Разное

Полистирол это: Полистирол — что это за материал?

Содержание

Полистирол — что это за материал?

|

Пластмасса на сегодня один из самых используемых материалов. Из нее делают все – от одноразовых пакетов до сложных технических устройств. Видов пластмасс при этом много, но одно из лидирующих мест в этом списке занимает полистирол. Его используют как для производства отдельных элементов, так и в качестве основного материала для строительства – блоки полистирола.

Полистирол — что за материал

Полистиролом называют бесцветный, стеклообразный и твердый материал, относящийся к группе синтетических полимеров.

Сам термин «говорящий», он означает, что исходным материалом является стирол (жидкость с очень резким и неприятным запахом), а получен он путем полимеризации. Последнее является одним из способов переработки нефти или природного газа.

Формула полистирола

Химическая формула полистирола выглядит следующим образом:

[-СН2-СН(С6Н5)-]n—

Получение полистирола

Как уже было сказано выше, полистирол получают путем полимеризации стирола.

Существует три основных метода:

  • эмульсионный;
  • суспензионный;
  • блочный.

Эмульсионный метод

Это самый первый способ получения полистирола, который не получил широкого применения и сегодня уже считается устаревшим. Он заключался в полимеризации стирола в специальном водном растворе с добавлением щелочи и нагревании до температур 85-95 градусов.

Предварительно стирол очищали от так называемых ингибиторов – гидрохинона или требул-пироктехина. При нагревании и добавлении специальных инициаторов реакции из исходного вещества получалась порошкообразная смесь, размеры частиц которой не превышали 0,1 миллиметра.

С помощью этого метода полистирол обладал самой большой молекулярной массой, но при этом не был «чистым». Он имел желтоватый оттенок, так как абсолютно все посторонние примеси удалить было невозможно.

Суспензионный метод

Этот метод также считается устаревшим, но его все еще используют – в основном для получения пенополистирола. Весь процесс проходит в специальных реакторах, где исходное вещество нагревается и постоянно перемешивается. Причем, температура обработки стирола здесь гораздо выше – до 130 градусов.

В результате термического воздействия выделяется суспензия, из которой потом путем центрифутирования и получается нужное вещество.

Блочный метод

Это самый современный метод, который широко используется сегодня в промышленности. С его помощью удается получить полистирол высокого качества, со стабильными характеристиками и без посторонних примесей. Плюс, процесс считается почти безотходным, что хорошо с экономической точки зрения.

В качестве исходного материала используют стирол, который помещают в бензоловую среду. Все это прогоняют через систему соединенных между собой реакторов – колонн, где сырье нагревается и перемешивается. П

олимеризация проходит в несколько этапов – сначала термическая обработка идет при 80-100 градусах, а после температуру повышают до 220 градусов.

Полистирол: свойства

Полистирол – это жесткий полимер с высокой степенью оптического пропускания света.

Его основные характеристики:

  • плотность полистирола — 1060 кг/м3;
  • термическая стойкость – до 105 градусов, а температура плавления полистирола 220 градусов;
  • степень полимеризации – 600-2500;
  • усадка при переработке – 0,4-0,8%;
  • устойчивость к температурам – не страшны морозы до -40 градусов и жара до +60 градусов, при других значениях начинает терять исходную форму;
  • растворяется в собственном мономере, сложных эфирах, ароматических углеводородах, ацетоне;
  • не растворяется в алифатических углеводородах, низших спиртах, простых эфирах и фенолах;
  • плохо противостоит ультрафиолетовым лучам – появляются микротрещины и желтизна.

Чтобы улучшить свойства полистирола его частенько смешивают с другими полимерами, подвергают так называемому «сшиванию».

Полистирол: размеры

Полистирол на первичном этапе обработки представляет собой гранулы. Но их после методом литься превращают в единую массу в форме листов. Используют для этого специальные литники полистирола.

Размеры листов могут быть какими угодно, в зависимости от дальнейшего применения.

Стандартными считаются – ширина 600 миллиметров, длина 1200 миллиметров. А вот толщина листов колеблется от 20 до 150 миллиметров.

Полистирол: применение

Полистирол сегодня является одним из самых востребованных полимеров.

Его используют в различных сферах:

  • бытовые нужды – одноразовая посуда, пластмассовые ведра и тазы, кухонные принадлежности и даже игрушки;
  • строительство – производство красок, клеев, утеплителей, несъемной опалубки, сэндвич-панелей, различных декоративных элементов для украшения фасада и внутренних помещений дома, например, плинтус потолочный из полистирола;
  • медицина – производство различного оборудования, например, систем стилизации посуды и инструментов, систем переливания крови и отдельных элементов медицинских инструментов;
  • промышленность – изготовление электроизоляции, волокнистых фильтров, конденсаторов и многочисленных электронных компонентов;
  • сельское хозяйство – производство частей инвентаря и теплиц;
  • упаковка.

Полистирол-утеплитель

В качестве утеплителя полистирол сейчас используется повсеместно. И все благодаря его достоинствам – водонепроницаемости, устойчивости к деформациям, низкой теплопроводности.

Плюс, при специальной обработке он способен выдерживать критические температуры в несколько сотен градусов со знаками «минус» и «плюс».

Еще одно неоспоримое достоинство материла – универсальность. Им можно осуществлять, как утепление полистиролом фасада здания, так и использовать для внутренней отделки.

К этому еще стоит добавить незначительный вес, долговечность и относительно невысокую стоимость. И если сравнивать с другими аналогичными материалами, то на сегодняшний день с учетом всех соотношений ничего лучше пока не придумали.

Вам может быть интересно:


Посмотрите также:

Куда сдать на утилизацию отходы, технику и другие вещи в Вашем городе

Опасен ли полистирол

Опасен ли полистирол

Создано: 05. 01.2017 19:02

Полистирол все чаще используется для производства пенопласта, пленочных пакетов, одноразовой посуды и многих других вещей. Благодаря каким свойствам материала это стало возможно?

Искусственный полимерный материал полистирол получается в процессе полимеризации стирола. Себестоимость производимого материала невысока. В связи с этим полистирол все чаще применяется в производстве. Характерные свойства полистирола – это жесткость, ломкость и термостойкость. Этот материал отличается высоким уровнем морозостойкости. Он светопроницаем и диэлектричен.

Из-за большого количества положительных свойств полистирол часто используется в различных отраслях производства. Диэлектрические свойства материала привлекли производителей радиотехники, поэтому его используют при изготовлении различных антенн и кабелей. Светопроницаемые свойства привлекли изготовителей линз и оптических стекол. В здравоохранении и медицине одноразовые инструменты, оборудование для переливания крови и проведения инъекций содержат полистирол.

В основе производства пенопласта также лежит полистирол. Пенопласт используется как упаковочный материал, утеплитель при строительстве ремонте зданий и помещений, для улучшения звукопроницаемости строений. При производстве пенопласта используется следующая технология: стирол нагревается, в доведенную до определенной температуры смесь добавляются парообразующие примеси. Происходит выделение газа. В полистирольной массе начинается процесс брожения, который можно сравнить с дрожжевым тестом. Затем смесь охлаждают, а из застывшей массы делают блоки пенопласта.

Такие строительные материалы, как теплоизоляционные плиты, звукоизоляционные панели, блоки для опалубки и конденсаторы, также содержат полистирол. Потолочные плитки, которые часто используют для декорирования квартир и офисных помещений, тоже содержат в своем составе данный элемент. Домашняя бытовая упаковка – это пленка и пленочные пакеты, в основе производства которых лежит полистирол. Ударопрочность химического соединения способствует созданию упаковки из указанного химического материала для любой продукции: стекла, электроники, техники и приборов.

Полистирол можно встретить в составе одноразовых приборов (тарелок, чашек, ложек и др.), канцелярских предметов (ручек, фломастеров, карандашей), упаковки для компьютерных дисков, бытовой техники и т. п. Даже детские игрушки содержат в своем составе данный материал. Получается, что химически созданный материал полистирол находится постоянно рядом с человеком. Закономерно опасение, нет ли опасности от его использования.

В чистом виде стирол очень токсичен, при воздействии на него высокой температуры и влаги, а также в соединении с кислородом он выделяет опасные химические элементы. Чем сильнее воздействие на предмет, сделанный с использование стирола, тем активнее выделение опасных ядов. Человек, находясь в постоянной близости, вдыхает пары стирола и отравляется. Особенно страдает печень. Подвержены опасности сердце и легкие. Маленькая концентрация стирола в воздухе не приносит вреда, но постоянное его воздействие может стать толчком для развития болезни (например, гепатита).

Во время пожара полистирол грозит человеку смертельной опасностью. При возгорании он образует пламя повышенной температуры, выделяя при этом сильнейший яд. Тушение такого пожара затруднено условиями горения химического соединения. Ядовитые пары, выделяемые полистиролом при горении, затрудняют дыхание, мешают передвижению, наносят смертельный вред живым существам.

