хорошим диэлектриком;
• экологически безопасен;
• не имеет запаха.

Среди существенных недостатков можно выделить горючесть, плохую износостойкость, повышенную хрупкость, низкую рабочую температуру.

Для повышения физических характеристик и улучшения эксплуатационных свойств его смешивают с другими полимерами.

Содержание:

1. Методы получения
2. Виды полистирола
3. Полистирол общего назначения
4. Ударопрочный полистирол
5. Экструдированный полистирол
6. Сфера применения

Методы получения

Существует несколько методов производства полистирола. Некоторые из них получили широкое распространение и используются по сей день, другие применяют лишь в редких случаях. Выделяют три основных способа его создания: эмульсионный, суспензионный, блочный или получаемый в массе.

Эмульсионный способ в силу ряда причин не получил такого распространения, как два другие. Он основан на полимеризации стирола в щелочном растворе при 85 – 95 градусов по Цельсию. Для получения готового продукта используются стирол, вода, эмульгатор и инициатор полимеризации. Данный метод позволяет получать полимер с большой молекулярной массой.

Суспензионный способ на сегодняшний день уже устарел, но до сих пор его используют в производстве пенополистирола, также его применяют для получения сополимеров. Полимеризация стирола происходит при постепенном повышении температурных показателей под давлением. В ходе производственного процесса получают суспензию, из которой путем центрифугирования уже получают готовое продукт. Далее он подвергается промывке и сушке.

Блочный или получаемый в массе метод является самым современным и применяется на большинстве химических заводов. Его преимущества – получение на выходе продукции высокого качества, безотходность, высокая эффективность. На промышленных предприятиях используют две схемы: полной и неполной конверсии. Процесс происходит в несколько этапов с постепенным повышением температуры.

Виды полистирола

Благодаря смешению полистирола с другими полимерами и сополимерами стирола, удается получить материалы, обладающие превосходной теплостойкостью и ударной прочностью. Наибольшее промышленное значение имеют блок-сополимеры и привитые сополимеры, а также статистические сополимеры. Выделяют три основных вида промышленного полистирола: общего назначения, ударопрочный и экструдированный.

Полистирол общего назначения

Полистирол общего назначения – прозрачный материал, отличающийся жесткостью и хрупкостью. Имеет следующие маркировки: PS, PS-GP, GPPS, Сrystal PS и XPS. Производится согласно ГОСТа 20282-86 с помощью суспензионного и блочного метода, предназначен для изготовления изделий различными методами термоформования.

Технические характеристики:

• максимальная температура эксплуатации – 75 – 105 Сº;
• стеклование – 80 – 113 Сº;
• предел хрупкости – 60 – 70 Сº;
• плотность – 1,04 – 1,06 г/см3;
• модуль упругости при растяжении – 2 850 – 2 930 МПа;
• прочность на изгиб – 80 – 104 МПа;
• предельная прочность на разрыв – 3%.

Получаемый материал устойчив к воде, кислотам и щелочам, отличается низкой устойчивостью к различным растворителям и техническим маслам. Кроме того, имеет следующие физико-химические свойства:

• прозрачность;
• твердость;
• низкое влагопоглощение;
• отличные диэлектрические показатели;
• радиационную устойчивость;
• низкую устойчивость к УФ-излучению.

Он в основном используется для производства бытовых изделий, тары и пищевой упаковки, а также детских игрушек. Применяется в светотехнике, при изготовлении щитов наружной рекламы, для декоративных и отделочных строительных работ.

Ударопрочный полистирол

Ударопрочный полистирол является продуктом сополимеризации стирола с бутадиеновым и бутадиен-стирольным каучуком. Его свойства во многом зависят от объема каучуковой фазы. Методы переработки – литье под давлением при высоких температурах и экструзия листа с вакуум- или пневмоформованием.

Соотношение стирола и каучука определяют эксплуатационные характеристики пластика. Выделяют следующие виды ударопрочного полистирола:

• сверхударопрочный – содержание каучука 10 – 15%;
• высокой ударной прочности – доля каучука 7,5 – 9%;
• средней ударной прочности – каучук составляет 3,5 – 4,5%.

Технические характеристики:

• прочность при растяжении – не менее 21 МПа;
• модуль упругости при растяжении – не менее 1 800 МПа;
• относительное удлинение – не менее 45%;
• прочность при изгибе – не менее 35 МПа;
• модуль эластичности – не менее 50 МПа;
• глянец под углом 60º – не менее 100.

Ударопрочный пластик имеет схожие значения с полистиролом общего назначения по теплостойкости, твердости, диэлектрическим свойствам. Его используют в приборостроении, изготовлении мебели, производстве бытовой техники, осветительных приборов, посуды и игрушек. Широта применения объясняется не только его высокими эксплуатационными свойствами, но и низкой ценой. В настоящее время он является одним из самых дешевых пластиков.

Экструдированный полистирол

Экструдированный полистирол изготавливается из полимеризированного стирола методом экструзии. Несмотря на то, что он был изобретен еще в первой половине XX века, ему до сих пор нет аналогов, которые бы превосходили его по эксплуатационным свойствам и доступности. Он является универсальным утеплителем. Его используют для теплоизоляции в промышленном и гражданском строительстве, а также при производстве холодильного оборудования, звукоизоляции спортивных и ледовых арен.

Технические характеристики:

• плотность – 1,05 г/см3;
• относительное удлинение – 1,3 %;
• предел прочности при растяжении – 45 – 55 МПа;
• прозрачность – 90 %;
• предел прочности при изгибе – 75 – 80 МПа;
• модуль упругости – 3 200 – 3 500 МПа;
• ударная вязкость – 14 кДж/м2;
• коэффициент линейного расширения – 8×10-5 1/0С°.

Этот универсальный синтетический материал обладает уникальными эксплуатационными свойствами:

• низкой теплопроводностью;
• устойчивостью с агрессивным химическим веществам;
• высокой прочностью;
• морозостойкостью;
• влагоустойчивостью;
• невосприимчивостью к грибку;
• экологичностью;
• долговечностью.

Материал хорошо поддается обработке, прост в монтаже, что немаловажно при любых строительных работах. Он абсолютно нетоксичен, что позволяет применять как его для наружной, так и для внутренней отделки жилых помещений.

Недостатком является его высокая горючесть, ему присвоен класс Г4, однако он имеет способность к самозатуханию.

Отличается доступной ценой, которая варьируется в зависимости от производителя, размеров и плотности плит.

Сфера применения

Бытовая сфера. Полимер не имеет запаха и может контактировать с пищей без вреда для здоровья человека. Именно благодаря высокой экологичности и безопасности, он используется для изготовления большого количества бытовых мелочей: одноразовая посуда, упаковка и тара, детские игрушки, предметы интерьера, канцтовары.

Строительство. Материал широко применяется в строительстве для теплоизоляции, при производстве сэндвич панелей, как декоративный и отделочный материал. Из него изготавливают потолочную плитку, звукопоглощающие элементы, клеевую основу и многое другое. Кроме того, его часто используют в дорожном строительстве, возведении промышленных зданий и сооружений.

Медицина. Пластик применяется при изготовлении различного медицинского инвентаря и инструментария. В частности, в производстве систем переливания крови, одноразовых инструментов, расходных материалов, чашек Петри.

Электротехника и бытовая электроника. Хорошие диэлектрические свойства полистирола нашли применение в производстве антенн, кабелей, тонких ориентированных конденсаторных пленок. Он также применяется при изготовлении корпусов бытовой техники, холодильных установок.

Промышленность. В гражданской промышленности его используют для возведения различных конструкций, агрегатов, турбин, зданий и сооружений. Его также применяют и в военной промышленности для производства напалма и некоторых взрывчатых веществ.

Полистирол является высокотехнологичным и недорогим материалом с превосходными теплоизоляционными и звукоизоляционными свойствами. Экологическая безопасность и доступность обуславливают его широкое применение в самых разных сферах человеческой жизни. В настоящий момент полимер не имеет аналогов, которые смогли бы его заменить. Близкие к полистиролу материалы либо имеют худшие эксплуатационные свойства, либо отличаются более высокой ценой. По всей видимости, он еще долгие годы будет оставаться востребованным как на российском, так и на мировом рынке.

Похожие записи:

что это за материал? Применение и получение гранул, плотность прозрачного и другого полистирола, температура плавления и другие свойства

Различные виды пластмассы радикально изменили наше представление о повседневной жизни – сегодня наш быт уже невозможно представить без тех или иных пластиковых вещей. Однако пластик существует разных видов, и каждая его разновидность отличается собственными специфическими характеристиками, определяющими применение конкретного вещества в тех или иных сферах. Поскольку полистирол является одним из наиболее ходовых на сегодняшний день вариантов пластика, стоит рассмотреть его особенности более пристально.

Что это за материал?

Полистирол представляет собой полимеризованный стирол, то есть является продуктом химической промышленности. Добиться его изготовления можно при помощи различных методов, каждый из которых имеет собственные достоинства и недостатки, а самые популярные мы более подробно рассмотрим в этой статье ниже. При этом в состав полистирола входят только молекулы таких распространенных веществ, как углерод и водород, но делается он из жидкого стирена, а тот, в свою очередь, получают из нефти и каменного угля.

Выглядит полимеризованный стирол как твердое и упругое, бесцветное и даже прозрачное вещество, способное изгибаться, не ломаясь, и обладающее высокой гигроскопичностью.

Впервые полистирол был получен еще на ранних этапах промышленной революции – известно, что в 1839 году его удалось синтезировать в Германии. Другое дело, что его производство в промышленных масштабах началось значительно позже – лишь с 1920 года, да и то в первые десятилетия он применялся не так уж активно. Лишь в годы Второй мировой войны в Штатах им заинтересовались по-настоящему, производя на основе полистирола искусственный каучук, а в СССР промышленное производство этого материала и вовсе было отложено до послевоенных лет.

