Osnovna svojstva i karakteristike polistirena. Polistiren: formula, svojstva, priprema, primjena Stirenski polistiren i njegova primjena

Danas se veliki broj igračaka pravi od raznih plastičnih masa, građevinski materijal itd. Najpopularnija vrsta plastike je polistiren. Ima visok tehničke specifikacije. Stoga se takav materijal naširoko koristi u svakodnevnom životu i industriji.

Šta je polistiren

Polistiren je čvrst bezbojni materijal. Spada u grupu sintetičkih polimera. Polistiren se proizvodi od stirena ili fentiletilena polimerizacijom. Jedan od krajnjih proizvoda prerade prirodnog plina i nafte je polistiren.

Kako se polistiren koristi?

Polimer se proizvodi u obliku prozirnih granula. Cilindričnog su oblika. Velika količina plastike je na bazi polistirena. Budući da polimer ima jednostavnu strukturu, nisku cijenu i veliki izbor. Izrađen od polistirena razni materijali, predmeti koji su potrebni u Svakodnevni život. Na primjer, igračke, posuđe za jednokratnu upotrebu, ambalaža itd. Svi artikli nisu štetni po naše zdravlje.

Polistiren se koristi za proizvodnju termoizolacionih materijala. Zbog toga se široko koristi u građevinarstvu. Na osnovu njega izrađuju se ploče, fiksne oplate, sendvič paneli i još mnogo toga. Izrađuju i ukrasne pločice i plafonske vijence od stiropora.

Osim u građevinarstvu, polistiren se koristi u medicinskim potrebama. Od njega se prave jednokratni instrumenti i dijelovi sistema za transfuziju krvi.

Za pripremu i čišćenje Otpadne vode koristi se ekspandirani polistiren.

IN Prehrambena industrija koristi se i polistiren. Koristi se za izradu materijala za pakovanje.

I za proizvodnju elektronike i kućanskih aparata korištenjem polistirena visokog utjecaja.

Vrste polistirena

Polistiren se može podijeliti prema tehnologiji proizvodnje. Razmotrite najpopularnije vrste ovog materijala:

svojstva polimera

Polistiren je termoplastična plastika koja se proizvodi u obliku listova. Može biti sa glatkom površinom ili sa utisnutim šarama. Polimer je proziran i bijel. Prozirni polimer može biti dobra zamjena za pleksiglas, a bijeli za PVC plastiku. Takav materijal je vrlo popularan zbog svoje visoke otpornosti na udarce, lakoće obrade i fleksibilnosti.

Jedna od prednosti ovog materijala je niska cijena. Polistiren se lako oblikuje, obrađuje i sprječava gubitak topline. Lako može zamijeniti staklo, jer se lako obrađuje i ima prozirnu boju.

Zbog svojih visokih hemijskih i fizičkih svojstava, ovaj materijal se koristi za spoljašnje i unutrašnji delovi prostorije. Prozirni polimer se može koristiti za zastakljivanje zgrada jer dobro propušta svjetlost. Ali treba imati na umu da se takav materijal boji izravnog izlaganja sunčeve zrake. Pošto nakon nekog vremena polistiren počinje da žuti, njegove karakteristike se smanjuju, a zatim se urušava. Takav materijal se dugo koristi za proizvodnju pjene i drugih materijala. To se događa zagrijavanjem materijala i sonde. Tokom proizvodnje dobija se ekspandirani polistiren. A nakon što se materijal ohladi, pretvara se u pjenastu očvrsnutu masu. Ima krutu strukturu sa gustim ćelijama ispunjenim sa 98% vazduha. Dobiveni materijal sadrži samo 2% polimera.

Zbog niske toplotne provodljivosti materijala, odličan je za gradnju. Polistiren se široko koristi za izolaciju podova, krovova, plafona i zidova. Takav grijač se lako instalira i reže običnim građevinskim nožem. Težina ovog materijala je mala. Oni koji su već kupili stiropor samo govore o tome pozitivni aspekti. Napominju da je polistiren otporan na truljenje, gljivice, otporan je na agresivna okruženja i djelovanje mikroorganizama. Ali, kao i kod svakog materijala, postoje neki nedostaci:

opasnost od požara;
Ekološki nesiguran materijal;
Kratak vijek trajanja.

Fizička svojstva polistirena

Razmislite fizička svojstva polistiren:

Toplotni kapacitet je 35x103J/kg*K;
Gustina materijala je od 1050 do 1080 kg/m3;
Skupljanje od 0,4 do 0,8% Zapreminska gustina granula je od 550 do 560 kg/m3;
Donja vrijednost radne temperature je -40°C, a gornja 75°C;
Dielektrična konstanta je od 2,49 do 2,6;
Električna snaga je frekvencija od 50 Hz;
Električni otpor je 1016 oma.

Razlika između polistirena i polistirena

Stiropor je vrsta ekspandiranog polistirena. Granule materijala se obrađuju parom, pa se praznine između molekula povećavaju. Kada granule polistirena nabubre, one se lijepe i stvara se pjena.

Kada se granulirani polistiren, koji ima punilo koje stvara pjenu, zagrije, nastala pjena se istiskuje u kalup i tako se dobija ekstrudirana polistirenska pjena. Stiropor i ekspandirani polistiren se ne razlikuju osim po tehnologiji proizvodnje.

