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

Получение полистирола вспененного и листового

Полистирол

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. 
   
2. Гомополимер

GPPS – полистирол аморфного типа общего назначения.

SPS – кристаллизующийся синдиотактический ПС.

2. 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

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

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

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

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

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

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

Экология и вторичная переработка

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

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

полистирол | химическое соединение | Британика

полистирол

См. все материалы

Похожие темы:

органическое соединение пенопласт

См. все сопутствующие материалы →

полистирол , твердая, жесткая, блестяще прозрачная синтетическая смола, полученная путем полимеризации стирола. Он широко используется в сфере общественного питания в качестве жестких подносов и контейнеров, одноразовой столовой посуды, чашек, тарелок и мисок из вспененного материала. Полистирол также сополимеризуется или смешивается с другими полимерами, что придает твердость и жесткость ряду важных пластиковых и резиновых изделий.

Стирол получают реакцией этилена с бензолом в присутствии хлорида алюминия с получением этилбензола. Бензольная группа в этом соединении затем дегидрируется с получением фенилэтилена или стирола, прозрачного жидкого углеводорода с химической структурой CH ₂ = CHC ₆ H ₅ . Стирол полимеризуют с использованием свободнорадикальных инициаторов, главным образом, в объемных и суспензионных процессах, хотя также используются растворные и эмульсионные методы. Структуру повторяющегося звена полимера можно представить в виде:

Дополнительные сведения по этой теме

Основные промышленные полимеры: Полистирол (ПС)

Эта жесткая, относительно хрупкая термопластичная смола полимеризуется из стирола (Ch3=CHC6H5). Стирол, а также…

Присутствие боковых фенильных групп (C ₆ H ₅ ) является ключевым для свойств полистирола. Твердый полистирол прозрачен из-за этих больших кольцеобразных молекулярных групп, которые не позволяют полимерным цепям упаковываться в тесные кристаллические структуры. Кроме того, фенильные кольца ограничивают вращение цепей вокруг углерод-углеродных связей, придавая полимеру его заметную жесткость.

Полимеризация стирола известна с 1839 года, когда немецкий фармацевт Эдуард Симон сообщил о его превращении в твердое вещество, позже названное метастиролом. Еще в 1930 году для полимера было найдено мало коммерческого применения из-за хрупкости и растрескивания (минимальное растрескивание), которые были вызваны примесями, которые вызывали сшивание полимерных цепей. К 1937 году американский химик Роберт Дрейсбах и другие сотрудники физической лаборатории Dow Chemical Company получили очищенный мономер стирола путем дегидрирования этилбензола и разработали экспериментальный процесс полимеризации. К 1938 полистирол производился в промышленных масштабах. Он быстро стал одним из самых важных современных пластиков из-за низкой стоимости производства больших объемов мономера стирола, простоты формования расплавленного полимера в операциях литья под давлением, а также оптических и физических свойств материала.

Узнайте, почему пенополистирол (полистирол) перерабатывается не так часто, как мог бы.

Просмотреть все видео к этой статье

Пенополистирол раньше производился с помощью хлорфторуглеродных вспенивателей — класса соединений, запрещенных для окружающей среды. причины. В настоящее время полистирол, вспененный пентаном или углекислым газом, превращается в изоляционные и упаковочные материалы, а также в пищевые контейнеры, такие как чашки для напитков, картонные коробки для яиц, а также одноразовые тарелки и подносы. Изделия из твердого полистирола включают литые столовые приборы, видеокассеты и аудиокассеты, футляры для аудиокассет и компакт-дисков. Многие свежие продукты упаковываются в прозрачные лотки из полистирола вакуумной формовки из-за высокой газопроницаемости и хорошей паропроницаемости материала. Прозрачные окна во многих почтовых конвертах сделаны из полистирольной пленки. Кодовый номер полистирола для вторичной переработки пластика — #6. Изделия из переработанного полистирола обычно переплавляются и повторно используются в пенопластовой изоляции.

Несмотря на свои полезные свойства, полистирол хрупок и горюч; он также размягчается в кипящей воде и без добавления химических стабилизаторов желтеет при длительном воздействии солнечных лучей. Для уменьшения хрупкости и улучшения ударной вязкости более половины всего производимого полистирола смешивают с бутадиеновым каучуком в количестве от 5 до 10 процентов. Эта смесь, подходящая для игрушек и деталей бытовой техники, продается как ударопрочный полистирол (HIPS).

Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Эта статья была недавно отредактирована и обновлена ​​Эми Тикканен.

Полистирол

Представленная выше модель является изображением модели pdb. Вы можете просмотреть
, щелкнув здесь, или просто щелкнув само изображение.
В любом случае, обязательно закройте новое окно, которое открывает
с 3D-моделью, когда будете готовы вернуться сюда.

---

Кратко о полистироле нажмите здесь!

---

Полистирол – недорогой и прочный пластик, и наверное только полиэтилен чаще встречается в повседневной жизни. Внешний корпус из компьютер, которым вы сейчас пользуетесь, вероятно, сделан из полистирола. Модель автомобили и самолеты сделаны из полистирола, и это также сделано в форма пенопластовой упаковки и изоляции (пенополистирол ^ТМ является одним брендом из пенополистирола). Прозрачный пластиковый напиток чашки изготовлены из полистирола. Так много формованных части на внутри вашего автомобиля, как ручки радио. Полистирол также используется в игрушки и корпуса таких вещей, как фены, компьютеры и кухонная техника.

Полистирол – это виниловый полимер. Конструктивно это длинная углеводородная цепь с фенильной группой, присоединенной к каждой другой атом углерода. Полистирол получают путем свободнорадикальной полимеризации винила из мономер стирол.

Это лучшая картина того, как выглядит мономерный стирол:

Представленная выше модель является изображением модели pdb. Вы можете просмотреть
, щелкнув здесь, или просто щелкнув само изображение.
В любом случае, обязательно закройте новое окно, которое открывает
с 3D-моделью, когда будете готовы вернуться сюда.

Давай, играй с ним!

---

Полистирол также является компонентом твердой резины, называемой поли(стирол-бутадиен-стирол) или каучук SBS. Резина SBS представляет собой термопластичный эластомер.

Полистирол будущего

Существует новый вид полистирола, который называется синдиотактическим полистиролом. Это другое, потому что фенильные группы в полимерной цепи присоединены к чередующимся сторон основной цепи полимера. «Обычный» или атактический полистирол не имеет порядка в отношении сторона цепи, к которой присоединены фенильные группы.

Вы можете увидеть новый синдиотактический полистирол рядом со старым атактическим полистиролом. полистирол в 3D, нажав здесь. Новый синдиотактический полистирол является кристаллическим, а плавится при 270 ^или С.

Но намного дороже!

Синдиотактический полистирол изготавливается из металлоцена. катализ полимеризации.

Давай, дерзай!

Но есть еще несколько забавных вещей, которые вы можете сделать со старомодными атактиками. полистирол. Хотите увидеть что-то действительно стильное?

Что произойдет, если мы возьмем немного мономера стирола и полимеризуем его свободнорадикально, но допустим, мы добавим в смесь немного полибутадиенового каучука? Взгляните на полибутадиен, и вы увидите, что в нем есть двойные связи, которые могут полимеризоваться. Мы заканчиваем сополимеризацией полибутадиена со стирольным мономером, чтобы получить тип сополимера, называемый привитым. сополимер. Это полимер с растущими из него полимерными цепями, которые представляют собой полимер, отличный от основной цепи. В данном случае это полистироловая цепочка с растущими из нее цепочками полибутадиена.

Эти резиновые цепи, свисающие с основной цепи, приносят пользу полистиролу. Заметьте, гомополимеры полибутадиена и полистирола не смешиваются. Таким образом, полибутадиеновые ответвления стараются изо всех сил разделиться на фазы и сформировать маленькие шарики, как вы видите на картинка ниже. Но эти маленькие шарики всегда будут связаны с фазой полистирола. Так что они влияют на этот полистирол. Они поглощают энергию, когда полимер чем-то ударяется. Они придают полимеру упругость, которой нет у обычного полистирола. Это делает его более прочным, не таким хрупким и способным выдерживать более сильные удары без разрушения, чем обычный полистирол. Этот материал называется ударопрочный полистирол или сокращенно HIPS.

Открою вам маленький секрет. Не все цепочки в HIPS разветвлены таким образом. Там также много цепочек из простого полистирола и простого полибутадиена. Это делает HIPS чем-то, что мы называем несмешиваемой смесью полистирола и полибутадиена.