Нельзя сказать, что современный полистирол полностью соответствует образцам столетней давности – в течение всего этого времени ученые искали способы улучшить свойства материала. Благодаря этому пластик после Второй мировой войны стал куда более прочным, в том числе стал значительно лучше выдерживать удары – это стало возможным благодаря созданию сополимеров стирола, получаемых благодаря еще более сложным химическим процессам.

Свойства

Точные физические характеристики современного полистирола сильно зависят от того, каким способом он был произведен, но в целом, когда говорят о простом полистироле без каких-либо уточнений, имеется в виду материал с вполне конкретными параметрами. Плотность у него не самая высокая (1060 кг/м3), а вот конкретной температуры плавления у материала нет – уже при 60 градусах выше нуля он начинает терять форму, при 105 может самовоспламениться, при нагревании до 200 градусов начинается разрушение его химической структуры.

Молекулярная масса вещества также отнюдь не является конкретной и сильно зависит от методики получения полистирола – она обычно составляет от 50 тысяч до 300 тысяч, хотя эмульсионные варианты иногда демонстрируют и значительно более высокие показатели. Растворимость полистирола значительна в ряде веществ, среди которых его же собственный мономер, а также ацетон, ароматические углеводороды и сложные эфиры.

Ряду растворителей, среди которых простые эфиры, низшие спирты, фенолы и алифатические углеводороды, он не поддается.

Полистирол обладает ярко выраженными диэлектрическими свойствами, которые не меняются вне зависимости от окружающей среды. Этот материал также практически равнодушен к разрушающему воздействию кислот и щелочей, солей, спиртов. Выше мы уже перечислили вещества, которые все-таки могут его растворить, а еще он окисляется, галогенируется, нитруется и сульфируется.

В оригинальном виде, без дополнительного подкрашивания, полистирол (по крайней мере, блочная его разновидность) является не только бесцветным, но и прозрачным. Структура практически не задерживает видимый свет, пропуская 90% его количества, и это позволяет использовать такой материал в изготовлении оптических стекол. При этом ультрафиолет и инфракрасное излучение проходят через полистирольные поверхности не так уверенно.

Если рассматривать свойства полистирола как преимущества, которые делают его таким популярным в различных сферах, в первую очередь стоит выделить следующие немаловажные моменты.

• Сочетание невысокой стоимости и простоты обработки. При своей цене полистирол можно считать одним из главных двигателей современной цивилизации, учитывая, какие у него свойства. Недаром сегодня так много продукции производится при непосредственном участии этого материала – у него просто толком нет альтернативы.
• Неплохая химическая стойкость. Большинство веществ, которые могут в быту попасть на полистирольную поверхность, для нее не представляют какой-либо опасности – это отличная новость для производителей, желающих выпускать продукцию, отличающуюся долговечностью. При этом в условиях химической лаборатории, имея под рукой внушительный набор реактивов, растворить полистирол не представляет труда.
• Токсичность в пределах относительно безопасной. Полистирол выделяет сравнительно мало каких-либо вредных испарений и с экологической точки зрения, с определенными оговорками, считается безвредным. По крайней мере, специалисты не выдвигают никаких ограничений относительно использования полистирольных материалов внутри жилых помещений, и даже посуду из полистирола делать можно.
• Широкий спектр применения. Благодаря своим качествам, простоте обработки и окрашивания полистирол может быть использован в качестве сырья для производства чего-либо.

При всех преимуществах полистирола есть у него и недостатки, и хотя их не так много, иногда они играют весьма существенную роль.

В первую очередь, любой перегрев для такого пластика опасен, и даже в бытовых условиях еще надо задуматься, где можно использовать полистирол, а где не стоит. Кроме того, для большинства разновидностей материала, кроме ударостойкого, удары представляют существенную опасность, да и в целом общая хрупкость является проблемой.

Сравнение c полипропиленом

Одним из главных конкурентов полистирола является еще один популярный полимер – полипропилен. В некоторых сферах, вроде производства упаковочных материалов, они являются прямыми конкурентами, но разница между двумя материалами довольно существенна. Начать стоит хотя бы с того, что полистирол сложно перерабатывать, и хотя часто можно услышать, что он безопасен, экологи все-таки любят к нему придираться.

Полипропилен также не безгрешен, но к нему вопросов все-таки немного меньше, и переработать его проще. Если же говорить сугубо о физических качествах двух материалов, то полипропилен еще и отличается повышенной гибкостью – там, где полистирол уже ломается или трескается, податливый полипропилен просто гнется. Что касается цены, то полистирол, возможно, давно проиграл бы конкуренцию своему сопернику, но вот более низкая стоимость – тот фактор, который пока держит его на плаву.

Визуально отличить одно от другого не так уж сложно, однако надо знать, на что смотреть. Полистирол кажется более красивым, он глянцевый и блестящий, без дополнительного окрашивания выглядит прозрачным, хотя может иметь характерный холодный оттенок синего. Полипропилен кажется чуть более грязным ввиду своей мутности, светорассеивающий эффект у него намного выше. Различить два материала можно и методом постукивания: полистирол звонкий и при ударах издает характерные щелчки, тогда как полипропилен звучит глухо.

Вреден ли для человека?

Полистирол является одним из наиболее контроверсионных материалов в плане оценки вреда и опасности для здоровья. С одной стороны, он интенсивно используется в человеческих жилищах и даже для производства посуды, что уже наводит на мысль, что это не запрещено. С другой стороны, многочисленные заявления, ставящие экологичность пластика под сомнение, относятся в первую очередь именно к полистиролу. Справедливо будет сказать, что он, не являясь наиболее опасным из существующих материалов, все-таки далеко не может считаться и безопасным – использовать его можно было бы не так активно.

Надо понимать, что стирол, являющийся сырьем для производства полистирола, считается очень токсичным.

Полистирол может выделять не так уж много отравляющих веществ, которые не так уж сильно скажутся на здоровье человека, но это лишь до тех пор, пока вы не контактируете с ним постоянно, и пока он не нагревается. Чем выше температура, тем опаснее соседство с полистирольными изделиями, особенно если начался пожар, и материал горит. Сильнее всего химические испарения нарушают работу печени, но проблемы могут быть даже с сердцем и легкими, а некоторые специалисты считают, что банальное вдыхание паров стирола чревато развитием гепатита.

Надо также понимать, что полистирол полистиролу рознь: для улучшения свойств пластмассы производитель может добавлять в состав материала различные пластификаторы, красители, другие добавки, влияющие на прочность и эластичность.

В некоторых случаях эти добавки могут оказаться даже более опасными, чем сам стирол, а производитель может и не указать данные о дополнительной опасности, чтобы не терять покупателей.

Когда выше мы назвали полистирол сравнительно безопасным, то имелось в виду, что есть и другие, еще более вредные продукты человеческой деятельности, от которых мы все никак не откажемся – например, автомобильные выхлопы. Кроме того, теоретически полистирол можно использовать и почти полностью безопасно – при условии, что знаешь и четко соблюдаешь инструкции, в частности, не способствуя нагреванию материала, а защищая его от этого. Но даже в этом случае не стоит воспринимать полистирол как полностью безопасное вещество, поскольку даже в мире пластика, который в последние годы получает все больше критики, полистирол не является самым безопасным.

Обзор видов

На данный момент для производства полистирола используют несколько способов получения желанного материала, причем по своим свойствам готовый результат не всегда будет одинаковым. Чтобы разобраться, как это работает, рассмотрим каждый из трех популярных способов.

У каждого из таких материалов есть маркировка с характерным обозначением способа получения полистирола.

Эмульсионный

На сегодняшний день этот метод уже во многом устарел и на производстве практически не используется. Принцип действия следующий: сначала стирол очищается от ингибиторов, после чего его соединяют в воде с эмульгаторами (соли жирных и сульфокислот, мыло), а также инициаторами полимеризации – персульфатом калия и двуокисью водорода. При нагреве до 85-95 градусов происходит химическая реакция – постепенный процесс полимеризации, который считается законченным, если количество стирола падает ниже 0,5%.

Получившаяся эмульсия далее коагулируется при помощи раствора обыкновенной поваренной соли и подлежит сушке, в результате которой образуется мелкий гранулированный порошок, каждая гранула которого имеет размер не более 0,1 мм. Хотя полистирол обычно описывается как белый и прозрачный, получить такие характеристики этим методом не удастся – у шариков остается желтоватый оттенок, свидетельствующий о наличии примесей щелочи, устранить которые полностью невозможно.

Хотя метод сегодня непопулярен, именно он обеспечивает получение вещества с максимально возможной молекулярной массой.

Суспензионный

Еще один способ, который уже принято считать устаревшим, хотя он все еще считается пригодным для вторичной переработки полистирола в сополимеры вроде пенополистирола. Для производства нужен подготовленный стирол, а точнее, его суспензия в воде, гидроокиси магния, поливиниловом спирте, полиметакрилате натрия и инициаторах полимеризации. Все это отправляется в реактор, где вещество активно перемешивается с постепенным нагревом вплоть до 130 градусов и повышенным давлением. После этого получившуюся суспензию еще надо подвергнуть обработке на центрифуге, и только после промывки и сушки собранного материала получают полистирол.

Блочный

Данный метод на сегодняшний день считается наиболее востребованным и актуальным, и большую часть полистирола сегодня производят именно этим способом. Обоснование весьма простое: на выходе получается чистый, идеальный по светотехническим параметрам материал, отличающийся стабильностью параметров. При этом использование рассматриваемой технологии и эффективно, и гарантирует практически полное отсутствие отходов производства.