Proizvodi i proizvodi od polistirena
Oprema za proizvodnju i preradu polistirena
Knjige i časopisi o polistirenu
Fotografije
Video
Proces proizvodnje polistirena
Istorijske činjenice
Izgledi i prognoze razvoja
Kratke karakteristike i svojstva:

Polistiren dobija se polimerizacijom stirena u masi (PSM), u emulziji (PSE) i rjeđe u suspenziji (C). Prosječna molekulska težina (MM) = 80-100 hiljada ovisno o načinu proizvodnje.
Formula polistirena:
n
C6H5
Polistiren i materijali na njegovoj osnovi su strukturni polimerni materijali. Karakteriziraju ih dovoljno visoka čvrstoća, krutost, visoka dimenzionalna stabilnost i odlična dekorativna svojstva. Polistiren je amorfni polimer kojeg karakterizira visoka transparentnost (propustljivost svjetlosti do 90%).
Polistiren (PS, bakelit, vestiron, stiron, fostaren, edister itd.). Gustina 1,04-1,05 g/cm3, t veličina 82-95 C. Polistiren se rastvara u stirenu i aromatični ugljovodonici, ketoni. Polistiren se ne otapa u vodi, alkoholima, slabim rastvorima kiselina, alkalija. Modul savijanja 2700-3200 MPa. Toplotna provodljivost 0,08-0,12 W / (m * K). Čvrstoća udara po Charpyju sa zarezima 1,5-2 kJ/m2. Polistiren je sklon pucanju. Temperatura samozapaljenja 440 C. CPV mešavina prašine i vazduha 25-27,5 g/m3 Polistiren je krhak, otporan na lužine i brojne kiseline, ulja, lako se boji bojama bez gubitka prozirnosti, ima visoka dielektrična svojstva. Polistiren je netoksičan, odobren za kontakt prehrambenih proizvoda i za upotrebu u biomedicinskoj tehnologiji.
OOPS(visokog udarnog polistirena) dobija se graft kopolimerizacijom stinola sa polibutadienskim ili stiren-butadienskim kaučukom. Polistiren visokog uticaja (UP, Karinex, Lusterex, sternit, stiron, hostirene, itd.) Strukturno, HIPS je trofazni sistem koji se sastoji od PS (polistiren), Trak gela od kalem kopolimera i gume sa kalemljenim stirenom u obliku čestica veličine do 15 mikrona, ravnomjerno raspoređenih u odnosu na UPS. Unatoč maloj molekularnoj težini matričnog polistirena (70-100 tisuća), prisutnost gume značajno usporava rast mikropukotina, što povećava čvrstoću materijala (tablica 1).
Marka HIPS označava metodu sinteze (M, C), numeričku oznaku udarne čvrstoće (prve dvije cifre) i deseterostruku vrijednost sadržaja zaostalog monomera. Osim toga, oznaka može sadržavati slovo koje označava željeni način obrade. Na primjer, UPM-0703 E - polistiren visokog utjecaja dobiven masovnom polimerizacijom; njegova udarna čvrstoća je 7 kJ/m 2 , sadržaj zaostalog monomera je 0,3%, obrada je ekstruzijom.

Tabela 1.

Osnovna svojstva polistirenske plastike

Svojstva polistirena
Gustina, kg/ m 3
Tačka topljenja, 0 S
Prekidni stres, MPa, na:
Istezanje
bend
kompresija
Izduženje pri prekidu, %
Udarna snaga, kJ/ m 2
Tvrdoća po Brinellu, MPa
Otpornost na toplotu prema Martensu, 0 C
Dielektrična konstanta na 10 6 Hz
Tangens ugla dielektričnih gubitaka na 10 6 Hz, x10 4
Specifični zapreminski električni otpor, Ohm∙m
Električna snaga, MW/ m

ABS- plastika je proizvod graft kopolimerizacije tri monomera - akrilonitrila, butadien I stiren, a statički kopolimer stirena i akrilonitrila formira krutu matricu u kojoj su raspoređene gumene čestice veličine do 1 mikrona. Povećanje udarne čvrstoće praćeno je očuvanjem osnovnih fizičkih, mehaničkih i termofizičkih svojstava na visokom nivou (tablica 1). ABS nije transparentan. Dostupan u obliku stabiliziranog praha i granula. Koristi se za proizvodnju tehničkih proizvoda.
U brendu ABS prve dvije cifre označavaju vrijednost udarne čvrstoće prema Izodu, sljedeće dvije - PTR(indeks tečenja taline), slovo na kraju marke označava način obrade ili posebna svojstva. Na primjer, ABS-0809T karakterizira udarna čvrstoća - 8 kJ / m 2, MFR - 9 g / 10 min, povećana otpornost na toplinu (T).
Kopolimeri se koriste u industriji stinol With akrilonitrila(SAN), stinol sa metil etakrilatom (MS) i stinol sa metimetakrilatom i akrilonitrilom (MSN).
Polistiren se reciklira svim poznatim metodama.

Mehanička svojstva polistirena

Mehanička otpornost polistirena na kiseline i rastvarače:

Polistiren	H 2SO 4	HNO3 50%	HCl do 37%	Aceton	etanol	Benzen	fenol

Termofizička svojstva polistirena:

Polistiren	*Toplotna provodljivost, λ, W/(mK)**	*Toplotni kapacitet, s, kJ/(kgK)**	*Toplotna difuzivnost, a 10 7, m 2 / s**	*Prosječan CLR (β 10 5), K -1**

Temperaturne karakteristike:

Polistiren	Granice radne temperature, C	Vicat tačka omekšavanja	Otpornost na toplinu prema Martensu	Tačka topljenja C
Polistiren		Vicat tačka omekšavanja	Otpornost na toplinu prema Martensu	Tačka topljenja C

Dielektrična konstanta polistirena:

