Как выглядит полистирол: Полистирол что это за материал, что делают, чем вреден, гранулы вспененного полистирола, экструдированный пенополистирол — Полинефтехим

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.


Посмотрите также:

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

свойства материала, его характеристики и преимущества

Читая различную информацию о современных строительных материалах, часто приходится сталкиваться со словом полистирол. Применяя новые технологии в процессах производства, из него получают пенопласты. Все эти материалы находят широкое применение во многих сферах жизнедеятельности, поэтому стоит узнать более подробно, что представляет собой полистирол и как он используется, о его свойствах и характеристиках.

Что представляет собой полистирол

Полистирол относится к группе синтетических полимеров класса термопластов, продукт получают в промышленности полимеризацией стирола. Полистирол — твердое и бесцветное стеклоподобное вещество, которое пропускает до 90% лучей видимого спектра, его плотность 1,05г/м3 , имеет регулярную цепь строения.

Полимер обладает слабой полярностью, имея высокие диэлектрические свойства, они мало зависимы от частоты тока и температур. Он растворим в кетонах, ароматических углеводородах, альдегидах и эфирах, но не растворяется в спиртах, очень устойчив к кислотам, щелочам и воде. Полимер легко формируется и окрашивается, легко обрабатывается механическими способами, хорошо склеивается, он обладает высокой влагостойкостью и морозостойкостью, низким водопоглощением. В производстве его получают 3 способами:

  1. Эмульсионный
  2. Суспензионный
  3. Блочный.

Наиболее устаревший способ получения эмульсионный, поскольку он не нашел своего применения в производстве. Для того чтобы получить полистирол таким методом, необходимо иметь воду, стирол, инициатор полимеризации и эмульгатор, реакция которых происходит при температуре +85 +95оС. Весь процесс заканчивается, когда свободного стирола остается меньше чем 0,5%. Такой метод дает возможность получить полистирол с повышенной молекулярной массой.

Метод суспензионный производится по периодической схеме в реакторах с теплоотводящей рубашкой и мешалкой, применяя эмульсию, стабилизатор и инициатор полимеризации. В ходе процесса температура постепенно повышается до +130оС под давлением. Готовый продукт промывают и сушат. Этот метод также почти не используется, поскольку устарел, но его применяют для получения пенополистирола.

Наиболее эффективным является третий способ, он почти безотходный, поэтому нашел применение в производстве полистирола. Используются две схемы -полной и неполной конвенции для общего назначения полистирола. Полимеризация происходит в среде бензола постадийно, начиная с температуры +80оС постепенно доведя массу до +220оС, пока стирол не превратится в полистирол на 80-90%. Готовый продукт отличается стабильными параметрами и высокой чистотой.

Применение

Выпускается полимер в виде прозрачных гранул, которые имеют цилиндрическую форму. Они перерабатываются методом литься под давлением или экструзии, при температуре +190 +230оС. На основе полистирола базируется огромное количество пластиков, благодаря простоте полимера, его невысокой цене, большому ассортименту марок.

Из полистирола научились изготавливать массу самых необходимых предметов, которые нашли применение в повседневной жизни. Все изделия совершенно безвредны для здоровья людей, в быту они нас постоянно окружают — одноразовая посуда игрушки для детей, упаковка.

В строительстве полистирол нашел очень большое применение, на его основе производятся теплоизоляционные материалы — плиты, сэндвич-панели, несъемная опалубка и др. Также производится и отделочный декоративный материал для облицовки — потолочный багет и плитка декоративная.

В медицинской промышленности полимер также применим, из него производят некоторые части в системах переливания крови, одноразовые инструменты. Вспененный полистирол также актуален для подготовки и очистке сточных вод.

В пищевой промышленности используется упаковочный материал, который также производится из полистирола. Есть и ударопрочный вид полимера, он стал незаменим для бытовой техники, электроники.

Физические свойства полистирола

  1. Плотность — 1050-1080кг/м3
  2. Насыпная плотность гранул — 550-560кг/м3
  3. Усадка линейная в форме — 0,4-0,8%
  4. Нижний предел рабочей температуры — ( -40оС), верхний предел — (+75оС)
  5. Электрическая прочность с частотой 50Гц — 20-23кВ/мм
  6. Удельное электрическое сопротивление поверхностное — 1016Ом, объемное, под напряжением 1 мин — 1017Ом-см, под напряжением 15 мин — 10
    15    Ом-см.
  7. Коэффициент линейного расширения термического — 6х10-5, 7х10-5градус-1
  8. Теплопроводность — 0,093-0,140Вт/м*К
  9. Теплоемкость — 34х103Дж/кг*К
  10. Диэлектрическая проницаемость — 2,49-2, 6
  11. Тангенс угла при диэлектрических потерях с частотой 1МГц составляет — 3-4Х10-4.

Свойства полимера

Полистирол — термопластическая пластмасса в форме плит, может иметь гладкую поверхность или со штампованным рисунком. Полимер белого цвета можно назвать хорошей альтернативой пластику ПВХ, а прозрачный вариант — оргстеклу. Он стал популярным благодаря таким свойствам, как гибкость и легкость в обработке, он обладает также высокой ударопрочностью. Он отлично обрабатывается и формуется, препятствует потере тепла, но главным его достоинством является низкая стоимость.

Его можно также назвать идеальным заменителем стекла, поскольку он прозрачный и легкий в обработке. Он находит применение во внутренней и наружной частях помещений, благодаря своим физическим и химическим свойствам. Прозрачный полимер часто используется для остекления зданий, отлично пропускает свет, но боится прямых солнечных лучей. Со временем УФ приводит к разрушению материала, он желтеет, снижаются его характеристики прочности.

Полистирол стал уже давно применяться, как основа для производства пенопластов и других материалов на их основе, путем нагревания смеси материала с преобразователями. В процессе производства получается вспученный полистирол, а после остывания материал превращается во вспенено застывшую массу жесткой структуры с плотными ячейками, заполненными воздухом. 98% готового материала составляет воздух, а всего 2% приходится на сам полимер.

Такое качество, как низкая теплопроводность сделала вспененный полимер незаменимым материалом в строительных работах. Его стали широко использовать для утепления стен, кровли, пола и потолков в зданиях разного типа. С утеплителем просто работать, его можно порезать обычным острым ножом, легко монтировать, поскольку он имеет незначительный вес. Большинство потребителей оценили материал по достоинству, их привлекает его устойчивость к процессам гниения и образования грибков, стойкость к агрессивной среде, воздействию микроорганизмов.

Но у вспененного полистирола есть и минусы, о которых также нужно сказать — экологическая небезопасность, недолговечность и пожароопасность.

Заключение

Сам полистирол не наносит вреда окружающей среды, но некоторые виды материалов на его основе могут быть опасны для здоровья, он является горючим материалом. В зависимости от свойств и назначения полистирола, установлены марки для общего назначения, поэтому потребитель, пользуясь этими обозначениями, может узнать о характеристиках и применении определенной марки полимера.

  • Автор: Дмитрий Сергеевич Кириллов