Блочное получение полистирола основано на перемешивании стирола в бензоловой среде в два этапа – сначала при температуре около 90 градусов, а потом с постепенным нагревом от 100 до 220. Производство блоков прекращают на этапе, когда примерно 85% массы стирола превратилось в полистирол. Удаление стирола, не успевшего полимеризоваться, производят при помощи вакуума.

Применение

Полистирол применяется в огромном количестве областей человеческой деятельности и даже используется для изготовления поделок своими руками. В домашних условиях из него делают мелкие сувениры, используя лазерную резку, фрезеровку, окрашивание в любые цвета – от красного до золотого и черного, а в некоторых случаях – и печать по полистирольной поверхности. Широчайшее применение полистирол нашел в строительстве, где из него делают стеновые панели и потолочные плитки, различные перегородки и багеты. В листовом виде этот материал может быть использован также и для отделки фасадов. В конце концов, на основе этого материала производят популярный в последнее время полистиролбетон.

Мебельная отрасль также все активнее использует этот материал, хотя в данный момент он не является конкурентом для древесины и ее производных. Однако там, где влажность высокая, он используется постоянно – например, целиком из него уже сегодня может быть изготовлен душевой поддон. Кроме того, полистирольные гранулы используются как наполнитель в подушках, и для этих целей уже в готовом виде продаются в мешках.

Рядовому обывателю пищевая разновидность полистирола хорошо известна как едва ли не основной материал для изготовления одноразовой посуды. Большинство пластиковых стаканов, столь популярных для разлива прохладительных напитков, на сегодняшний день делаются именно из него. Кроме того, пищевой полистирол интенсивно используется в качестве упаковочного материала благодаря своей дешевизне и сравнительной прочности. Учитывая диэлектрические свойства материала, стоит отметить, что он также нашел широкое применения в электротехнике.

При этом на самом деле вариантов использования изделий из полистирола так много, что перечислить их все просто не представляется возможным.

Как с ним работать?

В быту чаще всего приходится работать с листовым полистиролом, обрабатывать который можно как механически, так и термически. Формовать методом гибки, клеить, резать и сверлить можно как обыкновенную разновидность материала, так и ударопрочную. Для фрагментации листа толщиной менее 2 мм используется обыкновенный лобзик, тогда как более толстые листы получится взять болгаркой либо ручным инструментом. В условиях промышленной мастерской возможна резка лазером. Линия реза получается немного рваной, потому требует последующей обработки – ее проходят сначала напильником, а потом наждаком.

При необходимости проделать в листе отверстие используют дрель, для которой нужно сверло, созданное специально для сверления листового пластика. Если толщина листа невелика, при сверлении он может деформироваться вопреки желанию мастера – избежать такого развития событий можно, подложив под лист деревянный брусок. Формовка листа происходит либо по вакуумной методике, либо нагнетанием воздуха под большим давлением. Обработка любым из обозначенных способов предполагает значительный (до 160-200 градусов) нагрев материала.

Соединение отдельных деталей из полистирола допускается как методом сварки, так и склеиванием. В обоих случаях перед соединением фрагментов поверхности сначала надо старательно обезжирить. Варить надо либо газовым, либо ультразвуковым способом, клеить – полимерными составами на основе цианакрилата или неопрена.

Если говорить о матовом полистироле, то он может подвергаться еще такому виду обработки, как шлифование и полировка. Для этого используется шлифмашина, но ни в коем случае не с абразивным кругом – вместо него берут мягкий круг, на который наносится специальная паста для полировки. Если деталь небольшая, отполировать или зашлифовать ее можно и вручную.

Помимо прочего, на полистирольную поверхность можно наносить любые специальные покрытия – от металлического слоя до зеркальной пленки. По ней можно и печатать черным или цветным, любым из известных способов. При этом для защиты получившегося текста или изображения необходимо вскрыть поверхность лаком, ведь полимер не впитывает влагу.

Переработка

В чистом виде полистирол вроде бы и не приносит окружающей среде особого вреда, но в то же время его отходы, как и положено пластику, сохраняются на протяжении огромного периода времени, загрязняя планету. Кроме того, пребывая в природной среде, полимер и его сополимеры могут подвергаться чрезмерному нагреванию, в том числе и горению в пожаре, и вот тогда последствия могут быть куда более страшными. Точно так же нежелателен неконтролируемый контакт полистирольных предметов с веществами, способными растворить материал, иначе не избежать выделения токсичных паров стирола, бензола, толуола, оксида углерода и этилбензола.

Относительным преимуществом материала является то, что его в большинстве случаев можно перерабатывать, утилизируя как непосредственно отходы, так и просто изношенные изделия из него. В качестве методик переработки прибегают к экструзии, прессованию и литью. На выходе получаются изделия, не уступающие по качеству новым, при этом мусор не образуется. Кроме того, в последние годы на основе полистирола делают еще и новый строительный материал – полистиролбетон, который уместен для малоэтажного строительства. К сожалению, огромные объемы отходов полистирола, особенно в бедных странах, просто сжигаются. Такое поведение с пластиковыми отходами крайне отрицательно сказывается на окружающей среде.

В следующем видео рассказано о листовом полистироле и особенностях его применения.

Что такое полистирол и где его применяют?

Разнообразные пластмассы сегодня прочно вошли в нашу жизнь. Из них изготавливают множество предметов и их элементов, от игрушек и упаковки до строительных материалов.

Одним из наиболее используемых видов пластика является полистирол, великолепные свойства которого находят применение в самых разных сферах промышленности и быта.

Что такое полистирол?
Для чего используют полистирол?
Какие виды полистирола бывают?
Чем нужно клеить полистирол?
Чем нужно резать полистирол?
Чем полистирол отличается от пенопласта?

Что такое полистирол?

Твёрдый бесцветный материал из группы синтетических полимеров получил название полистирола от вещества, из которого его производят путём полимеризации. Исходным веществом является стирол, или фенилэтилен, жидкость с очень резким специфичным запахом.

Полистирол является одним из конечных продуктов переработки углеродного сырья – нефти и природного газа, получаемым в ходе цепочки преобразований.

Для чего используют полистирол?

Благодаря своим превосходным свойствам полистирол сегодня является одним из наиболее востребованных полимеров. Его используют:

— в бытовой сфере для изготовления всевозможных предметов быта – одноразовой посуды, игрушек, вёдер, тазов, кухонных принадлежностей и др.;

— в строительстве для производства утеплителя, несъёмной опалубки, мембранных материалов, сэндвич-панлей, ламинации древесных плит, изготовления ряда декоративных, светопропускающих, звукопоглощающих материалов, клеев, полимерных красок и др.;

— в медицине для изготовления медоборудования – систем переливания крови, посуды, частей одноразовых инструментов;

— в промышленности для изготовления волокнистых фильтров, электроизоляции, производства конденсаторов и других электронных компонентов;

— в упаковке;

— в сельском хозяйстве для изготовления остекления теплиц, сельхозинвентаря и др.

Какие виды полистирола бывают?

В зависимости от технологии производства полистирол сегодня выпускается во множестве разных видов и модификаций, обладающих разными свойствами и областями применения.

Наиболее распространены следующие виды этого материала:

— общего назначения – твёрдый материал с низкой упругостью, без добавления красителей прозрачный практически как стекло;

— ударопрочный – непрозрачный материал, получаемый путём сополимеризации с бутадиен-каучуком;

— светорассеивающий – по виду похожий на акриловое стекло, используемый для изготовления рекламных конструкций;

— вспененный – изготавливаемый путём нагрева с пенообразователем и последующего экструдирования в виде листового или рулонного материала, используемый в качестве утепляющего слоя.

Чем нужно клеить полистирол?

Склеивание или приклеивание полистирола выполняется разными клеевыми составами, в зависимости от вида материала:

— вспененный полистирол приклеивают к стене специальными составами – «жидкими гвоздями» или строительными пенами, на этикетке которых указано назначение – для полистирола;

— полистирол общего назначения и ударопрочный клеится составами на основе бензола или толуола с растворенной добавкой полистирола, а также полиуретановыми клеями, растворами полиакрилатов или битумными клеями, дихлорэтаном и т.д., но нужно иметь в виду, что почти все они высокотоксичны и должны использоваться только при хорошем проветривании.

Чем нужно резать полистирол?

Если необходимо порезать лист полистирола, инструменты выбирают в зависимости от вида материала, его толщины и количества.

— Тонкий, не больше 20-30 мм, пенополистирол легко режется монтажным ножом.

— Тонкий листовой полистирол в небольших количествах режется ножовкой или ножницами по металлу.

— Большое количество полистирола и пенополистирола удобно резать на специальном станке, режущей частью которого является раскалённая нихромовая проволока.

— Все виды полистирола можно резать ленточной либо циркулярной пилой на минимальных оборотах двигателя, с частыми остановками для остывания кромки.

Чем полистирол отличается от пенопласта?

Пенопласт – это разновидность вспененного полистирола, гранулы которого обрабатываются паром, в результате чего промежутки между полимерными молекулами возрастают. Гранулы полистирола распухают и склеиваются друг с другом, образуя материал пенопласт.

Экструдированный пенополистирол получают, разогревая гранулированный полистирол с пенообразующим наполнителем, а затем выдавливая полученную пену в формы. Разница между пенопластом и пенополистиролом заключается лишь в технологии изготовления, но по сути это одно и то же вещество.

Полистирол | Poliamid.ru

Полистирол

Сырье и марки

Производители
Рейтинг производителей полистирола

Полистирольные изделия и продукция

Оборудование для получения и переработки полистирола

Книги и журналы о полистиролах

Фотографии

Видео

Процесс производства полистирола

Исторические факты

Перспективы и прогнозы развития

Краткие характеристики и свойства:

Полистирол получают полимеризацией стирола в массе (ПСМ), в эмульсии (ПСЭ) и реже-в суспензии (С). Средняя молекулярная масса (ММ) =80-100тысяч в зависимости от способа получения.