Indeks zapaljivosti (K) je bezdimenzionalna vrijednost koja izražava omjer količine topline oslobođene tokom sagorijevanja i količine topline utrošene na paljenje uzorka materijala. Materijal sa K>0,5 je zapaljiv. Za polistiren, indikator K-1.4 je zapaljiv

Indikatori opasnosti od požara polistirena:

Karakteristike sagorijevanja polistirena i polistirena visokog utjecaja:
Ponašanje plamena: Treperi kada se pali, lako gori. Gori čak i nakon uklanjanja sa plamena.
Bojenje plamena: Narandžasto-žuta, svetleća.
Priroda sagorevanja: Gori sa stvaranjem velike količine čađi, topi se.
miris: Slatkasto cvjetno s daškom mirisa benzena. Miris cimeta, ako se ubode užarenom iglom. Sladak miris stirena.

Kratak opis, metode obrade, glavna namjena, kvalitativna procjena svojstava polistirena i specifičnosti

Polistirenski blok, emulzija, suspenzija O: Tvrđi materijal od LDPE i HDPE, sa dobrim dielektričnim svojstvima, nedostatkom lomljivosti i niskom otpornošću na toplotu. Otporan na hemikalije. Da bi se povećala udarna čvrstoća i otpornost na toplinu, stiren se kopolimerizira s drugim monomerima ili kombinira s gumom. Uvođenjem porofora u polistiren i naknadnim pjenjenje dobija se ekspandirani polistiren, koji se razlikuje visoka temperatura i svojstva zvučne izolacije, uzgona, hemijske otpornosti i vodootpornosti

Osnovna namena: Za delove karoserije uređaja, radio-elektronske opreme, izolatore, velike delove frižidera, unutrašnja dekoracija aviona. Ekspandirani polistiren za toplinsku i zvučnu izolaciju u građevinarstvu

Polistiren visokog uticaja: Veća žilavost od polistirena

Metode obrade: Injekciono prešanje. Pneumatsko i vakuumsko oblikovanje. Ekstruzija. Štancanje. Pritiskom. Lepljenje. Mehanička restauracija

Glavna namjena: Za tehnički proizvodi i detalji

modificirana polistirenska plastika: Visoka udarna čvrstoća pri niskim i visoke temperature, povećana otpornost na toplinu, otpornost na alkalije i ulja za podmazivanje

Metode obrade: Injekciono prešanje. Ekstruzija. blow-up

Osnovna namjena: Za proizvode velikih dimenzija u automobilskoj industriji i elektrotehnici

U velikom izboru polimernih materijala posebno mjesto zauzima polistiren. Od ovog materijala proizvodi se veliki broj različitih plastičnih proizvoda za domaćinstvo i za domaćinstvo industrijska upotreba. Danas ćemo se upoznati s formulom polistirena, njegovim svojstvima, načinima dobivanja i smjerovima upotrebe.

opšte karakteristike

Polistiren je sintetički polimer koji pripada klasi termoplasta. Kao što naziv govori, radi se o proizvodu polimerizacije vinilbenzena (stirena). To je čvrst staklasti materijal. Opšta formula za polistiren je sljedeća: [CH 2 CH (C 6 H 5)] n. U skraćenoj verziji to izgleda ovako: (C 8 H 8) n . Skraćena formula polistirena je češća.

Hemijska i fizička svojstva

Prisustvo fenolnih grupa u formuli strukturne jedinice polistirena onemogućava uređeno postavljanje makromolekula i formiranje kristalne strukture. U tom smislu, materijal je krut, ali lomljiv. To je amorfni polimer niske mehaničke čvrstoće i visoki nivo prijenos svjetlosti. Proizvodi se u obliku prozirnih cilindričnih granula, od kojih se ekstruzijom dobivaju potrebni proizvodi.

Polistiren je dobar dielektrik. Rastvorljiv je u aromatičnim ugljovodonicima, acetonu, esterima i sopstvenom monomeru. Polistiren je nerastvorljiv u nižim alkoholima, fenolima, alifatskim ugljovodonicima i eterima. Kada se tvar pomiješa s drugim polimerima, dolazi do "umreženja" zbog čega nastaju stirenski kopolimeri, koji imaju više strukturne kvalitete.

Supstanca ima nisku apsorpciju vlage i otpornost na radioaktivno zračenje. Međutim, uništava se djelovanjem glacijalne octene i koncentrirane dušične kiseline. Kada je izložen ultraljubičastom zračenju, polistiren se pogoršava - na površini se stvaraju mikropukotine i žutilo, a njegova se krhkost povećava. Kada se tvar zagrije na 200 °C, počinje se raspadati uz oslobađanje monomera. U tom slučaju, počevši od temperature od 60 ° C, polistiren gubi svoj oblik. Na normalnim temperaturama tvar nije otrovna.

Glavna svojstva polistirena:

Gustina - 1050-1080 kg / m 3.
Minimalna radna temperatura je 40 stepeni ispod nule.
Maksimalna radna temperatura je 75 stepeni Celzijusa.
Toplotni kapacitet - 34*10 3 J/kg*K.
Toplotna provodljivost - 0,093-0,140 W / m * K.
Koeficijent toplinske ekspanzije - 6 * 10 -5 Ohm cm.

