Главная > Полистирол > Полистирол — описание, получение, применение, свойства

Полистирол — описание, получение, применение, свойства

Полистирол (ПС) — cинтетический полимер класса термопластов, продукт полимеризации стирола (винилбензола); жесткое стеклообразное вещество.

Имеет хим формулу вида:  [-СН2-СН(С6Н5)-]n-

Фенольные группы препятствуют упорядоченному расположению макромолекул и формированию кристаллических образований. Это жёсткий, хрупкий, бесформенный полимер с высочайшей степенью оптического светопропускания, низкой механической прочностью, выпускается в виде прозрачных гранул цилиндрической формы, из которых потом экструзионным методом получают листы и прочую продукцию. Полистирол имеет низкую плотность (1060 кг/м?), тепловую стойкость (до 105 °С), степень полимеризации п = 600-2500,  усадка при литьевой переработке 0,4-0,8 %. Полистирол  отличный диэлектрик. Морозостойкость до ?40 °C. Полистирол просто растворим  в своем  мономере, ароматичных  углеводородах, сложных эфирах, ацетоне, не растворим  в низших спиртах, алифатических  углеводородах, фенолах и обычных эфирах. Для улучшения параметров полистирола его соединяют с разными полимерами — подвергают сшиванию, получая сополимеры стирола. Обладает низким влагопоглощением, устойчив к радиоактивному облучению, в кислотах и щелочах, но разрушается концентрированной азотной и ледяной уксусной кислотами. Просто склеивается. На воздухе при ультрафиолетовом  облучении полистирол портится: возникают желтизна и микротрещины,  увеличивается хрупкость. Разлагаться полистирол  начинается при 200 °С и сопровождается выделением мономера. При обыкновенной температуре полистирол не токсичен. При температуре выше 60 °С начинает терять форму.

Плюсы полистирола:

    • Легкость обработки, низкая цена полистирола. Cпособность к термоформированию и вакуумоформованию.
    • Большая хим стойкость к воде, кислотам и щелочам, не растворяется в бензине и спирте. Отлично растворяется в ароматичных углеводородах и сложных эфирах.
    • Полистирол лишен аромата, экологически безобиден, допускают внедрение его в жилых помещениях, с едой.
    • Обширно используемый в производстве продуктов бытового предназначения, строительстве и рекламе, просто окрашивается и наноситься пленочная аппликация, трафаретная и офсетная печать.  

недочеты полистирола -  хрупкость и низкая теплостойкость, низкое сопротивление ударным нагрузкам.

Обширное применение полистирола (ПС) и пластиков на его базе базируется на его низкой цены, простоте переработки и большущем ассортименте разных марок. Общее применение (более 60 % производства полистирольных пластиков) получили ударопрочные полистиролы ( сополимеры стирола с бутадиеновым и бутадиен-стирольным каучуком).

Существует бессчетные модификации сополимеров стирола:

Гомополимер
GPPS, PS-GP, Crystal PS  - Бесформенный полистирол общего предназначения.
SPS, sPS  - Кристаллизующийся синдиотактический полистирол

Сополимеры стирола
ABS  - Сополимер акрилонитрила, бутадиена и стирола, АБС-пластик, АБС-сополимер
ACS  - Сополимер акрилонитрила, хлорированного этилена и стирола, АХС-сополимер
AES, A/EPDM/S  - Сополимер акрилонитрила, СКЭПТ и стирола, АЭС-сополимер
ASA  - Сополимер акрилового эфира, стирола и акрилонитрила, АСА-сополимер
ASR - Ударопрочный сополимер стирола (advanced styrene resine)
HIPS, PS-I, PS-HI  - Ударопрочный полистирол высочайшей ударной прочности (УПС)
MABS, M-ABS  - Сополимер метилметакрилата, акрилонитрила, бутадиена и стирола, прозрачный Abs
MBS - Сополимер метилметакрилата, бутадиена и стирола
MIPS, PS-I -  Ударопрочный полистирол средней ударной прочности (УПС)
MS, SMMA - Сополимер метилметакрилата и стирола (МС)
Сополимер метилметакрилата, стирола и акрилонитрила (МСН)
Сополимер стирола и -метилстирола (САМ)
SAN, AS - Сополимер стирола и акрилонитрила (САН, СН)
SHIPS - Ударопрочный полистирол сверхвысокой ударной прочности
SMA, S/MA  - Сополимер стирола и малеинового ангидрида

Сополимеры стирола, термопластичные эластомеры
ESI  - Этилен-стирольный интерполимер
SB, S/B - Стирол-бутадиеновый сополимер (термопластичный стирольный эластомер)
SBS, S/B/S  - Стирол-бутадиен-стирольный сополимер (термопластичный стирольный эластомер)
SEBS, S-E/B-S  - Стирол-этилен-бутилен-стирольный сополимер (термопластичный стирольный эластомер)
SEEPS, S-E-E/P-S - Стирол-этилен-этилен/пропилен- стирольный сополимер (термопластичный стирольный эластомер)
SEP - Стирол-этилен-пропиленовый сополимер (термопластичный стирольный эластомер)
SEPS, S-E/P-S - Стирол-этилен-пропилен-стирольный сополимер (термопластичный стирольный эластомер)
SIS - Стирол-изопрен-стирольный сополимер (термопластичный стирольный эластомер)