Формула полистирола:

[Ch3-CH-]n

          | 

       C6H5

Полистирол и материалы на его основе относятся к конструкционным полимерным материалам. Они характеризуются достаточно высокой прочностью, жесткостью, высокой размерной стабильностью, отличными декоративными свойствами. Полистирол — аморфный полимер, характеризующийся высокой прозрачностью (светопропускание до 90%).  

Полистирол (ПС, бакелит, вестирон, стирон, фостарен,  эдистер и др.). Плотность 1,04-1,05 г/см3,  tразм 82-95 С. Полистирол растворяется в стироле и ароматических углеводородах, кетонах. Полистирол  не растворяется в воде, спиртах, слабых растворах кислот, щелочей. Модуль при изгибе 2700-3200 МПа. Теплопроводность 0,08-0,12 Вт/(м*К). Ударная вязкость  по Шарпи  с надрезом  1,5-2 кДж/м2. Полистирол склонен к растрескиванию. Температура самовоспламенения 440 С. КПВ пылевоздушной смеси 25-27,5 г/м3.Полистирол хрупок, стоек к щелочам и ряду кислот, к маслам, легко окрашивается красителями, не теряя прозрачности, имеет высокие диэлектрические свойства. Полистирол не токсичен, допущен к контакту с пищевыми продуктами и к использованию в медико — биологической технике.

     УПС (ударопрочный полистирол) получают привитой сополимеризацией стинола с полибутадиеновыми или бутадиенстирольными каучуками. Ударопрочный полистирол (УП, каринекс, люстерекс, стернит, стирон, хостирен идр.)Структурно УПС представляет собой трехфазную систему, состоящую из ПС (полистирола), гель Фракии привитого сополимера и каучука с привитым стиролом в виде частиц размером до 15 мкм, равномерно распределенным по объему УПС. Несмотря на низкую молекулярную массу матричного полистирола (70-100 тыс.), присутствие каучука существенно замедляет рост микротрещин, что и повышает прочность материала (табл. 1).

     В марке УПС указывается метод синтеза (М, С), цифровое обозначение ударной вязкости (две первые цифры) и десятикратное значение содержания остаточного мономера. Кроме того, в марку могут включать букву, обозначающую предпочтительный способ переработки. Например, УПМ-0703 Э — ударопрочный полистирол, полученный полимеризацией в массе; его ударная вязкость 7 кДж/м² , остаточное содержание мономера 0,3%, переработка — экструзией.

Таблица 1.

Основные свойства полистирольных пластиков

АБС — пластик является продуктом привитой сополимеризации трех мономеров — акрилонитрила, бутадиена и стирола, причем статический сополимер стирола и акрилонитрила образует жесткую матрицу, в которой распределены частицы каучука размером до 1 мкм. Повышение ударной прочности сопровождается сохранением на высоком уровне основных физико-механических и теплофизических свойств (табл. 1). АБС непрозрачен. Выпускается стабилизированным в виде порошка и гранул. Применяется для изготовления изделий технического назначения.

 В марке АБС первые две цифры означают величину ударной вязкости по Изоду, следующие две — ПТР (показатель текучести расплава), буква в конце марки указывает на метод переработки или на особые свойства. Например, АБС-0809Т характеризуется ударной вязкость — 8 кДж/м² , ПТР — 9г/10 мин, повышенной теплостойкостью (Т).

 В промышленности используются сополимеры стинола с акрилонитрилом (САН), стинола с метилиетакрилатом (МС) и стинола с метиметакрилатом и акрилонитрилом (МСН).

 Полистирол перерабатывается всеми известными способами. 

Механические свойства полистирола

Механическая стойкость полистиролов к кислотам и растворителям:

Теплофизические свойства полистиролов:

Температурные характеристики:

Диэлектрическая проницаемость полистиролов:

Показатель возгораемости (К) — безразмерная величина, выражающая отношение количества тепла, выделенного при горении к количеству тепла, затраченному  на поджигание образца материала. Материал с показателем К>0,5 является горючим. Для полистирола показатель К-1,4 материал является горючим

Показатели пожароопасности полистиролов:

Особенности горения полистирола и ударопрочного полистирола:
Поведение пламени: Вспыхивает при поджигании, горит легко. Горит и после удаления из пламени.
Окраска пламени: Оранжево-желтое, светящееся.
Характер горения: Горит с образованием большого количества копоти, плавится.
Запах :  Сладковатый цветочный с оттенком запаха бензола. Запах корицы, если уколоть раскаленной иглой. Сладковатый запах стирола.

Краткое описание, методы переработки, основное назначение, качественная оценка свойств полистиролов и специфические особенности

Полистирол блочный, эмульсионный, суспензионный: Более жесткий материал чем  ПЭВД И ПЭНД, с хорошими диэлектрическими свойствами, недостаток хрупкость и низкая теплостойкость. Химическистоек. Для повышения ударной вязкости и теплостойкости используют сополимеризацию стирола с другими мономерами или совмещение его с каучуками. При введении в полистирол порофоров м последующем вспенивании получают пенополистирол, отличающийся высоким тепло и звукоизоляционными свойствами, плавучестью, химической стойкостью и водостойкостью

Методы переработки: Литье под давлением. Пневматическое и вакуумное формование. Экструзия. Штамповка. Прессование. Склейка. Механическая обработка

Основное назначение: Для корпустных деталий приборов, ридиоэлектронной аппаратуры, изоляторов, крупногабаритных деталей холодильников, внутренней отделки самолетов. Пенополистрирол для тепло и звукоизоляции в строительстве

Полистрирол ударопрочный: Более высокая ударная вязость чем у полистрирола

Методы переработки: Литье под давлением. Пневматическое и вакуумное формование. Экструзия. Штамповка. Прессование. Склейка. Механическая обработка

Основное назначение: Для технических изделий и деталей

Модифицированный полистирольный пластик: Высокая ударная вязкость при низких и высоких температурах, повышенная нагревостойкость, стойкость к щелочам и смазочным маслам

Методы переработки: Литье под давлением. Экструзия. Раздувка

Основное назначение: Для крупногабаритных изделий в автомобилестроении и в электротехнике

Полистирол. Свойства. Применение. Пенополистиролбетон. Потолок.

Полистирол является одним из множества видов пластика, который в настоящий момент широко применяют не только в производстве товаров бытового назначения, но и в строительстве и даже в рекламе. Сам материал получают, применяя метод экструзии. Материал считается довольно хрупким, но если при его изготовлении в него ввести специальные добавки, то в итоге получается ударопрочный полистирол, который в международной маркировке обозначают HIPS.

Для нашего ресурса, полистирол интересен с точки зрения технологий производственных процессов, когда путем добавок и экструзии получается пенопласт. Пенопласт получают при воздействии пара на полистирол, он увеличивается в 20 -50 раз, и на 98% состоит из воздуха. и лишь 2% пластика. Полистирол в виде пенопласта находит различное применение во всех сферах жизнедеятельности, от одноразовой посуды, до утеплителя во внутренних и наружных стен сооружений. Нас заинтересовал материал, поэтому мы решили узнать, что такое полистирол и каким образом его лучше использовать на строительных площадках.

На сегодняшний день полистирол является довольно распространенным материалом, который широко применяют в строительстве. Одной из наиболее востребованных сфер применения материала – теплоизоляция фасадов зданий, которую выполняют при помощи специальных полистирольных плит. Данная плита представляет собой конструкцию из трех слоев, в состав которой входят два слоя полистиролбетона, между которыми располагается пенополистирольный слой. Листовой полистирол великолепно монтируется на фасад здания привычным методом за счет малой плотности (клей, специальные дюбеля).

Цветной полистирол

Материал может быть как прозрачным, так и нет. Для изготовления прозрачных листов в полистирол примешивают меньшее количество добавок. В итоге получается материал, который имеет маркировку GPPS. Он имеет свои недостатки, такие как хрупкость и меньшая пластичность. 

Прозрачный полистирол, как следует из его названия, используется для остекления внутренних помещений. Это остекление является наиболее безопасным, листы такого полистирола могут быть также рифлеными или тонированными, такие материалы чаще всего применяют для построения перегородок и душевых кабинок. Рифленые листы белого цвета чаще всего используются при монтаже подвесных потолков. Их этого полимера также изготавливают антибликовую защиту, например для картин, при этом сохранятся натуральные цвета живописи.

Прозрачные гранулы полистирола, изготавливаются в виде цилиндрической формы. Переработка осуществляется путем литья или экструзийного процесса сопровождаемого высокой температурой до +230°С. Полистирол служит сырьевой базой в изготовлении различных пластиков. Низкая себестоимость полистирола, способствует развитию производства и в свет выходит огромное количество марок по классификациям.

Предметы обихода из полистирола буквально заполнили наши дома, к счастью полистирол абсолютно не наносит вред здоровью человека. Детские игрушки, всевозможная упаковка, зубные щетки, одноразовая посуда — малая толика окружения нас полистиролом. Строителей в больше степени интересует вспененный полистирол, характеристики материала, позволяют сооружать утеплительные конструкции даже во влажном климате.

Достоинства полистирола:

• • Легкая обработка;
  • Легкая транспортировка;
  • Приемлемая цена полистирола;
  • Водонепроницаемость;
  • Отсутствие запаха;
  • Полистирол экологически безвредный продукт;

Полистирол имеет недостатки:

• хрупкая структура материала;
• низкая тепловая стойкость;
• малое сопротивление ударным нагрузкам.

Невысокая стоимость способствует широкому применению полистирола (ПС). Большая классификация по маркам позволяет подобрать полистирол для любых нужд в народном хозяйстве. Повсеместное применение получил полистирол с жесткими и ударопрочными характеристиками.