U industriji se polistiren dobiva radikalnom polimerizacijom stirena. Moderne tehnologije omogućavaju da se ovaj proces izvede sa minimalnom količinom neizreagovane supstance. Reakcija dobivanja polistirena iz stirena provodi se na tri načina. Razmotrimo svaki od njih posebno.

emulzija (PSE)

Ovo je najviše stara metoda sinteza, koja nije dobila široku industrijsku primjenu. Emulzijski polistiren se dobija postupkom polimerizacije stirena u vodenim rastvorima alkalija na temperaturi od 85-95 °C. Za ovu reakciju potrebne su sljedeće tvari: voda, stiren, emulgator i inicijator procesa polimerizacije. Stiren se preliminarno uklanja iz inhibitora (hidrokinon i tributil pirokatehol). Inicijatori reakcije su jedinjenja rastvorljiva u vodi. U pravilu je to kalijev persulfat ili vodikov dioksid. Kao emulgatori se koriste alkalije, soli sulfonskih kiselina i soli masnih kiselina.

Proces je sljedeći. Vodeni rastvor se sipa u reaktor ricinusovo ulje a uz temeljno miješanje stiren se uvodi zajedno sa inicijatorima polimerizacije. Dobivena smjesa se zagrije na 85-95 stepeni. Monomer otopljen u micelama sapuna, koji dolazi iz kapi emulzije, počinje polimerizirati. Tako se dobijaju čestice polimer-monomera. Tokom 20% vremena reakcije micelarni sapun ide na formiranje adsorpcionih slojeva. Nadalje, proces ide unutar polimernih čestica. Reakcija je završena kada je sadržaj stirena u smjesi približno 0,5%.

Zatim, emulzija ulazi u fazu taloženja, što omogućava smanjenje sadržaja zaostalog monomera. U tu svrhu se koagulira otopinom soli (stolni) i suši. Rezultat je praškasta masa veličine čestica do 0,1 mm. Ostatak lužine utiče na kvalitetu dobijenog materijala. Nemoguće je potpuno eliminirati nečistoće, a njihovo prisustvo uzrokuje žućkastu nijansu polimera. Ova metoda omogućava da se dobije proizvod polimerizacije stirena najveće molekularne težine. Ovako dobijena tvar ima oznaku PSE, koja se povremeno može naći u tehničkoj dokumentaciji i starim udžbenicima o polimerima.

suspenzija (PSS)

Ova metoda se provodi prema periodičnoj shemi, u reaktoru opremljenom miješalicom i plaštom za uklanjanje topline. Za pripremu stirena se suspenduje u hemijski čistoj vodi pomoću stabilizatora emulzije (polivinil alkohol, natrijum polimetakrilat, magnezijum hidroksid), kao i inicijatora polimerizacije. Proces polimerizacije odvija se pod pritiskom, uz konstantno povećanje temperature, do 130°C. Rezultat je suspenzija iz koje se djevičanski polistiren odvaja centrifugiranjem. Nakon toga, supstanca se ispere i osuši. Ova metoda je također zastarjela. Pogodan je uglavnom za sintezu kopolimera stirena. Uglavnom se koristi u proizvodnji ekspandiranog polistirena.

Blok (PSM)

Dobivanje polistirena opće namjene u okviru ove metode može se provesti prema dvije sheme: potpuna i nepotpuna konverzija. Termička polimerizacija prema kontinuirano kolo se izvodi na sistemu koji se sastoji od 2-3 serijski spojena kolona aparata-reaktora, od kojih je svaki opremljen miješalicom. Reakcija se odvija u fazama, povećavajući temperaturu sa 80 na 220 °C. Kada stepen konverzije stirena dostigne 80-90%, proces se zaustavlja. Metodom nepotpune konverzije, stepen polimerizacije dostiže 50-60%. Ostaci neizreagiranog stirenskog monomera uklanjaju se iz taline vakuumom, čime se njegov sadržaj dovodi do 0,01-0,05%. Polistiren dobiven blok metodom karakterizira visoka stabilnost i čistoća. Ova tehnologija je najefikasnija i zbog toga što praktično nema otpada.

Primjena polistirena

Polimer se proizvodi u obliku prozirnih cilindričnih granula. Pretvaraju se u gotove proizvode ekstruzijom ili lijevanjem, na temperaturi od 190-230 °C. Od polistirena se proizvodi veliki broj plastičnih masa. Distribuciju je stekao zbog svoje jednostavnosti, niske cijene i širokog spektra marki. Iz tvari se dobiva mnogo stvari koje su postale sastavni dio našeg svakodnevnog života (dječije igračke, ambalaža, jednokratno posuđe i tako dalje).

Polistiren se široko koristi u građevinarstvu. Oni prave od toga termoizolacionih materijala- sendvič paneli, ploče, fiksna oplata itd. Osim toga, od ove tvari se proizvode završni proizvodi. ukrasni materijali- plafonske lajsne i ukrasne pločice. U medicini se polimer koristi za proizvodnju jednokratnih instrumenata i nekih dijelova u sistemima za transfuziju krvi. Ekspandirani polistiren se takođe koristi u sistemima za prečišćavanje vode. Prehrambena industrija koristi tone ambalažnog materijala napravljenog od ovog polimera.

Tu je i polistiren visokog utjecaja čija se formula mijenja dodavanjem butadiena i stiren-butadienske gume. Ova vrsta polimera čini više od 60% ukupne proizvodnje polistirenske plastike.

Zbog izuzetno niske viskoznosti tvari u benzenu, mobilne otopine se mogu dobiti u graničnim koncentracijama. To uzrokuje korištenje polistirena kao dijela jedne od vrsta napalma. Ima ulogu zgušnjivača, u kojem, kako se molekularna masa polistirena povećava, ovisnost viskozitet-temperatura opada.