Дополнительный вред добавляют полистиролу и всевозможные добавки, которые придают материалу нужные свойства: эластичность, прочность и другие. Не всегда производитель ставит в известность потребителя о составе полистирольного соединения. Иногда просто невозможно перечислить все, что используется в химическом производстве.

Почему же человечество продолжает пользоваться и развивать производство предметов, в состав которых входит полистирол? Почему не останавливают производство предметов из опасного соединения? Это объясняется тем, что при правильном применении и выполнении инструкций, которыми снабжены предметы, вред здоровью человека не причиняется. Отрицательное влияние полистирола на организм человека гораздо ниже, чем, например, от вдыхания автомобильных паров и газов. Знать отличительные особенности материала все-таки необходимо. Полистирол прозрачен и имеет маркировку PS. Встречается и непрозрачный материал, сделанный из взбитого полистирола. Вспенивающийся полистирол используется в качестве фильтрующего материала для очистки воды.

Избежать воздействия стирола на человеческий организм практически невозможно. Можно только уменьшить воздействие его при замене на другие материалы: керамику, дерево, бумагу. При строительстве стоит провести изоляцию, исключить возможность прямого воздействия материалов из стирола. При использовании пенопласта необходимо применить материал, который закроет доступ паров и выделений пенопласта на человека (фанеру, гипсокартон и др.). Легким способом защиты является система своевременного проветривания помещений.

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.

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.


  1. Гомополимер

GPPS — полистирол аморфного типа общего назначения.

SPS — кристаллизующийся синдиотактический ПС.

  1. Сополимеры

Аббревиатура

Расшифровка по-русски

ABS

АБС-пластик

ASA

АСА-сополимер  

HIPS

ПС высокой ударной прочности, УПС  

MABS

Прозрачный АБС  

SAN

САН  

SBS

Стирол-бутадиен-стирольный термоэластопласт

SEBS

Стирол-этилен-бутилен-стирольный термоэластопласт

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. 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.

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

  3. 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.

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

  5. 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.

  6. 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

что это за материал, физические свойства, виды

Применение современных утеплителей позволяет не только сохранить оптимальный температурный режим в помещении, но и значительно сэкономить. Например, полистироловые материалы изготавливаются из очень недорогого сырья, по этой причине и розничная стоимость изделий остаётся не слишком высокой. Прежде чем отправиться в магазин за необходимым количеством этого материала либо сделать заказ через интернет, необходимо выяснить для себя: полистирол, что это такое.

Содержание статьи:

Полистирол как утеплить

Полистирол, применение которого должно выполняться с учётом его физических и химических свойств, является очень податливым материалом, монтаж которого не может вызвать какие-либо серьёзные затруднений. Полистирол изделия из него для утепления, чаще всего, представляют собой плиты различной толщины и плотности.

Внимание! Чтобы полностью понять, что такое полистирол, необходимо более подробно изучить его технические характеристики.

Особенности материала и технические характеристики

Полистирол — это материал, который можно получить в результате полимеризации стирола. Конечный продукт представляет собой полимер, довольно хрупкий, но с минимальным коэффициентом теплопроводности. Именно это качество, чаще и используется в строительстве, и, несмотря на небольшую механическую прочность, полистирол используется даже для утепления внешних поверхностей стен. Такое применение стало возможным также благодаря хорошей морозостойкости материала. До минус 40 градусов Цельсия включительно полистирол не утрачивает своих основных физических качеств.

Этот утеплитель обладает минимальным уровнем поглощения влаги, поэтому может использоваться даже для утепления помещений, где имеются открытые резервуары с водой. Растворяется этот материал только в бензине, толуоле и в других органических жидкостях, наличие которых в помещении с полистиролом является нежелательным.

Получение строительного полистирола может быть осуществлено несколькими методами:

  • Эмульсионный.
  • Суспензионный.
  • Блочный.

Первые два способа являются уже устаревшими. Блочный метод полимеризации осуществляется в среде бензола при температуре от 80 до 220 градусов Цельсия.

Плотность строительного полистирола составляет от 10 до 30 кг на 1 кубический метр. Чем выше этот показатель, тем более прочным является материал.

Внимание! При увеличении плотности полистирола его теплоизоляционные свойства уменьшаются, поэтому приходится искать компромиссное решение между коэффициентом теплоизоляции и механической устойчивостью к нагрузкам.

Преимущества использования

Узнав о том, какие у полистирола химические и физические свойства, можно уже полнее судить о преимуществах использования этого материала в строительном деле. Существует большое количество плюсов применения полимеризированного стирола, то есть полистирола. Прежде всего, следует отметить следующие качества этого материала:

  • Низкая теплопроводность.
  • Не гигроскопичен.
  • Не поражается бактериями и грибком.
  • Относительно небольшая цена.

Кроме перечисленных достоинств, этот материал можно легко разрезать обычным канцелярским ножом, что позволяет выполнить работу по утеплению объектов, рационально используя каждый отрезок полистирольного утеплителя.

Технология утепления жилища: в каком виде используется

Полистирол в строительстве может быть использован в различных формах. Для утепления жилища используется наиболее распространённые материалы, изготовленные на основе полимеризированного стирола.

Пенополистирол (EPS)

Пенополистирол или пенопласт представляют собой изделие из газонаполненного полистирола. Для изготовления такого материала используются газы, которые растворяются в кипящей массе полистирола.

Внимание! Если необходимо повысить противопожарные свойства полистирола, то в качестве наполнителя используется углекислый газ.

Пенополистирол может использоваться не только для защиты строений от потери внутреннего тепла, но и в качестве упаковочного материала. Применяется пенопласт и в военной промышленности, где его устанавливают в шлемы в качестве амортизирующего материала. В строительстве кроме основного назначения используется опалубка для заливки бетонной массы, а также лёгкие сорта бетона, например, полистиролбетон.

Полистирол вспененный, свойства которого позволяют легко изменять цвет материала, применяется также для изготовления различных дизайнерских предметов интерьера и при производстве детских игрушек. Более плотные разновидности полимерного стирола применяются для изготовления одноразовой посуды и фляг для воды.

Внимание! Полистирол имеет температуру плавления около +160 градусов Цельсия, при достижении которой выделяются очень токсические вещества, вредные для здоровья человека.

Экструдированный пенополистирол (XPS)

Экструдированный пенополистирол, как и пенопласт, состоит из полистирола, в качестве мономера которого выступает обычный стирол. Разница заключается только в технологии гранулирования. Этот материал получают при смешивании полистирола в условиях высокой температуры и давления, со специальным агентом, который позволяет вспенить полимерную массу. Оканчивается процесс выдавливанием массы из экструдера. В результате получается пористый материал с ячейкой 0,1 — 0,2 мм, плотность которого может достигать 47 кг/м3. Благодаря этому качеству экструдированный полистирол может применяться не только в качестве утепляющего материала, но и при строительстве автомобильных дорог и взлётно-посадочных полос.

Внимание! Наиболее плотные разновидности экструдированного полистирола могут использоваться даже в качестве несущих конструкций при строительстве различных сооружений.

Подготовка поверхности к утеплению

Тщательно изучив полистирол и узнав, что это за материал, можно приступать к утеплению поверхности. Эта работа не представляет особой сложности, но первое, что необходимо сделать для успешной фиксации пенопласта, — это правильно подготовить поверхность.

Прежде всего, следует тщательно очистить плоскость от видимых повреждений. Трещины в бетонных поверхностях необходимо заделать с помощью цементного раствора. При утеплении кровли следует позаботиться о том, чтобы места, где будут размещаться блоки утеплителя, были надёжно защищены от проникновения атмосферных осадков.

Если в процессе инспекции поверхностей, подлежащих утеплению, будут обнаружены признаки жизнедеятельности грызунов, то от непрошенных гостей следует избавиться. Мышиные и крысиные норки следует заделать стекловатой с бетонной смесью.

На что сажают ЭППС плиты

Многие владельцы частных домов и квартир, узнав о том, что их соседи делают из полистирола качественную теплоизоляцию при минимальных финансовых расходах, пытаются самостоятельно выполнить эту работу с использованием подручных материалов и инструментов. Качественно установить такой материал на вертикальную или горизонтальную поверхность можно только с использованием клея, специальных дюбелей-грибков. Также можно сделать каркас, на который впоследствии происходит установка полимера.

Монтаж утеплителя на клей

Монтаж полистирола на клей — это очень простой способ установки материала, но требующий дополнительных расходов на приобретение специального состава с помощью которого и производится сцепление плит с поверхностью. При этом, вид материала не имеет значения. Специальный клей надёжно приклеит пенопласт к бетону, дереву или металлу.

Выполняется эта работа в следующей последовательности:

  1. На ранее подготовленную поверхность наносится специальная грунтовка.
  2. Размешать клей в воде в рекомендованной заводом-изготовителем пропорции.
  3. Нанести клей на плиту в нескольких точках. Обязательно должны быть задействованы участки по углам и в середине пенопласта.
  4. Приложить утеплитель к стене с усилием достаточным для крепления, но таким образом, чтобы не пострадала целостность плиты.