Применение полистирола

Строительный комплекс. Полистирол основное сырье для изготовления полистиролблоков востребованных при возведении перегородок. Востребован как отделочный материал в обустройстве потолков полистирольными панелями. О многочисленных преимуществах полистиролбетона ходят легенды. Полистирол участвует в производстве теплоизоляционных плит. Существует несъемная опалубка из полистирола и многое другое.

Декоративные и облицовочные панели в избытке заполнили витрины магазинов. Без полистирольных звукопоглощающих конструкций не обходится ни одна звукозаписывающая компания. Бесконечное число  полимерных концентратов, клеевых составов, как вы догадались — полимер.

Подготовка и очистка сточной воды, так же не обходится без вспененного полистирола. После термической обработки паром, полистирол применяется как фильтрующий элемент при водоподготовке или очистке сточных вод. Из полистирола получают тончайшие мембраны паро- и гидроизоляции.

Медицинская промышленность. Полимерная продукция из полистирола повсеместно встречается в медучреждениях. Шприцы, накладки емкости всего не перечислить. В полюзу экологии полистирола выступает факт того, что он участвует в комплексах по переливанию крови, всевозможные одноразовые зажимы и пластиковые элементы, также изготавливаются из этого материала.

Пищевая промышленность. Трудно переоценить применение полистирола в пищевом комплексе. Упаковка, приборы и комбайны, тарелки и одноразовые вилки — везде полистирол. Особые ударопрочные виды полистирола, служат корпусом кухонной бытовой техники или жаропрочными прихватками для горячей посуды.

Военный комплекс. Взрывчатые вещества содержат полистирол в структуре наполнителя. Ударопрочные характеристики полистирола и имеют большое значение для применения материала в военной промышленности. Твердый полистирол даже служит остновой дорожного строительства.

Утепление фасада полистиролом

Полистирол вспенивающийся можно монтировать на фасад несколькими способами. Так, существует традиционный способ утепления фасадов зданий путем наклеивания на них полистирольных плит с последующей шпаклевкой, проводимой сквозь специальное стекловолокно.

Кроме этого метода, специалисты прибегают к использованию такой разновидности материала, как полистирол ударопрочный. Данный вид полистирольных плит отличается повышенной стойкостью к механическим повреждениям. К тому же такие плиты просто монтируют на стену фасада, а процесс грунтовки и шпаклевки можно проводить до их монтажа. Следует отметить, что фасадные полистирольные плиты в последствие подвергают отделке в виде облицовки или покраски.

Перед началом работ по отделке фасадной части дома, большинство застройщиков уверенно говорят «куплю полистирол», только зачастую у них возникает проблема, где можно купить вспененный полистирол? На самом деле сегодня не должно возникать подобных вопросов, поскольку данный материал пользуется огромным спросом, его реализацией занимаются специализированные строительные супермаркеты. Один из ведущих производителей, предлагает продукцию под брендом пеноплекс.

Наряду с распространенным вспененным полистиролом, также актуален и экструдированный полистирол, получаемый при смешивании гранул материала при высоких температурных режимах, с последующим отделением из экструдера и дополнением вспенивающего элемента. Полистирол данного вида за счет неординарной структуры отличается стабильными характеристиками теплоизоляции и теплопроводности. Как правило, используется в сочетании со штукатуркой, бетоном и иными цементными смесями.

Продажа полистирола

Продается полистирол в гранулах – относится к экологически чистым материалам с высокой степенью теплоизоляции и звукоизоляции. В строительстве используется в качестве утеплителя: межэтажных перекрытий; полов с вязкостью к ударам; полов индустриального назначения, предназначенных для перемещения транспорта; кровель с максимальным наклоном угла до 40 градусов.

Полистирол, цена которого в значительной мере зависит от применяемого оборудования, доступен в свободной продаже. Полистирол купить может каждый застройщик, имеющий в планах провести процесс утепления различной сложности. Пластик из этого материала обычно продается в виде готовых изделий. При этом, его монтаж должны вести только специалисты, поскольку не стоит забывать про то, что материал не особо прочен, а также обладает высокой горючестью.

Не рекомендуется бить по листам из полистирола тяжелыми предметами и даже кулаком. Экологически материал признан полностью безопасным, его можно спокойно использовать в жилых помещениях, это допускают даже санитарные нормы.

Пенополистиролбетон

В настоящее время строители все чаще отказываются от использования традиционных материалов, выбирая продукцию, созданную по новейшим технологиям. Благодаря таким разработкам можно строить и утеплять дома при помощи современных материалов, отличающихся прочностью, долговечностью и невысокой стоимостью. Полистиролбетон является одной из разновидностей бетонного раствора, которую изготавливают в форме блоков с пористой или плотной структурой.

Этот универсальный материал применяется как в промышленном, так и в частном строительстве. Блоки из такого раствора без труда можно изготовить самостоятельно в домашних условиях. Для качественного проведения работ по утеплению при использовании гранулированного полистирола, его необходимо смешать с цементом и водой. В результате получается пенополистиролбетон, отличающийся высокой прочностью и легкостью, что немаловажно при проведении строительных работ.

После затвердения состав получает прочный внутренний слой, выполняющий функцию стяжки с высокими теплоизоляционными характеристиками. Пенополистирольные плиты, как правило, можно монтировать при любых погодных условиях, поскольку повышенная влажность и низкие температуры не оказывают воздействия на этот материал.

Состав легкой бетонной смеси:

1. Полистирол – гранулы пенопласта в форме шариков разного диаметра. Для производства строительных блоков выбирают шарики диаметром до 10 мм. Они добавляют готовым изделиям легкость в весе и наделяют их прекрасными теплоизоляционными свойствами.

2. Цемент. Он обеспечивает прочность блокам и надежно связывает шарики между собой.

3. Песок. Его можно не добавлять в смесь для производства блоков. Он подходит только в виде наполняемого материала.

4. Синтетические волокна. Они снижают вероятность появления трещин в материале в результате резкого перепада температур.

Для того чтобы равномерно распределить гранулы пенопласта внутри блока, потребуется использование поверхностно-активного вещества. Подойдет любое моющее средство или шампунь.

Преимущества

Этот универсальный строительный материал отличается долговечностью и хорошими звукоизоляционными свойствами. Также он устойчив к воздействию высокой температуры и не представляет опасности для окружающей среды. Данный материал легко подвергается любой механической обработке. Изготавливается прямо на месте использования. Сделать блоки самостоятельно из приготовленного материала будет намного дешевле, чем купить готовые изделия.

Недостатки

Полистиролбетон не пропускает пар, поэтому при строительстве необходимо выполнить обустройство вентиляции. Под воздействием высокой температуры гранулы не горят, а плавятся. От этого могут образоваться пустые места, снижающие теплоизоляционные свойства.

Использование самостоятельно изготовленных блоков из легкой бетонной смеси поможет сэкономить деньги – не нужно тратиться на дорогостоящие строительные материалы. При этом строительные работы будут выполнены очень качественно.

Применение полистирольных плиток для потолка

Полистирол как отделочный материал, отличается своей дешевизной и простотой монтажа, к тому же он обеспечивает хорошую тепловую и звуковую изоляцию. Потому успешно применяется в помещениях, имеющих хорошую вытяжную вентиляцию. Если в помещении имеются проблемы с вентиляцией, то их надо разрешить до монтажа таких потолков, потому что при плотной подгонке плиток возникнут затруднения с обеспечением паропроницаемости.

Современные магазины строительных материалов предлагают много разновидностей полистирольных плиток. Они выпускаются ламинированными и не ламинированными, с разными рисунками и теснением, для сухих и влажных помещений, предназначенные для покраски или вовсе без нее, имитирующие древесину и другие материалы. Не говоря уже о цветах и оттенках полистирола – их сотни.

К достоинствам относится стойкость при использовании и уходе. Плитку из полистирола можно протирать не только мягкой, но и грубой тканью, допускается влажная обработка. Качественный монтаж дает практически однородную поверхность, не имеющую швов и нарушений непрерывности рисунка.

Важно понимать, что для конкретных квартир необходим подбор полистирольных плиток не только по цвету и оттенку, но и по рисунку. Крупный рисунок подойдет для больших помещений с высокими потолками, а мелкий только для небольших комнат, когда помещение узкое и длинное. Ради справедливости надо заметить, что для наклейки полистирольных плиток, необходима хорошая подготовка потолочной поверхности. Хотя они неплохо маскируют незначительные дефекты, но не смогут дать идеальный потолок, если он был изначально неровный.

Подготовительные работы и монтаж полистирольных плиток

Подготовка основания включает в себя следующие работы: очистку поверхности потолка от грязи и жира (бензином или нитрорастворителем), грунтовку рекомендуемыми материалами. Сейчас, клеивые составы имеют способность проходить сквозь водоэмульсионную краску, меловую и иную побелку, поэтому удаление этих покрытий перед приклеиванием плиток из полистирола не требуется.

Могут возникнуть проблемы с масляной краской, но она сейчас все реже используется для потолков даже на промышленных объектах, не говоря уже о жилье, офисах и торговых залах. Поэтому не имеет смысла уделять данной проблеме много внимания, но надо сказать, что имеются такие клеи, которые способны проникать даже через масляную краску, схватываясь с плитой перекрытия.

Если плитки полистирола монтируются на гипсокартон, он обязательно проклеивается слоем бумаги или чем-то ее заменяющим, например, старыми обоями. Это необходимо для защиты материала от чрезмерного проникновения клея.

Если этого не предпринять, то последующий ремонт может принести дополнительные проблемы: демонтаж плиток полистирола вызовет разрушение на листах гипсокартона. В таком случае потолок окажется неремонтопригодным, а это значит, что придется снимать еще и поврежденный гипсокартон. Так что, если лишние трудовые и материальные затраты для вас нежелательны, выполните простую рекомендацию и примените бумагу.