Prednosti

Bijeli termoplastični polimer može biti odlična zamjena za PVC plastiku, a prozirni - za pleksiglas. Supstanca je stekla popularnost uglavnom zbog svoje fleksibilnosti i lakoće obrade. Savršeno je oblikovan i obrađen, sprječava gubitak topline i, što je najvažnije, ima nisku cijenu. Zbog činjenice da polistiren dobro propušta svjetlost, koristi se čak i u zastakljivanju zgrada. Međutim, nemoguće je postaviti takvo zastakljivanje na sunčanu stranu, jer se tvar propada pod djelovanjem ultraljubičastog zračenja.

Polistiren se dugo koristi za izradu pjena i srodnih materijala. Toplotnoizolacijska svojstva polistirena u pjenastom stanju omogućavaju ga korištenje za izolaciju zidova, podova, krovova i stropova, u zgradama različite namjene. Zahvaljujući obilju izolacijskih materijala, na čelu sa polistirenskom pjenom, obični ljudi znaju o tvari koju razmatramo. Ovi materijali su jednostavni za upotrebu, otporni su na propadanje i agresivna okruženja, kao i izvrsna svojstva toplinske izolacije.

Nedostaci

Kao i svaki drugi materijal, polistiren ima nedostatke. Prije svega, to je ekološka nesigurnost (govorimo o nedostatku sigurnih metoda odlaganja), krhkost i opasnost od požara.

Reciklaža

Polistiren sam po sebi ne predstavlja opasnost za okoliš, međutim, neki proizvodi dobiveni od njega zahtijevaju posebno rukovanje.

Otpadni materijal i njegovi kopolimeri akumuliraju se u obliku zastarjelih proizvoda i industrijskog otpada. Reciklaža polistirenska plastika se proizvodi na nekoliko načina:

Odlaganje industrijskog otpada koji je bio jako kontaminiran.
Prerada tehnološkog otpada livenjem, ekstruzijom i presovanjem.
Odlaganje dotrajalih proizvoda.
Odlaganje miješanog otpada.

Sekundarna upotreba polistirena omogućava vam da dobijete nove visokokvalitetne proizvode od starih sirovina, bez zagađivanja okruženje. Jedno od perspektivnih područja prerade polimera je proizvodnja polistirol betona, koji se koristi u izgradnji niskih zgrada.

Proizvodi razgradnje polimera koji nastaju tokom termičke degradacije ili termalno-oksidativne degradacije su toksični. Tokom obrade polimera, pare benzena, stirena, etilbenzena, ugljen monoksida i toluena mogu se osloboditi delimičnom razgradnjom.

Burning

Kada se polimer sagori, oslobađaju se ugljični dioksid, ugljični monoksid i čađ. Općenito, jednadžba reakcije za sagorijevanje polistirena izgleda ovako: (C 8 H 8) n + O 2 \u003d CO 2 + H 2 O. Sagorijevanje polimera koji sadrži aditive (komponente koje povećavaju čvrstoću, boje itd. .) dovodi do oslobađanja niza drugih štetnih materija.

Fenilne grupe sprečavaju uređen raspored makromolekula i stvaranje kristalnih formacija.

Polistiren je tvrd, lomljiv, amorfni polimer sa visokim stepenom optičke transmisije svetlosti i niske mehaničke čvrstoće. Polistiren ima nisku gustinu (1060 kg / m³), skupljanje tokom brizganja je 0,4-0,8%. Polistiren ima odlična dielektrična svojstva i dobru otpornost na mraz (do -40 °C). Ima nisku hemijsku otpornost (osim na razblažene kiseline, alkohole i baze).

Potvrda

Industrijska proizvodnja polistirena temelji se na radikalnoj polimerizaciji stirena. Postoje 3 glavna načina da ga dobijete:

emulzija (PSE)

Najzastarjeliji način dobivanja, koji se ne koristi široko u proizvodnji. Emulzijski polistiren se dobija kao rezultat polimerizacije stirena u vodenom rastvoru alkalnih supstanci na temperaturi od 85-95 °C. Ova metoda zahtijeva: stiren, vodu, emulgator i inicijator polimerizacije. Stiren je prethodno prečišćen od inhibitora: trebutil-pirokatehol ili hidrokinon. Kao inicijatori reakcije koriste se jedinjenja rastvorljiva u vodi, vodikov dioksid ili kalijum persulfat. Kao emulgatori koriste se soli masnih kiselina, lužine (sapun), soli sulfonskih kiselina. Reaktor se puni vodenim rastvorom ricinusovog ulja i stirena i uvode se inicijatori polimerizacije uz temeljno mešanje, nakon čega se dobijena smeša zagreva na 85-95 °C. Monomer otopljen u micelama sapuna počinje polimerizirati, dolazeći iz kapljica emulzije. Kao rezultat, formiraju se čestice polimer-monomera. U fazi 20% polimerizacije, micelarni sapun se troši na formiranje adsorbiranih slojeva, a zatim se proces odvija unutar polimernih čestica. Proces se završava kada je sadržaj slobodnog stirena manji od 0,5%. Dalje, emulzija se transportuje iz reaktora u stadij taloženja kako bi se dodatno smanjio rezidualni monomer; za to se emulzija koagulira rastvorom soli i suši, čime se dobija praškasta masa veličine čestica do 0,1 mm. Ostaci alkalnih tvari utječu na kvalitetu dobivenog materijala, jer je nemoguće potpuno eliminirati strane nečistoće, a njihovo prisustvo daje polimeru žućkastu nijansu. Ova metoda se može koristiti za dobivanje polistirena najveće molekularne težine. Polistiren dobiven ovom metodom ima skraćenicu - PSE, koja se povremeno nalazi u tehnička dokumentacija i stari udžbenici o polimernim materijalima.