Начинать выкладывать материал рекомендуется с любого нижнего угла.

Монтаж на грибки

Полистирол листовой обладает свойствами, которые позволяют его легко крепить к вертикальной поверхности с помощью клея. Чтобы увеличить прочность крепления утеплитель можно устанавливать на специальные дюбеля. Такой способ монтажа подходит не только для пенопласта. С помощью «грибков» можно устанавливать листовые материалы и из других пластиков, например, поликарбоната или поливинилхлорида. Монтаж плит утеплителя на дюбеля осуществляется в такой последовательности:

  • Перфоратором делают в стене отверстия. Сверло необходимо использовать по бетону. Диаметр рабочего элемента должен соответствовать ширине дюбеля, а длина — больше на 10 мм.
  • В отверстие устанавливается распорный элемент.
  • К стене приставляется лист утеплителя и производится установка дюбелей-грибков.

Таким же образом можно устанавливать полистирол на потолок или любую поверхность, находящуюся под значительным углом. Широкая «шляпка» надёжно будет удерживать пенопластовый лист на любой поверхности.

Монтаж утеплителя на каркас

Монтаж утеплителя на каркас подходит в том случае, когда внешний вид стены требует проведения слишком большого объёма работ по выравниванию. Установка обрешётки позволит выглядеть поверхности идеально ровно. Перед установкой обрешётки также рекомендуется произвести краткий осмотр стены. Если общее состояние поверхности находится в удовлетворительном состоянии, то проведение подготовительных работ не требуется. В противном случае, прежде чем установить пластмассу, потребуется заделать бетонным раствором щели и трещины. На деревянной прокладке будет держаться не только утеплитель, но и облицовочный материал, поэтому следует выбрать для каркаса деревянный брус без видимых повреждений.

Обрешётку к стене крепят с помощью обычных дюбелей. Рекомендуется располагать бруски в вертикальном положении на расстоянии, которое должно равняться стороне полистирольного листа. Когда деревянная основа будет надёжно прикреплена к стене, осуществляют монтаж полистирола. Укладка плит осуществляется между деревянными брусками.

Внимание! Когда утепление стены будет завершено, к обрешётке крепится основной облицовочный материал.

Советы и рекомендации по утеплению полистиролом

Полистирол, основные характеристики которого были подробно изложены выше, важно правильно хранить, транспортировать и укладывать. Также следует учитывать некоторые нюансы при подборе материала и проведении утеплительных работ, например:

  • При утеплении деревянных стен рекомендуется оставлять небольшой зазор между листами полистирола. Это требуется для того, чтобы поверхность из этого материала могла свободно дышать.
  • Крошащийся материал — это признак нарушения технологии производства. При наличии подобного недочёта от покупки следует отказаться.
  • При выборе пенополистирола для утепления стен следует правильно подобрать плотность. Обозначение этого параметра, обычно, наносится на упаковку.

Где используется вспененный полистирол, а также как использовать материал, было подробно рассказано в этой статье. Если работа выполняется впервые, то следует выполнять каждый этап укладки утеплителя очень тщательно, вне зависимости от способа монтажа.

Сравниваем сотовый поликарбонат и полистирол

Поликарбонат и полистирол объединяет одно важное в строительстве качество – высокая степень теплоизоляции. Однако, на вид и по своим характеристикам эти материалы различаются.

Особенности сотового поликарбоната

Сотовый поликарбонат представляет собой прозрачный материал, состоящий из двух слоев, между которыми находятся маленькие воздушные камеры. Именно они позволяют достичь высокого уровня сохранения тепла. И благодаря этому данный материал получил широкое распространение в виде покрывающего покрытия для теплиц. Наряду с легкостью, прозрачностью и низкой теплопроводностью поликарбонат обладает устойчивостью к повреждениям. Это еще один отличительный признак поликарбоната в сравнении с полистиролом.

Особенности полистирола

Полистирол – это чаще всего листы однородного состава (без ячеек, как у поликарбоната), по структуре напоминающие пенопласт. Поэтому они более мягкие на ощупь и хрупкие, могут легко ломаться от ударов. При этом они очень хорошо сохраняют тепло, поэтому широко применяются в качестве внутреннего теплоизоляционного материала (в то время как поликарбонат используется для лицевой отделки и не подвержен воздействию окружающей среды). Если вам нужно утеплить помещение, вам понадобится полистирол. Если же облицевать – тогда поликарбонат. Также полистирол очень удобно использовать во время строительства – для создания опалубки.

Также существует ударопрочный полистирол, который больше напоминает пластик. Он может быть бесцветным либо окрашенным в какой-либо оттенок. Поэтому возможно применение этого полимера в рекламе, строительстве, быту.

Характеристики сотового поликарбоната

Поликарбонат обладает следующими свойствами и качествами, за которые он высоко ценится в современной промышленности и строительстве:

  • почти 90% – светопропускная способность;
  • устойчивость к влаге, перепадам температуры;
  • высокая прочность на весовые нагрузки;
  • легкость и компактность в транспортировке;
  • простота монтажа;
  • доступная стоимость.

Благодаря этим качествам сотовый поликарбонат удобно использовать в качестве покрывающего материала для частных и промышленных теплиц.

Характеристики полистирола

Полистирол – легкий влагоустойчивый полимер, способный долго сохранять тепло и свои визуальные и эксплуатационные характеристики. Его ценят за:

  • универсальность применения ввиду разнообразия типов по структуре и свойствам;
  • стойкость в условиях повышенной влажности;
  • высокие теплоизоляционные характеристики;
  • долговечность;
  • низкий вес;
  • дешевизну.

Данные свойства полистирола обеспечивают его широкое применение в быту и строительстве.

Преимущества использования полистирола в качестве опалубки

Жесткий полистирол дает множество преимуществ при использовании для возведения бетонных фундаментов, стен. Его характеристики таковы, что можно сразу возвести бетонную стену на высоту этажа. Полистирольная опалубка дает возможность строить здания высотой до 5 этажей без использования башенного крана. В специальных плитах, предназначенных для опалубки, есть прочные перемычки, которые исключают необходимость делать обвязку арматуры.


Полистирол общего назначения (GPPS) | Remichem — Полимерные материалы

Полистирол общего назначения (GPPS) – general purpose polystyrene  – это продукт полимеризации стирола (винилбензола), термопластичный полимер линейной структуры. Широко применяемый материал, благодаря высоким физико-механическим свойствам, экологической безопасности, химической инертности в отношении многих веществ, влаго-, электро- и морозостойкости.

Выпускается в виде прозрачных гранул цилиндрической формы, которые перерабатываются в готовые изделия литьем под давлением либо экструзией при 190—230 °С. Широкое применение полистирола (ПС) и пластиков на его основе базируется на его невысокой стоимости, простоте переработки и огромном ассортименте различных марок.

Наиболее широкое применение (более 60% производства полистирольных пластиков) получили ударопрочные полистиролы, представляющие собой сополимеры стирола с бутадиеновым и бутадиен-стирольным каучуком. В настоящее время созданы и другие многочисленные модификации сополимеров стирола.

Из полистиролов производится множество изделий, которые применяются:

в бытовой сфере:

  • одноразовая посуда, упаковка, детские игрушки и т.д.

в строительной индустрии:

  • теплоизоляционные плиты, несъемная опалубка и сэндвич-панели

облицовочные и декоративные материалы:

  • потолочный багет, потолочная плитка, полистирольные звукопоглощающие элементы, клеевые основы

медицинское оборудование:

  • части систем переливания крови, вспомогательные одноразовые инструменты

Из полистирола изготавливаются тонкие пленки (до 100 мкм), а в смеси с со-полимерами (стирол-бутадиен-стирол) — до 20 мкм. Эти пленки успешно применяются в упаковочной и кондитерской индустрии, а также в производстве конденсаторов.

Ударопрочный полистирол и его модификации получили широкое применение в сфере бытовой техники и электроники (корпусные элементы бытовых приборов).

Полистирол перерабатывается всеми основными методами переработки полимеров и пластмасс — экструзией, литьем под давлением, термоформованием.

Все, что вам нужно знать о полистироле (ПС)

Полистирол (PS) — это естественно прозрачный термопласт, который доступен как в виде обычного твердого пластика, так и в виде жесткого вспененного материала. Пластик PS обычно используется во множестве потребительских товаров, а также особенно полезен для коммерческой упаковки. Компания Dow Chemical изобрела запатентованный процесс для производства известного продукта из пенополистирола «пенополистирол» в 1941 году.Этот материал вызывает споры среди экологических групп, поскольку он медленно разлагается и все чаще встречается в виде мусора на открытом воздухе (особенно в виде пены, плавающей в водных путях и в океане).

Твердая пластиковая форма полистирола обычно используется в медицинских устройствах, таких как пробирки или чашки Петри, или в повседневных предметах, таких как кожух детекторов дыма, футляр, в котором вы покупали свои компакт-диски, и часто в качестве контейнер для таких продуктов, как йогурт или красная «соло» чашка, из которой вы пьете, у задней двери и / или когда вы проигрываете в игре в пивной понг.