Получение полистирола вспененного и листового

ПС и сополимеры стирола

Полистирол (ПС, PS, polystyrene) – это твердый, аморфный полимерный материал, получающийся путем полимеризации стирола и относящийся к категории термопластов. Полистирол бывает общего назначения (ПСОН, GPPS), ударопрочный, вспенивающийся, а также разработано большое количество прочих сополимеров стирола. Ударопрочный ПС (УПС, УПМ) является блоксополимером стирола и каучука. Полимер в чистом виде достаточно хрупок, нуждается в модификаторе ударной вязкости или других аддитивах.

Ударопрочный полистирол за счет включений каучуковых мономерных звеньев обладает большей гибкостью и ударной вязкостью. При этом он имеет более низкую прочность на растяжение и термостойкость, чем ПС общего назначения. Также каучуковые звенья в УПС снижают его хрупкость и ухудшают оптические свойства материала. Такой сополимер отлично подходит для получения листов с дальнейшим термоформованием продуктов.

Вспенивающиеся полистиролы (ПСВ) – группа материалов, в состав которых включены специальные вспенивающие агенты, они применяются для изготовления пенопластовых изделий. ПСВ имеют отличные теплоизоляционные характеристики, минимальный удельный вес и используются для производства упаковки и отделочных строительных материалов.

Полистиролы в России производят ОАО «Нижнекамскнефтехим», ООО «Газпром нефтехим Салават», ООО «Стайровит» (Группа «Пеноплэкс»), и СИБУР (выпускает ПСВ).

Получение

Как следует из названия полимера, полистирол получают путем полимеризации стирола или фенилэтилена, представляющим собой жидкое вещество, имеющее резкий запах. Синтез проходит в массе в присутствии катализатора. Схематически реакция полимеризации стирола показана на рис.1. Обычно ПС выпускают в форме гранул от 2 до 5 мм в диаметре, расфасованных в мешки по 25 кг.

Рис.1. Синтез ПС

Свойства

ПС при нормальных условиях выглядит как аморфное стекловидное вещество. Примерно при 80 градусах С пластик становится высокоэластичным, при 239 градусах С плавится. Ниже приведены основные свойства ПС общего назначения (GPPS).

— плотность около 1060 кг/куб.м;

— высокая хрупкость;

— минимальная температура эксплуатации -40°С;

— максимальная температура эксплуатации +75 °С;

— невысокий коэффициент термического расширения;

— хорошая водостойкость и химстойкость, в том числе к кислотам и щелочам;

— слабое влагопоглощение;

— хорошая стойкость к радиации;

— слабая стойкость к ультрафиолетовым лучам;

— сильные электроизоляционные свойства;

— высокая пожароопасность;

— экологически чистый, некоторые марки имеют пищевой допуск.

Разновидности стирольных пластиков

Помимо ПСОН промышленность производит большое количество других модификаций стирола и его сополимеров с другими мономерами. Рассмотрим наиболее часто применяющиеся из них.

2. 
   Гомополимер

GPPS — полистирол аморфного типа общего назначения.

SPS — кристаллизующийся синдиотактический ПС.

1. 
   

2. 
   Сополимеры

Переработка

Полистирол и сополимеры являются одной из самых крупнотоннажных групп полимеров, производимых в мире. Технология их переработки, как правило, не представляет большого труда. Полимеры стирольной группы могут перерабатываться всеми основными методами. Причем хуже всех поддается переработке именно самый простой ПСОН ввиду своей хрупкости, ломкости и склонности к растрескиванию при любых напряжениях (в том числе внутренних). Это связано с тем, что линейная усадка ПС при переработке может достигать трех процентов, тогда как относительная деформация до разрушения обычно меньше этого значения. Сополимеры стирола перерабатываются без каких-либо проблем.

Полистирольные листы и плиты (в том числе из вспененного ПС или EPS) получают методом экструзии на плоскощелевых экструзионных линиях, это касается и вспененного ПС. Зачастую, лист не является самостоятельным изделием и отправляется на дальнейшую переработку методом пневмо- или вакуумформования (термоформования) в упаковочные продукты или одноразовую посуду. Термоформование производится либо на специальных машинах периодического действия, либо на автоматических термоформовочных линиях высокой производительности.

Рис.2. Виды вспененного материала EPS

Литьем под давлением из ПС производят товары для дома, кухни (масленки, хлебницы, баночки для хранения сыпучих и т.п.), автомобильные и строительные изделия и т.д. Для переработки полистирольных пластиков литьем нет необходимости в специальном оборудовании. Можно применять стандартные термопластавтоматы и использовать любые разновидности форм, в том числе горячеканальные, запорные, многокомпонентные и т.п. Важно иметь ввиду, что литьевые уклоны для ПСОН желательно проектировать больше, чем для других термопластов (не менее 2 градусов). Это связано с описанной выше совсем небольшой относительной деформацией при разрушении. Кроме того, отливку в форме нельзя сильно охлаждать, желательно извлекать изделие как можно более горячим.

Для окраски изделий из ПС в массе существуют специальные суперконцентраты пигментов на основе полистирола. Также при малом процентном вводе и невысоких требованиях к прозрачности, полистирольные изделия можно окрашивать СКП на основе полиолефинов.

Вспенивающийся ПС (не путать со вспененным) перерабатывается на специальных машинах, где вспенивание происходит при помощи горячего пара. Таким образом выпускают защитную пенопластовую упаковку и строительные отделочные плитки, профили, панели.

Применение

Уникальные свойства ПС и пластиков полистирольной группы, вариативность их свойств, относительная простота и доступность привели к тому, что стирольные полимеры стали очень популярны в различных областях применений. Их используют в том числе:

1. 
   В домашнем хозяйстве, прежде всего на кухне. ПС применяется для производства многочисленной недорогой кухонной утвари и посуды, например всем известных недорогих пластиковых кружек с печатью. Практически все изделия с высокой степенью прозрачности и твердости в наших домах изготовлены из полистиролов, таких как САН и т.п. ПС – безусловный лидер по выпуску посуды и столовых приборов однократного применения, которые, однако, переживают не лучшие времена и подвергаются ограничениям и запрету во многих странах.

Рис.3. Хлебница – классическое ПС изделие для кухни

1. 
   

2. 
   Для строительной индустрии из полистирола и его производных выпускают теплоизолирующие и мембранные материалы, сэндвич-панели, отделочные материалы, остекление, звукоизоляцию, клеи и краски и т.п. Полистирол в форме прозрачных или цветных листов применяют внутри зданий и даже снаружи вместо неорганического стекла, для изготовления вывесок, душевых, теплиц, перегородок, дверей.

3. 
   В медицине из ПС состоят корпуса медоборудования, посуда, компоненты одноразовых изделий и т.д.

4. 
   В светотехнике из полистиролов изготавливают рассеиватели недорогих светильников. Особенно это направление обрело популярность в последние годы ввиду распространения светодиодов, которые не нагревают светильник так сильно, как лампы накаливания.

5. 
   В электротехнике ПС используют для производства фильтров, элементов электроизоляции, и других деталей.

6. 
   Широчайшее значение материал имеет в упаковке. ПС пленка в огромных количествах применяется для изготовления контейнеров, лотков (используется также вспененный полистирол), коррексов и проч. Кроме того ПС используют наряду с ПВХ для выпуска все более популярной блистерной упаковки.

7. 
   Кроме того, полистирол используют для производства пластиковых карт, канцтоваров, детских товаров, корпусных деталей, сантехнических компонентов, в дизайне и рекламной индустрии и т.д.

Экология и вторичная переработка

Полистирол безопасен для здоровья человека и живых организмов. Однако, мономер, из которого получается пластик – стирол вещество достаточно опасное. В случае деструкции ПС (например, при горении или даже при переработке) он может выделяться вкупе с некоторыми другими ядами. Нужно иметь этот факт в виду, и принимать меры против возгорания в помещениях, отделанных полистиролом.

Вторичная переработка ПС аналогична переработке других полимеров. Полистирольные изделия собирают, моют, сушат, а затем регранулируют на грануляторах экструзионного типа. Проблему составляет отделить стирольные пластики от других полимеров похожего внешнего вида и плотности. Также дело портит большое разнообразие самих сополимеров стирола и небольшой объем применения каждого из них по сравнению с общей массой полимеров.

Объявления о покупке и продаже оборудования можно посмотреть на         

Обсудить достоинства марок полимеров и их свойства можно на               

Зарегистрировать свою компанию в Каталоге предприятий

Полистирол (ПС) — это, его свойства, способы получения

Полистирол (сокращенно ПС) является прочным, бесцветным стеклоподобным материалом, который способен пропускать до 90% лучей видимого света и относится к группе синтетических полимерных продуктов класса термопластов. Обозначается химической формулой [СН2 СН (С6Н5)]n.

Сам термин «полистирол», уже исходя из его названия, говорит о том, что в качестве первичного материала выступает стирол (жидкость, обладающая достаточно неприятным и сильным запахом), а получен он посредством полимеризации.

Полистирол представляет собой полимерный материал, обладающий небольшой механической прочностью, который производится в виде прозрачных гранул, имеющих цилиндрическую форму. Из этих гранул затем изготавливают листы и другую продукцию экструзионным и литьевым способом.