suspenzija (PSS)

Metoda suspenzijske polimerizacije provodi se prema periodičnoj shemi u reaktorima s miješalicom i plaštom za uklanjanje topline. Stiren se priprema suspendovanjem u hemijski čistoj vodi upotrebom stabilizatora emulzije (polivinil alkohol, natrijum polimetakrilat, magnezijum hidroksid) i inicijatora polimerizacije. Proces polimerizacije provodi se postupnim povećanjem temperature (do 130°C) pod pritiskom. Rezultat je suspenzija iz koje se polistiren izoluje centrifugiranjem, zatim se ispere i osuši. Ova metoda dobivanja polistirena je također zastarjela i najpogodnija je za dobivanje i kopolimera stirena. Ova metoda se uglavnom koristi u proizvodnji ekspandiranog polistirena.

Blok ili dobijen u masi (PSM)

Postoje dvije sheme za proizvodnju polistirena opće namjene: potpuna i nepotpuna konverzija. Termička polimerizacija u masi prema kontinuiranoj shemi je sistem od 2-3 kolone reaktora povezanih u seriju sa miješalicama. Polimerizacija se izvodi u fazama u benzenskom mediju - prvo na temperaturi od 80-100 °C, a zatim u fazi od 100-220 °C. Reakcija prestaje kada stepen konverzije stirena u polistiren dostigne 80-90% težinski (metodom nepotpune konverzije stepen polimerizacije se podešava na 50-60%). Nereagirani stiren-monomer se uklanja iz taline polistirena vakuumom, smanjujući sadržaj zaostalog stirena u polistirenu na 0,01-0,05%, a neizreagirani monomer se vraća u polimerizaciju. Polistiren dobiven blok metodom karakterizira visoka čistoća i stabilnost parametara. Ova tehnologija je najefikasnija i praktično nema otpada.

Aplikacija

Proizvodi se u obliku prozirnih cilindričnih granula, koje se brizganjem ili ekstruzijom prerađuju u gotove proizvode na 190-230 °C. Široka upotreba polistirena (PS) i plastike na njegovoj osnovi temelji se na niskoj cijeni, jednostavnosti obrade i velikom rasponu različitih vrsta.

Najširu upotrebu (više od 60% proizvodnje polistirenske plastike) dobili su polistireni otporni na udarce, koji su kopolimeri stirena s butadienom i stiren-butadienskom gumom. Brojne druge modifikacije stirenskih kopolimera su također stvorene trenutno.

Od stiropora proizvodi se širok asortiman proizvoda koji se prvenstveno koriste u domaćoj sferi ljudske djelatnosti (posuđe za jednokratnu upotrebu, ambalaža, dječje igračke itd.), kao i u građevinskoj industriji (toplotnoizolacijske ploče, fiksna oplata, sendvič paneli), oblaganje i dekorativni materijali (stropni baget, plafon ukrasne pločice, polistirenski zvučno upijajući elementi, adhezivne baze, polimerni koncentrati), medicinski smjer (dijelovi sistema za transfuziju krvi, Petrijeve zdjelice, pomoćni instrumenti za jednokratnu upotrebu). Ekspandirajući polistiren nakon visokotemperaturne obrade vodom ili parom može se koristiti kao filterski materijal (filtersko pakiranje) u kolonskim filterima u tretmanu vode i tretmanu otpadnih voda. Visoke električne performanse polistirena u području mikrotalasnih frekvencija omogućavaju njegovu upotrebu u proizvodnji: dielektričnih antena, nosača koaksijalnih kablova. Mogu se dobiti tanki filmovi (do 100 mikrona), a u mješavini sa kopolimerima (stiren-butadien-stiren) do 20 mikrona, koji se također uspješno koriste u ambalažnoj i konditorskoj industriji, kao i u proizvodnji kondenzatora. .

Polistiren visokog udara i njegove modifikacije imaju široku primjenu u području kućanskih aparata i elektronike (elementi kućišta kućanskih aparata).

vojne industrije

Ekstremno nizak viskozitet polistirena u benzenu, koji omogućava dobivanje još uvijek pokretnih otopina čak i pri ekstremnim koncentracijama, doveo je do upotrebe polistirena u sastavu napalma kao zgušnjivača, čija je ovisnost "viskozitet-temperatura" zauzvrat , smanjuje se s povećanjem molekularne težine polistirena. .

Odlaganje

Polistiren se ne smatra opasnim po okolinu.

Reciklaža

Polistirenski otpad se akumulira u obliku zastarjelih proizvoda od PS i njegovih kopolimera, kao iu obliku industrijskog (tehnološkog) otpada PS opće namjene, PS-a otpornog na udarce (HIPS) i njegovih kopolimera. Recikliranje polistirenske plastike može se odvijati na sljedeće načine:

odlaganje jako zagađenog industrijskog otpada;
iskorišćavanje tehnološkog otpada HIPS i ABS plastike brizganjem, ekstruzijom i presovanjem;
zbrinjavanje dotrajalih proizvoda;
reciklaža otpada od ekspandiranog polistirena (EPS);
odlaganje miješanog otpada.

Burning

Kada polistiren sagorijeva, ugljični dioksid (CO 2), ugljični monoksid (CO - ugljen monoksid), čađ. Izgaranje aditiva koji sadrže polistiren (npr. boje, sredstva za jačanje, itd.) može dovesti do oslobađanja drugih štetne materije.