Пенопласт из полистирола чаще всего используется в качестве упаковочного материала. Вы, вероятно, распаковали нестандартный пенополистирол, если когда-либо покупали новый телевизор или значительную часть нового оборудования, например пилу Mitre. Точно так же вы, вероятно, знакомы с упаковкой из пенополистирола «арахис», используемой в качестве наполнителя для различных мелких предметов, которые отправляются. Пенополистирол также используется для изготовления контейнеров «с собой» и одноразовой посуды во многих ресторанах.

Каковы характеристики полистирола?

Теперь, когда мы знаем, для чего он используется, давайте рассмотрим некоторые ключевые свойства полистирола.Полистирол обычно (но не всегда) является гомополимером, что означает, что он состоит только из мономера стирола в сочетании с самим собой. В зависимости от типа ПС его можно отнести к «термопластичным» или «термореактивным» материалам. Название связано с тем, как пластик реагирует на тепло. Термопластические материалы становятся полностью жидкими при температуре плавления (210–249 градусов Цельсия в случае полистирола), но они начинают течь при температуре стеклования (100 градусов Цельсия для полистирола).Основным полезным признаком термопластов является то, что их можно нагреть до точки плавления, охладить и снова нагреть без значительного разрушения. Вместо горения термопласты превращаются в жидкие, что позволяет их легко формовать под давлением, а затем перерабатывать. Напротив, термореактивные пластмассы не будут повторно кристаллизоваться после того, как они «затвердеют» в твердой форме.

Напротив, термореактивные пластмассы можно нагреть только один раз (обычно в процессе литья под давлением). Первое нагревание вызывает затвердевание термореактивных материалов (аналогично двухкомпонентной эпоксидной смоле), что приводит к химическим изменениям, которые нельзя отменить.Если вы попытаетесь нагреть термореактивный пластик во второй раз до высокой температуры, он просто сгорит. Эта характеристика делает термореактивные материалы малопригодными для вторичной переработки.

Почему так часто используют полистирол?

Полистирол особенно полезен при его применении в качестве пены. Это безудержный лидер в упаковочной промышленности, но он также широко используется в качестве традиционного пластика. В Creative Mechanisms мы использовали полистирол во многих сферах применения в различных отраслях промышленности.В течение многих лет полистирол, или, как его часто называют, просто стирол, использовался в качестве материала для прототипирования — в основном по тем же причинам, по которым мы сейчас используем АБС. Он недорогой, легко доступный, белого цвета, хорошо склеивает, шлифует, режет и красит. Буква «S» в АБС — это стирол. Многие старшие инженеры и дизайнеры, которые работают в отрасли какое-то время, будут просить модель из стирола, когда им нужен быстро разрушающийся прототип. У нас все еще есть много листов стирола в магазине Creative Mechanisms.Мы будем использовать их для создания быстрых тестовых моделей, образцов краски, прототипов вакуумной формовки или термоформования, а также больших моделей, которые можно создавать из плоских листов.

Мы также видели, что полистирол используется как своего рода живой материал петель (обычно полипропилен лучше всего подходит для живых петель). Существуют прозрачные одноразовые контейнеры из полистирола (например, контейнер для хот-догов от WaWa или ближайший магазин для тех, кто живет за пределами Северо-Востока), которые функционируют как раскладушка с шарниром посередине.Петля в этом случае немного отличается от вашей традиционной живой петли из полипропилена. Обычно петля PS представляет собой серию изгибов, которые позволяют раскладушке изгибаться и открываться. Независимо от того, технически это петля или нет, она по-прежнему работает очень хорошо и легко подвергается термоформованию.

Какие бывают типы полистирола?

Три основных типа полистирола включают пенополистирол, обычный полистирол и пленку из полистирола. Среди различных типов пенополистирола — пенополистирол (EPS) и экструдированный полистирол (XPS).EPS включает наиболее известные и распространенные типы полистирола, включая пенополистирол и упаковочный арахис. XPS — это пенопласт с более высокой плотностью, обычно используемый в таких областях, как архитектурные модели зданий. Некоторые виды полистирольных пластиков представляют собой сополимеры. Часто гомополимер PS является довольно хрупким, и его можно сделать более ударопрочным в сочетании с другими материалами (известными в этой форме как сополимерный полистирол с высокой ударопрочностью или HIPS). Пленку из полистирола также можно формовать под вакуумом и использовать в упаковочных целях.Пленки можно растягивать в ориентированный полистирол (OPS), который дешевле производить (хотя и более хрупкий), чем альтернативы, такие как PP.

Как делается ПС?

Полистирол, как и другие пластики, начинается с перегонки углеводородного топлива на более легкие группы, называемые «фракциями», некоторые из которых объединяются с другими катализаторами для производства пластмасс (в случае полистирола в процессе полимеризации). Более подробно об этом процессе можно прочитать здесь.Пенополистирол производится с использованием «вспенивающих агентов», которые расширяются и заставляют пену образовываться в таком состоянии, что в основном она состоит из захваченного воздуха.

Полистирол (ПС) для разработки прототипов на станках с ЧПУ и 3D-принтерах:

Полистирол доступен в листах, прутках и в различных формах. Это отличный кандидат для процессов субтрактивной обработки на станке с ЧПУ. Цвета обычно ограничиваются прозрачным, белым и черным, хотя могут быть добавлены цвета, и это отличный кандидат для внешней окраски.Мы слышали о фирмах, использующих ударопрочный полистирол (HIPS) в качестве наполнителя для 3D-печати (доступный в форме нитей), хотя мы обычно не используем его сами.

Полистирол (ПС) для литья под давлением:

Полистирол общего назначения (GPPS) и ударопрочный полистирол (HIPS), вероятно, являются наиболее часто используемыми полистиролами PS для литья под давлением. GPPS прозрачный, но хрупкий (представьте себе футляр для компакт-дисков), в то время как HIPS непрозрачный и гораздо менее хрупкий.

PS токсичен?

В целом полистирол нетоксичен и не имеет запаха.Это преобладающий пластик в индустрии упаковки для пищевых продуктов. Хотя это может привести вас к мысли, что это полностью безопасно, в некоторых исследованиях сообщалось о «потенциальном воздействии на здоровье пищевой упаковки из пенополистирола, связанной с ее производством, а также с выщелачиванием некоторых из ее химических компонентов в продукты питания и напитки». Примечание. Полистирол легко воспламеняется и, как и другие органические соединения, выделяет углекислый газ и воду при горении.

Каковы недостатки полистирола?

Полистирол очень инертен, что означает, что он не очень хорошо реагирует ни с кислотными, ни с щелочными растворами.Эта характеристика заставляет полистирол долгое время находиться в естественной среде, что представляет опасность для мусора, поскольку материал обычно выбрасывается после чрезвычайно короткого срока полезного использования. Примечание: полистирол растворяется довольно быстро при контакте с хлорированными или другими углеводородными веществами.

Какие свойства у ПС?


Недвижимость

Значение

Техническое наименование

Полистирол (ПС)

Химическая формула

(C8H8) №

Температура расплава

210–249 ° C (410–480 ° F) ***

Типичная температура литья под давлением

38 — 66 ° C (100 — 150 ° F) ***

Температура теплового отклонения (HDT)

95 ° C (284 ° F) при 0.46 МПа (66 фунтов на кв. Дюйм) **

Прочность на разрыв

53 МПа (7700 фунтов на кв. Дюйм) ***

Прочность на изгиб

83 МПа (12000 фунтов на кв. Дюйм) ***

Удельный вес

1,04

Скорость усадки

0,3 — 0,7% (0,003 — 0,007 дюйма / дюйм) ***

* В стандартном состоянии (при 25 ° C (77 ° F), 100 кПа) ** Исходные данные *** Исходные данные


Разница между полистиролом и полиэтиленом

Полистирол и полиэтилен — одни из наиболее широко используемых сегодня полимеров.Оба они ударопрочные, легкие и доступны во многих различных формах, что делает их идеальными для самых разных целей. При таком большом количестве применений обоих видов пластмасс легко запутаться в том, как лучше всего использовать эти продукты, однако эти пластики имеют ключевые различия, которые необходимо учитывать.