Физические свойства

1. Плотность материала составляет 1060 кг/м³

2. Насыпная плотность гранул составляет от 550 кг/м³ до 560 кг/м³

3. Устойчивость к перепадам температуры — материал выдерживает морозы до -40°C и жару до +60°C, при иных значениях начинает менять изначальную форму

4. Усадка линейная в форме составляет 0,4-0,8%

5. Диэлектрическая проницаемость равняется от 2,4 до 2,6

6. Электрическая прочность с частотой 50Гц — 20-23 кВ/мм

7. Теплоемкость имеет значение 34х10³ Дж/кг*К

8. Электрическая прочность составляет частоту 50 Гц

9. Тангенс угла при диэлектрических потерях с частотой 1 МГц имеет значение 3-4х10^-4

10. Термическая стойкость может достигать до 100°C, а температурное значение, при котором материал начинает плавиться — ~240°C

11. Не происходит растворения материала в простых эфирах, низших спиртах, алифатических углеводородах, уксусной кислоте, воде и фенолах, устойчив к действию минеральных и растительных масел, растворам солей

12. Растворение происходит в углеводородах (хлорированных и ароматических), сложных эфирах, ацетоне

Для улучшения качественных характеристик полистирола проводят его сополимеризацию с разнообразными виниловыми мономерами. Немаловажное значение также имеют привитые и блок-сополимеры стирола, которые имеют высокую ударную вязкость. Проведение данного процесса имеет название модификации материала.

В производстве получают 3 способами:

1. Эмульсионный

2. Суспензионный

3. Блочный

Самый 1-й метод получения — это эмульсионный способ (ПСЭ), предполагающий ведение процесса со значительной скоростью при достаточно умеренном температурном режиме. Для производства полистирола таким способом требуется вода, регулятор, инициатор процесса полимеризации и эмульгатор. Сам процесс полимеризации выполняется при температуре от +85°C до +95°C, и подходит к концу, когда остается менее 0,5% свободного стирола. Эмульсионный способ позволяет на выходе получить высокомолекулярный полимер, но материал при этом не получится в конечном счете «чистым», а будет иметь желтоватый оттенок за счет того, что не представляется возможным удалить полностью все посторонние включения.

Суспензионный способ (ПСС) используется для изготовления пенополистирола и сополимеров. Выполняется этот метод в реакторах с рубашкой для нагрева и при непрерывном смешивании, с использованием таких компонентов, как инициатор процесса полимеризации (в роли него применяют перекись бензола, гидроперекись кумола и др.), стабилизатор, эмульсии. Температура в ходе процесса постепенно увеличивается (до +120°C), и процесс полимеризации длится 12-15 ч. В результате теплового воздействия получается суспензия. Из нее путем разделения неоднородных систем получают нужное вещество, подвергающееся промыванию и высушиванию.

Самым эффективным считается блочный способ (ПСМ), обеспечивающий получение полимерного вещества с высокой молекулярной массой и почти свободного от остаточного мономера. Изготовление данным методом возможно осуществить путем термически инициируемой полимеризации в массе с использованием двух или трех реакторов колонного типа, оборудованных механическими устройствами для смешивания и соединенных в последовательном порядке. Процесс полимеризации выполняется в несколько стадий в бензоле. Температура в ходе данного процесса идет на повышение до 200°C. Выпускают произведенный таким образом полистирол в виде мелкодисперсного или крупнозернистого порошка, а также в виде гранулята, имеющего размер не больше 10-16 мм.

Сравнительная таблица физико-механических свойств полистирола, полученного разными методами

По назначению выделяют 3 основных вида полистирола:

1. Ударопрочный

2. Общего назначения

3. Экструдированный

Полистирол, относящийся к первому виду — ударопрочный или модифицированный, представляющий собой бесцветный материал, который может быть покрашен в разные цвета. Этот пластик обладает такими свойствами, как легкоплавкость, высокая прочность, морозоустойчивость, легкость механической обработки. Поэтому данный материал и используется в столь разных областях — от рекламной индустрии до строительства. Он достаточно гибок и прост в обработке, совместим с пищевой продукцией и способен выдерживать температурные колебания от -30°C до +70°C.

Основные виды ударопрочного полистирола:

1. Сверхударопрочный полистирол, с содержанием каучука от 10% до 15%, SHIPS — Super High Impact Polystyrene

2. Полистирол высокой ударной прочности, с содержанием стирола от 92,5% до 91% и каучука от 7,5% до 9%, HIPS — HighImpactPolystyrene

3. Полистирол средней ударной прочности, с содержанием стирола от 96,5% до 95% и каучука от 3,5% до 4,5% каучука, MIPS — MiddleImpactPolystyrene

Технические характеристики ударопрочного полистирола:

1. Модуль упругости при растяжении составляет не менее 1800 МПа

2. Прочность при изгибе составляет не менее 35 МПа

3. Глянец под углом 60° составляет не менее 100

4. Прочность при растяжении составляет не менее 21 МПа

5. Модуль эластичности составляет не менее 50 МПа

6. Относительное удлинение составляет не менее 45%

Полистирол общего назначения — прозрачный материал, который отличается хрупкостью и ломкостью, легко деформирующийся вследствие незначительных надрезов или ударов. Если сравнить его с ударопрочным, то этот полистирол обладает меньшей гибкостью и эластичностью. Изготавливается с помощью суспензионного и блочного метода, и используется для изготовления изделий разнообразными способами термического формования. Возможности применения данного полимера ограничивает повышенная чувствительность к УФ-излучению, но в то же время высокий уровень прозрачности материала позволяет применять его в роли более доступного аналога оргстекла.

Технические характеристики полистирола общего назначения:

1. Модуль упругости при растяжении составляет от 2850 МПа до 2930 МПа

2. Прочность на изгиб составляет от 80 МПа до 104 МПа

3. Предел хрупкости составляет от 60°C до 70°C

4. Предельная прочность на разрыв — 3%

5. Максимальная температура эксплуатации составляет от 75°C до 105°C

6. Стеклование составляет от 80°C до 113°C

7. Плотность составляет от 1,04 г/см³ до 1,06 г/см³

Экструдированный полистирол изготавливается посредством экструзии и представляет собой листы прозрачные, цветные или молочные. Используется данный материал при долговременном сроке эксплуатации под постоянным воздействием УФ-излучения. Сфера применения достаточно обширна. Используется данный вид полистирола при изготовлении фурнитуры, дверей, пленок, оконных стекол, перегородок и пр. Экструдированный полистирол также является универсальным материалом для строительства, благодаря простоте в монтаже, устойчивостью к влаге, химическим воздействиям, грибкам.

Технические характеристики экструдированного полистирола:

1. Модуль упругости составляет от 3200 МПа до 3500 МПа

2. Предел прочности при изгибе составляет от 75 МПа до 80 МПа

3. Предел прочности при растяжении составляет от 45 МПа до 55 МПа

4. Коэффициент линейного расширения составляет 8х10-5 1/0°C

5. Прозрачность — 90%

6. Относительное удлинение — 1,3%

7. Ударная вязкость — 14 кДж/м²

Маркировки

В мире используются следующие типовые аббревиатуры:

1. Полистирол — PS (ПС)

2. Полистирол общего назначения — GPPS (ПСЭ, ПСС или ПСМ — маркировка зависит от способа получения материала)

3. Полистирол средней ударопрочности — MIPS

4. Полистирол ударопрочный — HIPS (УПС, УПМ)

5. Полистирол вспенивающийся — EPS (ПСВ)

Аббревиатура MIPS используется сравнительно редко.

Области применения

Благодаря своим исключительным свойствам, полистирол применяют:

— в бытовой и хозяйственной сфере для изготовления детских игрушек, ведер, упаковочных материалов, тары, канцелярских товаров, принадлежностей для кухни и пр.;

— в строительстве необходим при изготовлении звукопоглощающих компонентов, потолочных панелей, при тепловой изоляции зданий. Также этот материал используется при создании предметов декора, отделки жилых площадей, для устройства оранжерей и пр.;

— для медицинского оборудования и инструментария, включая различное лабораторное оборудование и инструменты для одноразового использования, которые изготавливают из матовых разновидностей полимера;

— распространение в светотехнической сфере (производство конденсаторной пленки, антенн, кабеля) обусловлено отличными диэлектрическими качествами полистирола;

— в военном деле полистирол входит в некоторые виды напалма;

— в отрасли сельского хозяйства при производстве контейнеров для хранения овощей, теплиц, сельскохозяйственного инвентаря и пр.

— сополимеры стирола с высокими показателями твердости находят применение в сферах, где требуется пластик для изготовления ударопрочных изделий.

Полистирол является высококачественным и одновременно доступным материалом, который обладает отличными показателями влагостойкости, химической стойкости, прекрасными термоизоляционными и прочими свойствами. Обусловлено массовое использование данного материала в различных сферах жизни человека невысокой стоимостью и экологической безопасностью. Пока что не имеет аналогов, которые были бы способны его полностью заменить. Похожие материалы либо стоят гораздо дороже, либо обладают худшими эксплуатационными характеристиками. Полистирол, скорее всего, еще длительное время будет востребован как в России, так и за рубежом.

Что такое стирол? Информация о полистироле

Ударный полистирол (HIPS), часто называемый стиролом, представляет собой легко обрабатываемый и производимый ударопрочный, универсальный и экономичный пластик. HIPS часто является предпочтительным материалом для конструкций с низкой прочностью. Его превосходная стабильность размеров, близость к краске и клею делают его очевидным выбором для обработки опытных образцов.

Формы полистирола

Полистирол бывает нескольких различных форм:

• Стирол или полистирол пластик
• Пенополистирол (часто называемый пенополистиролом)
• Пленка полистирола

Что такое ударопрочный полистирол?

HIPS, разновидность полистирольного пластика, сочетается с полибутадиеном для увеличения его прочности и универсальности.В своей первоначальной форме полистирол представляет собой гомополимер, в результате чего материал становится более хрупким. Как ударопрочный полистирол, это сополимер, который обеспечивает большую прочность и может использоваться в более широком спектре приложений.