Termička destrukcija

Proizvodi raspadanja polistirena koji nastaju tokom termičke degradacije i termičke oksidativne degradacije, toksično. Prilikom obrade polistirena, kao rezultat djelomičnog razaranja materijala, mogu se osloboditi pare stirena, benzena, etilbenzola, toluena i ugljičnog monoksida.

Vrste i oznake polistirena i njegovih kopolimera

Sljedeće standardne skraćenice se koriste širom svijeta:

PS - polistiren, polistiren (PS)
GPPS - polistiren opće namjene
MIPS - polistiren srednjeg udara (srednja otpornost na udarce)
HIPS - polistiren visokog udara (visok udar, UPS, UPM)
EPS - ekspandirajući polistiren (ekspandibilni polistiren, PSV)
Skraćenica MIPS se koristi relativno rijetko.

ABS - akrilonitril butadien stiren kopolimer (ABS plastika, ABS kopolimer)
ACS - akrilonitril-hloretilen-stiren kopolimer (ACS kopolimer)
AES, A/EPDM/S - Kopolimer akrilonitrila, EPDM i stirena (AES kopolimer)
ASA - akrilni ester-stiren-akrilonitril kopolimer (ACA kopolimer)
ASR - Stiren kopolimer visokog uticaja (napredna stirenska smola))
MABS, M-ABS - Kopolimer metil metakrilata, akrilonitrila, butadiena i stirena, prozirni ABS
MBS - metil metakrilat butadien stiren kopolimer (MBS kopolimer)
MS, SMMA - Kopolimer metil metakrilata i stirena (MS)
MSN - Kopolimer metil metakrilata, stirena i akrilonitrila (MSN)
SAM - Kopolimer stirena i metilstirena (SAM)
SAN, - AS - Kopolimer stirena i akrilonitrila (SAN, CH)
SMA, S/MA - Stiren maleinski anhidrid kopolimer.

Kopolimeri stirena - termoplastični elastomeri

ESI - etilen stiren interpolimer
SB, S/B - Stiren-butadien kopolimer
SBS, S/B/S - Stiren-butadien-stiren kopolimer
SEBS, S-E/B-S - kopolimer stiren-etilen-butilen-stiren
SEEPS, S-E-E/P-S - kopolimer stiren-etilen-etilen/propilen-stiren
SEP - Stiren-etilen-propilen kopolimer
SEPS, S-E/P-S - kopolimer stiren-etilen-propilen-stiren
SIS - Stiren izopren stiren kopolimer

Polistiren- sintetički termoplastični čvrsti, kruti, amorfni polimer, koji je proizvod polimerizacije stirena. Masovno se proizvodi u obliku polistirena opće namjene i polistirena visokog utjecaja. Svjetska proizvodnja polistirena iznosi više od 14 miliona tona godišnje.

Polistiren (-C 6 H 5 -CH-CH-) n je proizvod polimerizacije stirena, koji je kombinacija nezasićenog etilenskog ugljovodonika sa aromatičnim fenilnim radikalom - C 6 H 5 (feniletilen):

CH 2 \u003d CH-C 6 H 5

Tokom polimerizacije, vinil radikali formiraju polimerni lanac sa bočnim fenil grupama (benzenski prstenovi).

Prema prirodi prostornog rasporeda fenilne grupe u odnosu na molekularni lanac, razlikuju se:

ataktički polistiren - karakterizira ga činjenica da se u njemu benzenski prstenovi nalaze s obje strane lanca na potpuno nasumičan način;
izotaktički polistiren - u njegovoj makromolekuli svi benzenski prstenovi nalaze se na jednoj strani lanca;
sindiotaktički polistiren - u svom polimernom lancu benzenski prstenovi se nalaze striktno alternativno - naizmjenično lijevo i desno od središnjeg lanca, redoslijed rasporeda bočnih grupa daje sindiotaktičkom polistirenu visoku tvrdoću i otpornost na toplinu.

Najviše se koristi ataktički polistiren.

Polistiren opće namjene je proziran, dobro obojen, lako obrađen materijal, koji je proizvod polimerizacije stirena u rasutom stanju ili u suspenziji ili u emulziji, a namijenjen je za proizvodnju proizvoda. razne metode termoformiranje.

Ovisno o svojstvima i namjeni, u skladu sa GOST 20282-86, utvrđuju se sljedeće vrste polistirena opće namjene:

dobiveno polimerizacijom u rasutom stanju:
- PSM-115 - za proizvodnju tehničkih proizvoda i robe široke potrošnje brizganjem;
- PSM-111 - povećana otpornost na toplinu, za proizvodnju rasvjetnih proizvoda brizganjem i robe široke potrošnje;
- PSM-118 - za proizvodnju brizganjem proizvoda složene konfiguracije za tehničke namjene i robe široke potrošnje. Brend karakteriše visoka fluidnost;
- PSM-151 - visoka otpornost na toplinu i niska fluidnost, za proizvodnju limova, profila, filmova i niti ekstruzijom, robe široke potrošnje; samo najviši razred je namijenjen za proizvodnju niti;
suspenzija:
- PSS - za tehničke proizvode i robu široke potrošnje;
emulzija:
- PSE-1 - za proizvodnju pjena;
- PSE-2 - za tehničke proizvode; dopuštena je upotreba za proizvodnju ploča od pjene.

Simbol za tipove polistirena opće namjene sastoji se od skraćene namjene materijala (PS), načina proizvodnje (E - emulzija; M - polimerizacija u rasutom stanju (blok); C - suspenzija), digitalne oznake marke, indikacije svjetla recept za stabilizaciju, naziv boje, indikacija boja recepta za bojenje, ocjene i oznake standarda. U oznaku površinski tretiranog polistirena, prije označavanja razreda upisuje se slovo ekvivalentno “C”.