Давайте подробнее рассмотрим свойства полиэтилена и полистирола и определим, что делает эти два термопласта уникальными:

Полиэтилен

Полиэтилен был впервые синтезирован учеными Реджинальдом Гибсоном и Эриком Фосеттом в 1933 году, когда они прореагировали этиленом с бензальдегидом под сильным нагревом и давлением.Полученный полимер можно формовать в листы и стержни или вытягивать в волокна и пленки. Эта универсальность была одной из определяющих черт полиэтилена. Сегодня полиэтилен обычно производят в нескольких различных формах с совершенно разными свойствами:

  • Полиэтилентерефталат (ПЭТ) — ПЭТ известен своей способностью легко подвергаться термоформованию в производственных и инженерных целях. В волокнистой форме его обычно называют полиэстером. Его также можно производить с использованием гликоля для производства ПЭТ-Г, который очень устойчив к ударам, давлению и высокой температуре.
  • Полиэтилен низкой плотности (LDPE) — LDPE — это гибкий полиэтилен с уникальными свойствами текучести, которые делают его идеальным для формования в пленку. Он обладал высокой пластичностью, но низким пределом прочности на разрыв, что позволяло значительно растянуть его перед разрушением.
  • Полиэтилен высокой плотности (HDPE) — HDPE представляет собой высококристаллический и плотный пластик. Это делает его исключительно прочным, долговечным и ударопрочным. В результате его часто выбирают для применений, где требуется долговечный или эластичный материал.
  • Полиэтилен сверхвысокой молекулярной массы (UHMW) — этот тип полиэтилена лучше всего подходит для высокопроизводительных приложений. Он намного тяжелее и плотнее, чем HDPE. При вплетении в волокно UHMW имеет более высокий предел прочности на разрыв, чем сталь, что делает листы UHMW идеальными для кухонных шкафов и доков.

Свойства полиэтилена

Полиэтилен — самый простой в химическом отношении полимер, состоящий только из углерода и водорода. Благодаря своему молекулярному составу он очень устойчив к химическим веществам, ультрафиолетовому излучению и влаге.Как термопласт, его можно постоянно плавить, реформировать и снова и снова охлаждать, придавая новые формы, что делает его отличным кандидатом для вторичной переработки. Полиэтилен также довольно прочен, что делает некоторые его формы популярными для упаковки тяжелых предметов, а другие формы идеально подходят для абсолютной ударопрочности.

Преимущества полиэтилена

Полиэтилен известен своей исключительной легкостью и прочностью. Он также выдерживает контакт со многими различными химическими веществами, а это означает, что большинство бытовых чистящих средств можно использовать с полиэтиленом без значительного ущерба.В дополнение к этому, полиэтилену можно легко придать множество различных форм, включая листы, стержни и блоки, а также нестандартные формы. При необходимости можно легко разрезать и изготовить большинство видов полиэтилена с помощью основных деревообрабатывающих инструментов.

Примеры использования полиэтилена

Полиэтилен имеет множество различных вариантов использования из-за его универсальности. Он также исключительно популярен для упаковки продуктов питания и напитков, поскольку большинство типов полиэтилена считаются безопасными для пищевых продуктов FDA.

  • Полиэтилентерефталат (ПЭТ) — Одежда, бутылки, пищевая и фармацевтическая упаковка.ПЭТ-G также используется в качестве нити для 3D-печати
  • Полиэтилен низкой плотности (LDPE) — пакеты для хранения пищевых продуктов, полиэтиленовая пленка, пластиковые пакеты для покупок.
  • Полиэтилен высокой плотности (HDPE) — судовая доска, мусорные баки, разделочные доски, молочники.
  • Сверхвысокомолекулярный полиэтилен (UHME) — Медицинские изделия и бронежилеты.

Полистирол

Полистирол, часто называемый «стиролом», представляет собой полимер, созданный из мономера стирола, который представляет собой жидкий углеводород, полученный из нефти.Полистирол имеет исключительно долгую историю, он был обнаружен в 1839 году аптекарем по имени Эдуард Симон. Он перегонял масла из американской сладкой жевательной резинки и назвал полученное соединение оксидом стирола. Однако только в 1938 году ученые изобрели коммерческое производство этого соединения — после открытия оксид стирола был переименован в полистирол.
Полистирол доступен в трех основных формах, включая твердый ударопрочный пластик, легкий пенопласт и тонкую пленку.Это придает полистиролу почти такую ​​же универсальность, что и полиэтилен.

Свойства полистирола

Полистирол — это термопласт, который твердеет при комнатной температуре, но начинает плавиться при 210 C. После расплавления полистирол может быть преобразован в новые формы, а затем охлажден до твердого состояния, что делает его отличным кандидатом для вторичной переработки. Все формы полистирола до некоторой степени устойчивы к кислотам и щелочам, что делает их надежными для повседневного использования.

Разновидность пенополистирола часто называют пенополистиролом.Эта пена жесткая, но способна поглощать и рассеивать значительное давление благодаря своей структурной прочности и низкой плотности. Несмотря на расширение пузырьков воздуха, пенополистирол по-прежнему сохраняет свои влагостойкие и теплоизоляционные свойства, поэтому горячие напитки часто подают в стаканчиках из полистирола.

Преимущества полистирола

Полистирол — один из самых экономичных пластиков, доступных для покупки. Кроме того, его очень просто вырезать по форме, используя резку с компьютерным управлением, двумерное формование или бытовые инструменты, такие как ножи и настольные пилы.Это одна из причин, по которой инженеры обычно используют полистирол, особенно в виде пенопласта, для создания прототипов — все формы стирола можно очень легко купить, склеить, отшлифовать, разрезать и покрасить. Кроме того, полистирол можно переработать, если он правильно утилизирован.

Примеры использования полистирола

У полистирола есть множество вариантов использования, будь то твердый пластик, пенопласт или пленка. Твердый пластик часто используется для изготовления уличной мебели, пробирок, стаканов, игрушек, корпусов компьютеров, посуды и пластиковых стаканчиков для питья.Разновидности вспененного пенопласта до полистирола используются в упаковке, переносных контейнерах, инженерных моделях и стаканах для питья из пенополистирола. Растянутый в пленку полистирол часто используется в вакуумной упаковке как недорогая альтернатива полипропилену.

Основные отличия

Хотя полистирол и полиэтилен имеют несколько общих черт, у них есть несколько определяющих различий. Полиэтилен в формах HDPE и UHME намного более устойчив к ударам и долговечен, что делает его идеальным для использования в строительстве.Он также обладает замечательной устойчивостью к химическим веществам, ультрафиолетовому излучению и влаге. Полиэтилен очень плотный и доступен в виде листов, пленки и волокон.

С другой стороны, полистирол доступен в виде листов, пленки и пенопласта. Однако полистиролу очень легко придать форму, особенно когда он находится в форме пены. Это делает его идеальным для инженерных целей. Низкая цена полистирола и его способность выдерживать температуры свыше 200 по Цельсию также делают его исключительно популярным в сфере общественного питания.

Если вы хотите поближе познакомиться с доступными формами полистирола, посетите нашу страницу продукта из стирола. Чтобы узнать больше о многих формах полиэтилена, посетите нашу страницу, посвященную ПЭТ, ПЭТ-G, HDPE или UHMW. Или, если у вас есть дополнительные вопросы, свяжитесь с нами сегодня.

Все о полистироле — MGX

Что такое полистирол? Полистирол — это синтетический ароматический полимер, который производится из мономера стирола, который является жидким нефтехимическим продуктом. Также известно, что это термопластическое вещество, которое обычно находится в твердом состоянии при комнатной температуре.Обычно его можно нагревать и плавить для формования или экструзии; в конце концов, когда он остынет, он снова станет твердым.

Возможно, вы не знаете, что полистирол — один из наиболее широко используемых видов пластика. Несколько других фактов о полистироле заключаются в том, что его твердая форма представляет собой твердый пластик, который практически не имеет гибкости. Обычно твердый полистирол также можно использовать для изготовления форм с очень мелкими деталями. Другое дело, что полистирол может быть прозрачным или иметь несколько разных цветов.Примеры использования полистирола: одноразовые столовые приборы, пластмассовые модели, коробки для компакт-дисков и DVD, а также корпуса для детекторов дыма.

Формы полистирола

Кроме того, существует 3 различных формы полистирола, такие как пенополистирол, экструдированный полистирол и экструдированный пенополистирол. У каждой из этих форм полистирола есть свои области применения. Также полистирол может использоваться во взрывчатых веществах на полимерной связке. Плотность пенополистирола является важным фактором, поскольку она может варьироваться от 25 кг / м3 до 200 кг / м3 и зависит от того, сколько газа было использовано для создания пены.На самом деле есть некоторые популярные продукты, которые используются из пенополистирола, такие как доски для серфинга, и очень известные чашки из пенополистирола, которые используются во всем мире. Чашки из пенополистирола чаще всего используются компаниями быстрого питания, обычно расположенными в США, Японии, Австралии и Новой Зеландии. Интересный факт о стаканах из полистирола из пенополистирола заключается в том, что вы можете пропустить их в посудомоечной машине, не деформируясь, но только если она установлена ​​на 70 ° C из-за того, что температура трансформации стекла составляет 95 ° C.Пенополистирол очень легко режется резаком для горячей проволоки. Резак для горячей пены прост и изготовлен из нагретой натянутой проволоки. Обычно его используют из нихрома, так как нихром очень устойчив к таким высоким температурам, что подходит для электропроводности. Устройство для резки пенопласта с горячей проволокой работает путем нагревания проволоки до определенной температуры, так что она сразу же расплавляет пену, которая находится рядом с ней. Таким образом, пена расплавится еще до того, как коснется проволоки, что приведет к гладким порезам от устройства для резки горячей пены.