Характеристики ударопрочного полистирола

Стирол-пластик обладает следующими характеристиками, которые могут сделать его оптимальным выбором для вашего следующего проекта:

• Сохраняет прочность при высоких ударных нагрузках
• Возможна окраска
• Подходит для вторичной переработки с хорошей сохранностью свойств
• Легко формуемый
• Марки

, соответствующие требованиям FDA

• Хорошая стабильность размеров
• Хороший блеск
• Низкая летучесть

Кроме того, полистирол считается термопластичным полимером, классификация которого определяется реакцией материала на нагрев.Термопластичные полимеры можно легко расплавить и преобразовать, что упрощает их переработку. Напротив, термореактивные полимеры могут пройти процесс формования только один раз, что затрудняет их переработку.

История стирольного пластика

Эдуард Симон случайно открыл полистирол в 1893 году, когда выделил из смолы мономер, Storax. Последствия этого не осознавались до тех пор, пока Герман Штаудингер не осознал, что обнаруженный Саймоном материал на самом деле был пластичным полимером.В 1922 году Штаудингер опубликовал свои открытия, отметив сходство между натуральным каучуком и полистиролом, которые также состояли из мономеров. Эти открытия принесут ему Нобелевскую премию в 1953 году.

Распространенное использование ударопрочного стирольного пластика

В 1939 году компания BASF начала производить полистирол для коммерческого использования. С тех пор ударопрочный стироловый пластик использовался в самых разных сферах, включая дисплеи POP на столешницах и вывески для помещений, поскольку он легко поддается термоформованию; отлично подходит для вакуумного формования.Рассмотрим следующие варианты применения:

Обрамление

Стиролопласт часто используется для обрамления из-за его ударопрочности и легкости. Это также экономичный материал, что делает его хорошим выбором для потребителей, которые ищут недорогой вариант.

Дисплеи

HIPS часто используются в дисплеях в точках продаж или в розничной торговле благодаря своей прочности и гибкости. Вы также можете часто видеть, что этот материал используется в вывесках, рекламе продуктов или продажах.

Вреден ли стирол?

Стирол-пластик безопасен в небольших количествах, с которыми потребители могут столкнуться в продуктах питания или воздухе. Длительное воздействие стирола на близком расстоянии может вызвать у некоторых людей тошноту или вызвать раздражение глаз. Свежий воздух может помочь избавиться от этих симптомов.

Структура полистирола

Полистирол представляет собой длинноцепочечный углеводород и обозначается как C8H8. Водород связывается с углеродом поочередно посредством притяжения Ван-дер-Ваальса (или слабого притяжения атомов и молекул с противоположными зарядами).Эта слабая сила объясняет многие характеристики полистирола, такие как гибкость.

Полимеризация

Полистирол образуется при соединении мономеров стирола. Этот процесс разрывает π-связь углерод-углерод. Во время этой химической реакции образуется углерод-углеродная σ-связь, которая более прочна и затрудняет превращение полимера обратно в его первоначальные части.

Подходит ли ударопрочный полистирол для вашего следующего проекта?

Благодаря своим универсальным свойствам стирол может отлично подойти для вашего следующего проекта.Свяжитесь с нашей командой сегодня, чтобы узнать больше.

.

Infogalactic: ядро ​​планетарного знания

Палка модель из полистирола

Упаковка из пенополистирола

Контейнер для йогурта из полистирола

Полистирол ( PS ) — синтетический ароматический полимер, изготовленный из мономера стирола. Полистирол бывает твердым или вспененным. Универсальный полистирол прозрачный, твердый и довольно хрупкий. Это недорогая смола на единицу веса. Это довольно плохой барьер для кислорода и водяного пара и имеет относительно низкую температуру плавления. ^[4] Полистирол — один из наиболее широко используемых пластиков, объем производства которого составляет несколько миллиардов килограммов в год. ^[5] Полистирол может быть естественно прозрачным, но его можно окрашивать красителями. Использование включает в себя защитную упаковку (например, упаковку арахиса и коробки для компакт-дисков и DVD), контейнеры (например, «раскладушки»), крышки, бутылки, подносы, стаканы и одноразовые столовые приборы. ^[4]

Как термопластичный полимер, полистирол находится в твердом (стекловидном) состоянии при комнатной температуре, но течет при нагревании выше примерно 100 ° C, температуры стеклования.При охлаждении он снова становится жестким. Такое температурное поведение используется для экструзии (как в пенополистироле), а также для формования и вакуумного формования, поскольку его можно отливать в формы с мелкими деталями.

Полистирол очень медленно разлагается биологически и поэтому является предметом споров среди защитников окружающей среды. Он становится все более распространенным в виде подстилки на открытом воздухе, особенно вдоль берегов и водных путей, особенно в форме пены, а также во все больших количествах в Тихом океане. ^[6]

История

Полистирол был открыт в 1839 году Эдуардом Саймоном, ^[7] аптекарем из Берлина. Из сторакса, смолы турецкого сладкого дерева Liquidambar orientalis , он перегонял маслянистое вещество, мономер, который назвал стиролом. Несколько дней спустя Саймон обнаружил, что стирол загустел, предположительно в результате окисления, в желе, которое он назвал оксидом стирола («Стиролоксидом»). К 1845 году химик из Ямайки Джон Баддл Блит и немецкий химик Август Вильгельм фон Хофманн показали, что такое же превращение стирола происходит в отсутствие кислорода.Они назвали свое вещество метастиролом. Позже анализ показал, что он химически идентичен стиролоксиду. В 1866 году Марселин Бертло правильно определил образование метастирола / стиролоксида из стирола как процесс полимеризации. Примерно 80 лет спустя после тезиса немецкого химика-органика Германа Штаудингера (1881–1965) выяснилось, что нагревание стирола запускает цепную реакцию, которая приводит к образованию макромолекул. Это в конечном итоге привело к тому, что вещество получило свое нынешнее название — полистирол.

Компания I. G. Farben начала производство полистирола в Людвигсхафене примерно в 1931 году, надеясь, что он станет подходящей заменой литому под давлением цинку во многих областях. Успех был достигнут, когда они разработали корпус реактора, в котором полистирол экструдировали через нагретую трубу и резак, производя полистирол в форме гранул. ^{[ необходима ссылка ]}

В 1941 году компания Dow Chemical изобрела процесс производства пенополистирола. ^[8]

До 1949 года инженер-химик Фриц Стастны (1908–1985) разработал предварительно расширенные шарики из полистирола с добавлением алифатических углеводородов, таких как пентан.Эти шарики являются сырьем для формования деталей или экструдирования листов. BASF и Stastny подали заявку на патент, который был выдан в 1949 году. Процесс формования был продемонстрирован на выставке Kunststoff Messe 1952 года в Дюссельдорфе. Продукция получила название Стиропор.

Кристаллическая структура изотактического полистирола была описана Джулио Натта. ^[9]

В 1954 году компания Koppers из Питтсбурга, штат Пенсильвания, разработала пенополистирол (EPS) под торговым названием Dylite. ^[10]

В 1960 году Dart Container, крупнейший производитель поролоновых стаканов, отгрузил свой первый заказ. ^[11]

В 1988 году в Беркли, штат Калифорния, был принят первый запрет на использование пенополистирола в США. ^[12]

Строение

С химической точки зрения полистирол представляет собой длинноцепочечный углеводород, в котором чередующиеся углеродные центры присоединены к фенильным группам (название, данное бензолу с ароматическим кольцом). Химическая формула полистирола (C
8H
8)
n; он содержит химические элементы углерод и водород.

Свойства материала определяются краткосрочным притяжением Ван-дер-Ваальса между цепями полимеров.Поскольку молекулы представляют собой длинные углеводородные цепи, состоящие из тысяч атомов, общая сила притяжения между молекулами велика. При нагревании (или быстрой деформации из-за комбинации вязкоупругих и теплоизоляционных свойств) цепи могут принимать более высокую степень конформации и скользить друг мимо друга. Эта межмолекулярная слабость (по сравнению с высокой внутримолекулярной силой из-за углеводородного скелета) придает гибкость и эластичность.Способность системы легко деформироваться выше температуры стеклования позволяет полистиролу (и термопластичным полимерам в целом) легко размягчаться и формоваться при нагревании.

Экструдированный полистирол примерно такой же прочный, как нелегированный алюминий, но гораздо более гибкий и легкий (1,05 г / см ³ против 2,70 г / см ³ для алюминия). ^{[ необходима ссылка ]}

Полимеризация

Полистирол получается при соединении мономеров стирола.В процессе полимеризации пи-связь углерод-углерод (в винильной группе) разрывается, и образуется новая одинарная (сигма) связь углерод-углерод, присоединяющая к цепи другой мономер стирола. Вновь образованная сигма-связь намного прочнее, чем разорванная пи-связь, поэтому деполимеризовать полистирол очень трудно. Около нескольких тысяч мономеров обычно составляют цепочку из полистирола, что дает молекулярную массу 100 000–400 000.

Трехмерная модель показала бы, что каждый из хиральных атомов углерода основной цепи лежит в центре тетраэдра, а его 4 связи направлены к вершинам.Учтите, что связи -C-C- повернуты так, что основная цепь полностью лежит в плоскости диаграммы. Из этой плоской схемы не видно, какие из фенильных (бензольных) групп расположены под углом наружу от плоскости диаграммы, а какие — внутрь. Изомер, в котором все фенильные группы находятся на одной стороне, называется изотактическим полистиролом , который коммерчески не производится.

Атактический полистирол

Единственной коммерчески важной формой полистирола является атактический , в котором фенильные группы случайным образом распределены по обеим сторонам полимерной цепи.Такое случайное расположение предотвращает выравнивание цепей с достаточной регулярностью для достижения любой кристалличности. Пластик имеет температуру стеклования T _г ~ 90 ° C. Полимеризация инициируется свободными радикалами.

.