Primjer simbol polistirenski blok opšte namjene 111, svjetlosno stabiliziran, crven, premium razred prema GOST 20282-86: PSM-111-20, crven, rec. 136P, najviši razred GOST 20282-86.

Primjer simbola za polistirenski blok opće namjene, razred 151, neobojen, površinski tretiran, prvi razred prema GOST 20282-86: PSM-151 "C", prvi razred GOST 20282-86.

Polistiren visokog utjecaja je neprozirni bezbojni materijal, proizvod cijepljene kopolimerizacije stirena s butadienom ili stiren-butadien gumom, koji ima dvofaznu strukturu. Kontinuirana faza (matrica) formirana je od polistirena. Diskretna faza (mikrogel) - čestice gume ovalnog oblika veličine 2-5 mikrona. Gumene čestice su okružene tankim filmom stiren-na-gumi graft kopolimera, a začepljeni polistiren se također nalazi unutar čestica, što rezultira povećanjem efektivnog volumena gumene faze. Svojstva polistirena otpornog na udarce uvelike ovise o zapremini potonjeg. Polistiren visokog utjecaja proizvodi se stabiliziran, u obliku bijelih granula. Glavne metode obrade su injekcijsko prešanje i ekstruzija limova nakon čega slijedi pneumatsko ili vakuumsko oblikovanje.

Simbol za polistiren otporan na udarce u skladu sa GOST 28250-89 sastoji se od slova UP - otporan na udarce, nakon čega odmah slijedi metoda sinteze polistirena: M - polimerizacija mase, E - polimerizacija emulzije, C - polimerizacija suspenzije. Dalje kroz crticu, dva broja označavaju snagu udarca. Sljedeće dvije cifre označavaju deset puta veći sadržaj zaostalog monomera. Osim toga, oznaka može sadržavati slovo koje označava željeni način obrade.

Primjer simbola za polistiren otporan na udarce dobijen polimerizacijom u rasutom stanju sa udarnom čvrstoćom od 7 kJ/m2 i sadržajem zaostalog monomera od 0,3%, namijenjen za obradu metodom ekstruzije: UPM-0703 E.

Uobičajena oznaka polistirena na ruskom tržištu je PS, ali se mogu pojaviti i druge oznake: PS ili GPPS ili PS-GP ili XPS ili Crystal PS (polistiren opće namjene), UP ili HIPS ili HIPS ili PS-HI ili PS-I (polistiren visokog utjecaja), MIPS ili IPS ili PS-I (polistiren srednjeg utjecaja visokog utjecaja), SHIPS (super jaki udarni polistiren).

Pored polistirena opće namjene i polistirena visokog utjecaja, industrija proizvodi široku paletu modifikacija i kopolimera stirena. Konkretno, elastomeri koji imaju sposobnost velikih reverzibilnih deformacija zbog djelomičnog raspoređivanja nasumično presavijenih molekula polimernog lanca, te sindiotaktički polistiren, dobiven na metalocenskim katalizatorima i koji ima vrlo visoku krutost i otpornost na toplinu.

Polistiren je termoplastični materijal visoke tvrdoće i dobrih dielektričnih svojstava, hemijski otporan na lužine i kiseline, osim na dušične i octene. Polistiren se ne otapa u nižim alkoholima, alifatskim ugljovodonicima, fenolima, eterima. Rastvorljiv u sopstvenom monomeru, aromatičnim i hlorisanim ugljovodonicima, esterima, acetonu. Otporan na izlaganje radijaciji, ali je otpornost na ultraljubičaste zrake niska. Polistiren se lako oblikuje i boji. Dobro mehanički obrađen. Lako se lijepi. Posjeduje nisku apsorpciju vlage i visoku otpornost na vlagu i mraz. Fiziološki bezopasan. Proizvodi od polistirena imaju visoki sjaj.

Polistiren opće namjene je vrlo krhak, ima malu udarnu čvrstoću i nisku otpornost na toplinu: tačka omekšavanja polistirena je 90-95°C. Različiti kopolimeri stirena imaju najbolja svojstva performansi. Polistiren visokog udara karakterizira povećana udarna čvrstoća u širokom temperaturnom rasponu (do -30...-40 °C).

Glavni nedostatak polistirena je niska otpornost na toplinu i svjetlost. Stoga se proizvodi od polistirena ne preporučuju za upotrebu na otvorenom bez premaza i prikladniji su za unutarnju primjenu.

Svojstva polistirena opće namjene.

Gustina - 1050-1080 kg / m3.
Zapreminska gustina granula je 550-560 kg/m3.
Linearno skupljanje u obliku - 0,4-0,8%.
Donja granica radnih temperatura je minus 40 °C.
Gornja granica radnih temperatura je 65-75 °C.
Električna snaga na frekvenciji od 50 Hz - 20-23 kV / mm.
Specifični površinski električni otpor - 1016 Ohm.
Električni otpor specifične zapremine
- kada se drži pod naponom 1 min. – 1017 ohm cm
- pri držanju pod naponom 15 min. – 1018 Ohm cm.
Koeficijent linearnog termičkog širenja – 6 10-5-7 10-5 stepeni-1.
Koeficijent toplotne provodljivosti - 0,093-0,140 W / m K.
Specifični toplotni kapacitet - 34 103 J/kg K.
Tangent ugla dielektričnog gubitka na frekvenciji od 1 MHz je 3-4 10-4.
Dielektrična konstanta - 2,49-2,60.