Полистирол, который разрезается и формуется резаками для пенопласта, используется для различных целей, таких как; архитектурные модели, парки развлечений, настоящие вывески, съемочные площадки, строительство самолетов и многое другое. Эти специальные фрезы могут варьироваться от нескольких долларов до десятков тысяч долларов для гораздо более крупных станков с ЧПУ, которые используются для более крупных проектов. Для резки полистирола также можно использовать традиционный резак, но для того, чтобы это было возможно и не повредило лезвие, вам нужно окунуть лезвие в воду и разрезать под углом 30 °.Лучше всего повторить этот процесс несколько раз подряд. Если хотите хороших результатов. Существуют также различные виды уникальных ножей для полистирола, которые больше похожи на цилиндрические рашпили.

Экструдированный полистирол

Экструдированный полистирол полностью отличается от пенополистирола, который известен как пенополистирол. Что касается экструдированного полистирола, он, как правило, довольно гибкий из-за того, что он заполнен воздухом, а также его низкая плотность и низкая теплопроводность. Однако для некоторых вещей экструдированный полистирол используется для упаковки арахиса и упаковочного материала для амортизации хрупких предметов в коробках.Еще один важный факт, связанный с экструдированным полистиролом, заключается в том, что он может использоваться в качестве проводящего материала. Учитывая его изоляционные свойства, он является важным строительным материалом. Изоляция из экструдированного полистирола помогает своим строительным конструкциям, например, декоративным конструкциям. Помимо экструдированного полистирола, в гражданском строительстве также используется легкий наполнитель для насыпей.

Даже несмотря на то, что экструдированный полистирол используется для изготовления моделей ремесленных изделий, а точнее архитектурных моделей.Обычно при вспенивании между двумя листами бумаги он, как правило, представляет собой положительную замену картону, получившему название «пенопласт».

Утилизация и переработка

Общество пластмасс создало символ, известный как идентификационный код смолы для полистирола, потому что им нужен был простой способ маркировки предмета, чтобы можно было определить, подлежит ли он переработке или нет.

Сжигание

Очевидно, что воздействие полистирола, сжигаемого при высоких температурах, может вызвать образование химических веществ, таких как водный оксид углерода, некоторые летучие соединения и углекислый газ.Например, одна тонна поролоновых стаканов произведет 0,2 унции золы, однако вы получите около 200 фунтов золы на тонну, если вы будете использовать бумажные стаканчики.

Если в ячмене присутствует кислород или очень низкие температуры при сжигании полистирола, он будет производить полициклические ароматические соединения, углеродную сажу и монооксид углерода, а также мономеры стирола.

Могильник

Изделия из полистирола, такие как стаканы из пенопласта и другие изделия, рекомендуется закапывать на свалки, поскольку они прочны как бетон и кирпич.Также нет необходимости использовать пластиковую пленку для защиты воздуха и подземных вод.

Переработка

Как правило, на данный момент значительный процент изделий из полистирола не перерабатывается в основном из-за того, что не хватает качественных предприятий по переработке. При переработке полистирола его можно использовать для создания парковых скамеек, цветочных горшков и игрушек. Хотя первоначальный процесс «вторичной переработки» полистирола может быть официально не завершен и, как известно, вместо него производится больше полистирола.При этом стаканчики из полистирола и другие продукты, используемые для упаковки в качестве альтернативного варианта, обычно перерабатываются в наполнители из других пластмасс, или предметы, которые не могут быть переработаны, обязательно выбрасываются в мусор.

Экологические проблемы и запреты

Полистирол очень легкий, особенно если он вспененный, и имеет низкую стоимость лома, поэтому его действительно трудно переработать. Программы рециркуляции Curbside не допускают вторичную переработку полистирола, поскольку чистый полистирол очень устойчив к биоразложению и фотолизу.Если дикие животные проглотят любую форму пластика, это может быть для них очень вредным. По заявлению прибрежной комиссии Калифорнии, пластик теперь официально считается компонентом морского мусора.

Что такое полистирол (ПС)? — Определение из Corrosionpedia

Что означает полистирол (ПС)?

Полистирол — это универсальный синтетический органический полимер с химической формулой (C 8 H 8 ) n. Это может быть твердый твердый пластик или пенопласт.Полистирол химически устойчив как к кислотам, так и к щелочам, но легко растворяется многими хлорированными и ароматическими углеводородными растворителями.

Полистирол используется для производит широкий спектр потребительских товаров, бытовой техники, электроники, автомобильных запчастей, игрушек, садовых горшков, оборудования и многого другого. Пеноматериал также может быть изготовлен из полистирол. Пенополистирол обычно используется для упаковки химикатов.

Corrosionpedia объясняет полистирол (PS)

Полистирол — винилорганический полимер.Оно имеет длинная углеводородная цепная структура с фенильной группой, присоединенной к каждый второй атом углерода. Полистирол получают из мономера стирола путем свободного радикальная виниловая полимеризация. Полистирол также является компонентом твердого каучука, называемого поли (стирол-бутадиен-стирольный) каучуком SBS. Каучук SBS также является термопластичным эластомером.

Полистирол может быть твердым или вспененным. Обычно используемый полистирол прозрачный, твердый и хрупкий. Он является плохим барьером для кислорода и водяного пара и имеет относительно низкую температуру плавления.Поскольку это термопластичный полимер, он имеет твердое (стеклообразное) состояние при комнатной температуре и течет при нагревании выше 100 ° C (212 ° F). При охлаждении снова становится жестким. Полистирол легко размягчается и формуется при нагревании выше температуры стеклования.

Полистирол подвержен воздействию многих органических растворителей, растворяющих полимер. Растрескивание происходит в аморфном полистироле. Когда в смесях ударопрочного полистирола (HIPS) происходит образование трещин, это обеспечивает механизм неупругой деформации, улучшающий ударную вязкость материала.Экструдированный полистирол почти такой же прочный, как нелегированный алюминий, но более гибкий и легкий.

Полистирол биоразлагается очень медленно и поэтому становится все более распространенным в качестве подстилки на открытом воздухе. Он занимает больше места на свалках, чем бумага.

Полистирол: плюсы, минусы, химия

Вот вам загадка: какой материал можно найти в продуктовом магазине, под дорогой и в больнице? Сдаться? Ответ — полистирол ! Полистирол есть везде.В состоянии вспененного пенопласта полистирол можно найти в холодильниках, материалах, используемых в дорожном строительстве, а также в упаковке всего, от компьютеров до продуктов питания. Самая распространенная и узнаваемая форма полистирола называется пенополистиролом. В своей компактной форме он используется в качестве материала для изготовления таких вещей, как бутылки, одноразовые столовые приборы, игрушки, автомобильные детали и многие другие предметы, которые мы используем каждый день.

Пустые контейнеры для пищевых продуктов из пенополистирола (Источник: User2547783c_812 через iStockphoto).

Предупреждение о заблуждении

Многие люди называют пенополистирол пенопластом.Однако пенополистирол — это торговая марка.

Итак, что же делает полистирол таким полезным для множества разных целей? Чтобы ответить на этот вопрос, давайте посмотрим на его химию.

Какова химическая структура полистирола?

Полистирол — это пластик . Как следует из названия, он состоит из множества («поли») стиролов . Стирол представляет собой небольшое органическое соединение с химической формулой C 6 H 5 CH = CH 2 . Стирол также известен как винилбензол.Это потому, что он имеет винильную (-CH = CH 2 ) функциональную группу, присоединенную к бензольному кольцу (C 6 H 6 ).

Формула скелета, молекулярная формула и модель заполнения пространства стирола (Источники: Сандер де Йонг через Wikimedia Commons и Бен Миллс через Wikimedia Commons).

Знаете ли вы?

Стирол назван в честь бальзама Storax, который представляет собой маслянистую смолу, производимую деревьями сладкой жевательной резинки (Liquidambar styraciflua).

Стирол — прозрачная бесцветная жидкость.При нагревании отдельные молекулы (мономеры) соединяются в длинные цепочки. Длинные цепи повторяющихся мономеров называются полимерами .

Подробные и сокращенные формулы скелета полистирола (Источник: Let’s Talk Science с использованием изображения Yikrazuul с Wikimedia Commons).

Когда много цепей стирола смешиваются, они запутываются и образуют прочную взаимосвязанную сетку. Это пенополистирол. Когда вы были ребенком, вы когда-нибудь играли в игру Barrel of Monkeys? Это хорошая аналогия для полимерных цепей.Каждая обезьяна с двумя крючковатыми руками подобна молекулам стирола. Сами по себе они мало что делают. Но если соединить их руки вместе, они образуют цепь, похожую на полимерную. Тогда, если вы бросите их обратно в ствол, они запутаются, и их будет труднее разобрать — как полистирол!

Как полимеризуется мономерный стирол с получением полистирола по LSGScience (2:14 мин.).

Каковы свойства полистирола?

Полистирол существует в двух основных формах: твердый или вспененный.Пенопласт имеет две формы: пенополистирол (EPS) и экструдированный полистирол (XPS). Пенополистирол обычно используется в упаковке. Экструдированный полистирол (XPS) обычно используется в архитектурных моделях.

Знаете ли вы?

Пенополистирол был обнаружен случайно в 1954 году химиком компании Dow Chemical Co. Рэем Макинтайром, когда он пытался найти гибкий электрический изолятор.

Эта химическая структура полистирола придает ему ценные свойства, такие как малый вес и высокая прочность.С ним легко делать вещи, потому что это термопласт . Термопласты полностью станут жидкими, когда достигнут точки плавления. Когда термопласт охлаждается, он снова становится твердым. Это ценное свойство, так как процесс можно повторять несколько раз.

Знаете ли вы?

Температура плавления полистирола составляет от 210 ° C до 249 ° C.

Полистирол известен еще одним свойством, которое одновременно полезно и неудобно.Как и многие другие пластмассы, полистирол очень стабилен . Другими словами, он ненавидит химические реакции. Можно сказать, что он счастлив таким, какой он есть.

Полистирол можно оставить снаружи. Вы можете подвергать его воздействию агрессивных химикатов. Он останется таким же, как в тот день, когда вы его сделали. Как мы увидим, это может быть как хорошо, так и плохо.

Изделия из полистирола можно найти на многих свалках (Источник: luoman через iStockphoto).

Как утилизировать полистирол?

Химическая стабильность — это хорошо при производстве продуктов, которые должны служить долго, например сотовых телефонов, упаковки для пищевых продуктов и медицинских принадлежностей.

А как насчет тех продуктов, которые нам не нужны долго? Когда мы закончим с нашими пищевыми контейнерами, шприцами или столовыми приборами из полистирола, что нам с ними делать? Если выбросить их в мусор, они станут твердыми отходами и на свалке. И помните, полистирол не любит химических реакций. Это означает, что эти предметы будут счастливо оставаться на свалке в течение сотен или тысяч лет.

Возможна переработка полистирола. Сначала он отправляется на предприятие по переработке, где сортируется и очищается.Затем полистирол измельчают на мелкие кусочки, а затем подвергают воздействию тепла, в результате чего он плавится и превращается в пасту. Паста спрессована и высушена в гранулы или блоки перед отправкой на другое предприятие. Там он превращается в новые продукты.

Знаете ли вы?

Число вторичного использования полистирола — 6.

К сожалению, этот процесс дорогостоящий и сложный. Из-за этого переработка полистирола — редкость. В частности, вспененная форма полистирола редко перерабатывается.Сделать это недорого. Кроме того, он настолько легкий, что судоходные компании не считают экономически выгодным отправлять его в центр утилизации. Кроме того, когда полистирол используется для хранения еды или напитков, он часто слишком загрязнен для повторного использования. Это потому, что органические частицы прилипают к пене.

Наиболее распространенные способы утилизации полистирола — закопать или сжечь. Если все сделано правильно, сжигание является эффективным методом утилизации. Единственными побочными продуктами отходов являются углекислый газ, вода и небольшое количество сажи.Это те же отходы, которые образуются при сгорании бензина в двигателе автомобиля.

Двуокись углерода также нетоксична и стабильна. Но это также приводит к изменению климата , так что это не то, что мы хотим добавить в нашу атмосферу.

Было много споров о том, как долго полистирол прослужит в окружающей среде, и, по оценкам ученых, он может прослужить от 500 лет до, возможно, даже вечности. Из-за всего этого важно повторно использовать все продукты из полистирола, которые мы можем.Также важно для начала сократить количество используемого полистирола!

Знаете ли вы?

Ежегодно в мире производится более 12,7 млрд кг полистирола. Только американцы выбрасывают около 25 миллиардов стаканов из полистирола ежегодно. Получается 82 чашки на человека!

Подводя итоги …

Итак, что мы знаем о полистироле? Он состоит из длинных цепочек молекул стирола. Эти молекулы стирола переплетены вместе, чтобы получился дешевый, стабильный, нетоксичный и прочный пластик.У полистирола есть много разных применений. Это может быть для нас большим подспорьем во многих отношениях. Но мы должны сократить его использование, использовать повторно или даже переработать. Таким образом, мы поможем предотвратить повреждение или загрязнение окружающей среды.

Учебное пособие по химии полистирола

Реакция аддитивной полимеризации

Полистирол получают в результате реакции аддитивной полимеризации из мономеров стирола.
стирол полистирол
H
|

|
n C = C
|
H
|
H

Реакция сильно экзотермична, теплота реакции полимеризации составляет -121 кДж / моль -1 (при 25 o C).
стирол → полистрол ΔH = — 121 кДж моль -1

Согласно принципу Ле-Шателье, увеличение температуры, при которой происходит реакция, будет благоприятствовать реагенту, мономеру, стороне уравнения. Поэтому реакцию аддитивной полимеризации проводят при очень умеренных температурах.

Полистирол можно производить в школьной лаборатории в качестве демонстрации.

Установите водяную баню с 250 мл кипящей воды.

Добавьте 0,1 г ди (додеканоил) пероксида к 5 мл стирола 4 в кипящей пробирке.

Вставьте 20 см стеклянной трубки через резиновую пробку (пробку) и поместите резиновую пробку в горлышко колбы, как показано на схеме. Это сводит к минимуму потери паров стирола при нагревании.

Установите трубку для кипячения так, чтобы уровень раствора в ней был ниже уровня горячей воды, и зажмите ее.

Нагревайте 30 минут, пока раствор не станет вязким.

Погасите все пламя, снимите трубку для кипячения с водяной бани и охладите.

Вылейте содержимое охлажденной трубки для кипячения в стакан с 50 мл этанола.

С помощью стеклянной палочки вдавите полистирол в комок.

Слить этанол.

Высушите твердый полистирол на фильтровальной бумаге.


Меры безопасности
Используйте средства защиты глаз (защитные очки) и одноразовые перчатки.

Пары стирола в высоких концентрациях обладают наркотическим действием. Работайте в вытяжном шкафу или обеспечьте хорошую вентиляцию.
Стирол легко воспламеняется, беречь от огня.
Ди (додеканоил) пероксид (пероксид лауроила) является окислителем, избегайте контакта с кожей, скамейками и т. Д.
Этанол легко воспламеняется, беречь от огня.
Полистирол легко воспламеняется, беречь от огня.

Вы можете проверить растворимость вашего полистирола в различных растворителях, таких как концентрированная соляная кислота (12 моль л -1 ), разбавленная соляная кислота (10% HCl (водн.)), Циклогексан, оливковое масло, дихлорметан, бром и др. 2-бутанон.

Механизм реакции

Аддитивная полимеризация стирола (этенилбензола или фенилэтилена) с получением полистирола (поли (фенилэтен) или поли (этенилбензола)) протекает по свободнорадикальному механизму.
Свободный радикал — это молекула, которая не имеет заряда, но обладает высокой реакционной способностью, поскольку имеет неспаренный валентный электрон.
Ди (додеканоил) пероксид можно использовать в качестве инициатора реакции полимеризации, поскольку он имеет пероксигруппу (-O-O-) между двумя большими додеканоильными группами (CH 3 (CH 2 ) 10 CO-).
Связь перокси-O-O легко разрывается, расщепляя молекулу ди (додеканоил) пероксида на две части и оставляя неспаренные электроны на атомах кислорода.
Это приводит к образованию свободного радикала CH 3 (CH 2 ) 10 COO .

ди (додеканоил) пероксид свободный радикал
O
||
O
||
CH 3 (CH 2 ) 10 C -O-O- C (CH 2 ) 10 CH 3
тепло
O
||
2 канала 3 (канал 2 ) 10 C -O .

При написании химических уравнений для реакций полимеризации с участием свободнорадикального инициатора химики обычно используют символ R . для свободного радикала.
Эти свободные радикалы атакуют молекулы стирола (фенилэтилена или этенилбензола), так что двойная связь открывается, что приводит к появлению неспаренных электронов на конце растущих полимерных цепей.

Инициирование: инициатор свободных радикалов атакует мономер стирола, разрывая двойную связь и образуя новый свободный радикал с неспаренным электроном на атоме углерода

R . +
H
|

|
C = C
|
H
|
H
H
|

|
R- C C .
|
H
|
H

Распространение: новый свободный радикал, образующийся во время инициирования, может затем реагировать с молекулой стирола, открывая двойную связь и оставляя неспаренный электрон на атоме углерода.

H
|

|
R- C C .
|
H
|
H
+
H
|

|
C = C
|
H
|
H
H
|

|
H
|

|
R- C C C C . и т. Д.
|
H
|
H
|
H
|
H

Этот вновь образованный свободный радикал затем может вступать в реакцию с другой молекулой стирола и так далее, и так далее, образуя длинную полимерную цепь.

Прерывание: полимеризация прекращается, когда два свободных радикала вступают в реакцию друг с другом.

R . +
H
|

|
H
|

|
R- C C C C .
|
H
|
H
|
H
|
H
H
|

|
H
|

|
R- C C C C -R
|
H
|
H
|
H
|
H

Вот почему полимерные цепи имеют разную длину, любые два свободных радикала, образующиеся на любой стадии реакции, могут вступить в реакцию и прекратить реакцию.Таким образом, короткая цепь может реагировать с более длинной цепью, или две короткие цепи могут реагировать, или две длинные цепи, или цепь может реагировать со свободным радикалом, используемым для инициирования реакции (R . ), как показано выше.

Структура полистирола

Существует ряд различных способов соединения молекул стирола (этенилбензола или фенилэтилена) с образованием длинных полимерных цепей.

1. Все молекулы стирола объединяются, так что бензольные кольца () все находятся на одной стороне углеродной основной цепи полимерных цепей:

Эта структура известна как изотактический полистирол .

Регулярное расположение бензольных колец в этой структуре позволяет полимерным цепям плотно упаковываться вместе и максимизирует межмолекулярные силы между цепями. Плотная упаковка снижает гибкость материала, поэтому изотактический полистирол будет довольно жестким, а поскольку межмолекулярные силы между полимерными цепями максимальны, он также будет довольно сильным. Изотактический полистирол считается высококристаллическим.

Хотя нам обычно нравится изображать структуру полистирола изотактической структурой, потому что легко увидеть повторяющиеся звенья, на самом деле, когда мономеры стирола полимеризуются, очень небольшая часть получаемого полистирола находится в изотактической форме.

2. Молекулы стирола (этенилбензола или фенилэтилена) объединяются таким образом, что бензольные кольца () попеременно находятся над плоскостью углеродной основной цепи и под ней:

Эта структура известна как синдиотактический полистирол .

Регулярное расположение бензольных колец в этой структуре позволяет полимерным цепям плотно упаковываться вместе и удерживаться на месте за счет межмолекулярных сил между цепями.Плотная упаковка снижает гибкость материала, поэтому синдиотактический полистирол довольно жесткий, а действие межмолекулярных сил между полимерными цепями делает его довольно сильным. Синдиотактический полистирол, как и изотактический полистирол, считается высококристаллическим.
Очень небольшая часть полистирола, полученного аддитивной полимеризацией стирола (этенилбензола или фенилэтилена), является синдиотактическим полистиролом.
Однако химики считают, что синдиотактический полистирол можно использовать для изготовления медицинского оборудования, потому что он способен выдерживать воздействие тепла, влаги и чистящих средств, используемых для стерилизации медицинского оборудования, но в настоящее время его производство довольно дорогое.

3. Молекулы стирола (этенилбензола или фенилэтилена) объединяются таким образом, что бензольные кольца () случайным образом ориентированы вдоль цепей, причем некоторые из них находятся выше, а некоторые ниже плоскости углеродной основной цепи :

Эта структура известна как атактический полистирол .

Большие бензольные кольца, беспорядочно торчащие вдоль цепей, не позволяют полимерным цепям плотно упаковываться друг в друга.Атактический полистирол не является кристаллическим, скорее, он считается аморфным. Ожидается, что некристаллические или аморфные полимеры будут более мягкими и гибкими.

Большая часть полистирола, полученного аддитивной полимеризацией стирола, представляет собой атактический полистирол.
Атактический полистирол — это полистирол, который вы найдете в полистирольных контейнерах, ящиках, чашках, пластиковых контейнерах и т. Д.

Свойства и использование полистирола

Полистирол — это линейный полимер, и, как и большинство линейных полимеров, приложение тепла и давления заставляет его размягчаться и принимать новые формы.Эти линейные полимеры называют термопластичными. Полистирол — это термопласт.

Имущество Поли (фенилэтен)
(полистирол)
использует
Точка плавления 240 o C (размягчается при ~ 100 o C) Термопласт с низкой температурой размягчения позволяет легко формовать.

Кристалличность Неправильная упаковка и низкая кристалличность (аморфность) атактических полимерных цепей

Гибкость жесткий (или вспененный) Изделия из полистирола сохраняют свою форму, но обычно довольно хрупкие.
Добавление каучуков, таких как полибутадиен, делает полимер более гибким, и эти материалы обычно называют ударопрочным полистиролом.

Термостойкость хорошо (пенополистирол имеет лучшую термостойкость) Пенопласт для теплоизоляции.
Чашки для кофе на вынос часто изготавливают из пенополистирола.

Прозрачность прозрачный

Плотность ~ 0.96 — 1,04 г см -3 Пена низкой плотности, используемая для изготовления флотационных устройств.

Химические свойства Устойчив к кислотам, щелочам и воде.
Растворяется во многих хлорированных растворителях
Полистирол подходит для использования в пищевых контейнерах, столовых приборах.

1 Название IUPAC для полимеров с линейной цепью получено путем помещения префикса poly перед названием структурной повторяющейся единицы в скобках.Однако название повторяющегося звена может быть основано на его источнике, поли (этенилбензоле) или, в зависимости от структуры полимера, поли (1-фенилэтан-1,2-диил). К счастью, некоторые общепринятые названия, такие как полистирол, по-прежнему приемлемы. Обратитесь к веб-сайту IUPAC за руководством по номенклатуре полимеров (Краткое руководство по номенклатуре полимеров (2012 pdf).

2 Компания Dow Chemical изобрела процесс производства пенополистирола в 1941 году.

3 Производство полистирола недорого, поэтому затраты на его переработку должны быть очень низкими, чтобы переработка стала коммерчески жизнеспособной.Это особенно верно для пенополистирола (EPS) или пенополистирола, потому что «пузырьки газа» вызывают проблемы в процессе переработки.

4 Стирол, этенилбензол или фенилэтен может содержать ингибитор 4- (диметилэтил) бензол-1,2-диол (4-трет-бутилкатехол), который необходимо удалить промыванием 1 моль л. — 1 NaOH (водн.), Затем с водой в делительной воронке. Сушат фенилэтен над безводным сульфатом натрия, Na 2 SO 4 (s), в течение 10 минут.Промойте все оборудование в пропаноне (ацетоне), CH 3 COCH 3 .

Преимущества полистирола и пластика | Литье под давлением термопластов | Типы пластмасс, используемых в литье под давлением

Узнайте больше о высококачественном полистироле, используемом для литья под давлением

Одним из наиболее распространенных пластиков, используемых при литье под давлением термопластов, является полистирол, синтетический полимер, часто используемый при формовании упаковки и промышленных компонентов.Обычно в виде пенопласта или пластика полистирол является нетоксичным материалом без запаха и является одним из преобладающих пластиков, используемых в индустрии упаковки пищевых продуктов, а также в индустрии автоматизации. Его прочность и ясность делают его полезным для всего, от автомобильных запчастей и электроники до игрушек и пластиковой посуды.

Полистирол часто используется в рентабельных упаковочных продуктах, поскольку он имеет множество преимуществ, в том числе:

  • Устойчивость к росту бактерий
  • Устойчивость к влаге
  • Легкий
  • Обеспечивает изоляцию
  • прочный
  • Вторичная переработка

Полистирол используется для самых разных целей, и специалисты Retlaw Industries производят такую ​​продукцию, как натяжные шкивы, переходники, звездочки и стулья с арматурой для промышленности по всей территории Соединенных Штатов.Мы вылепим вашу деталь из полистирола или любого другого пластика, который вам нужен — свяжитесь с нами сегодня, чтобы получить ценовое предложение на ваши термопластичные компоненты.

Идентификационный код полистирола (PS)

Полистирол — это обычный пластик, используемый в упаковке и контейнерах, его код SPI (идентификационный код смолы) — 6, и он помещен внутри треугольника, состоящего из трех стрелок. Обычные изделия из полистирола включают одноразовые кофейные чашки, пластиковые ящики для еды, пластиковые столовые приборы и упаковочный материал.Полистирол легкий и легко принимает различные формы, что делает его обычным пластиковым материалом, используемым в повседневных вещах.

Свяжитесь с производителями пластмасс по адресу Retlaw

Характеристики полистирола (при комнатной температуре)

Химическая формула (C 8 H 8 ) n
Температура плавления (° C) ~ 215 ° С
Предел прочности на разрыв ~ 7700 фунтов на кв. Дюйм
Ударная вязкость ~ 0.8 фут-фунт / дюйм с надрезом по Изод
Уровень твердости (по Роквеллу) R75
Модуль упругости при изгибе ~ 12000 фунтов на кв. Дюйм

Общие области применения полистирола включают:

Пластиковые столовые приборы
Пробирки и чашки Петри
футляров для компакт-дисков
Детекторы дыма
Емкости для пищевых продуктов
Упаковочный материал

Преимущества полистирола, используемого при литье под давлением

Изделия из полистирола из пластика обладают множеством преимуществ в качестве пластика, полученного методом литья под давлением.Это доступный и универсальный материал, который позволяет предприятиям в Соединенных Штатах использовать его для самых разных целей. Профессиональные литьевые машины Retlaw Industries будут производить высококачественные натяжные ролики, звездочки, адаптеры, стулья для арматуры и многое другое по самым доступным ценам.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.