Получение полистирола

Промышленное создание полистирола базируется на конструктивной полимеризации стирола. Различают 3 главных метода  получения полистирола:

Эмульсионный способ получения полистирола (ПСЭ)

Устаревший способ получения полистирола, не получивший широкого внедрения в производстве. Эмульсионный полистирол получают в итоге  полимеризации стирола в аква растворе щелочных веществ при температуре 85-95 °C. Для данного способа требуются: стирол, вода, эмульгатор и зачинатель полимеризации. Стирол поначалу очищают от ингибиторов: требутил-пирокатехина либо гидрохинона. В качестве инициаторов реакции употребляют водорастворимые соединения, двуокись водорода либо персульфат калия. В качестве эмульгаторов употребляют  щелочи (мыло), соли жирных кислот, соли сульфокислот. В реактор с аква веществом касторового масла  тщательного перемешивая вводят стирол и зачинатели полимеризации, после этого  смесь греется до 85-95 °C. Мономер, растворённый в мицелах мыла, начинает полимеризовываться, поступая из капель эмульсии, образуя полимер-мономерные частички. На стадии 20 % полимеризации мицеллярное мыло расходуется на образование адсорбированных слоёв и  далее протекает снутри частиц полимера. Процесс полимеризации завершается, когда содержание свободного стирола станет наименее 0,5 %.

Дальше смесь транспортируется из реактора на стадию осаждения с целью  снижения остаточного мономера. Для этого эмульсию коагулируют веществом поваренной соли и сушат. В конечном итоге выходит пылеобразная масса с размерами частиц до 0,1 мм.  Остатки щелочных веществ придаёт полимеру желтый колер,  так как стопроцентно убрать посторонние примеси нереально. Данным способом  получается полистирол с большей молекулярной массой.

Суспензионный метод получения полистирола (ПСС)

Данный способ получения полистирола является устаревшим и более подходящ для получения и сополимеров стирола, в главном применяется в производстве пенополистирола.

Суспензионный способ полимеризации полистирола делается по повторяющейся схеме в реакторах с мешалкой и теплообменником. Поначалу стирол подготавливают, суспендируя его в  чистой воде средством внедрения стабилизаторов эмульсии (поливинилового спирта, гидроокиси магния, полиметакрилата натрия) и инициаторов полимеризации. Полимеризация делается при постепенном повышении температуры до 130 °С под давлением в итоге выходит суспензия из которой полистирол выделяют оковём центрифугирования. В конце  его промывают и сушат.

Блочный либо получаемый в массе (ПСМ)

Современный способ получения полистирола,  отличается высочайшей чистотой полистирола и стабильностью характеристик.  Данная разработка более эффективна и фактически безотходна.

Различают две схемы производства полистирола: полной и неполной конверсии. Тепловая полимеризацией по непрерывной схеме состоит из системы поочередно соединенных 2-3 колонных аппарата-реактора с мешалками. Полимеризацию проводят поэтапно в среде бензола — поначалу при температуре 80-100 °С, а потом стадией 100—220 °С. Реакция завершается при степени перевоплощения стирола в полистирол до 80-90 % массы. При способе неполной конверсии степень полимеризации доводят до 50-60 %. Стирол-мономер не прореагировавший удаляют из расплава полистирола вакуумом и снижают содержания остаточного стирола в полистироле до 0,01-0,05 %, его возвращают на полимеризацию.

Применение полистиролов

Главные способы переработки гранул полистирола это экструзия и  литьё под давлением. Спектр температур переработки гранул лежит в границах 190—240 °С. Из полистиролов создают широчайшую палитру изделий, которые сначала используются в бытовой сфере деятельности  из за безвредности для человека - такие как разовая посуда, детские игрушки, упаковка т. д., также строительной промышленности (теплоизоляционные плиты,сандвич панели,  несъемная опалубка и т.д.,) декоративные и облицовочные материалы (потолочный багет, потолочная декоративная плитка, полистирольные звукопоглощающие элементы,  полимерные концентраты, клеевые базы). Мед направление (части систем переливания крови,вспомогательные разовые инструменты, чашечки Петри). Высочайшие электротехнические характеристики полистирола в области сверхвысоких частот позволяют использовать его в производстве: диэлектрических антенн, опор коаксиальных кабелей. Вспенивающийся полистирол после высокотемпературной термической обработки водой либо паром может употребляться в качестве фильтрующего материала  в колонных фильтрах при водоподготовке и чистке сточных вод. Из полистирола могут быть получены тонкие пленки (до 100 мкм), а в консистенции с со-полимерами (стирол-бутадиен-стирол) до 20 мкм, которые также удачно используются в упаковочной и пищевой промышленности, также производстве изоляторов конденсаторов.
Ударопрочный полистирол и его модификации получили обширное применение в сфере домашней техники и электроники в качестве корпусных частей бытовых устройств. В военной индустрии  используют полистирол в составе напалма в качестве загустителя, зависимость «вязкость-температура» которого, в свою очередь, миниатюризируется с повышением молекулярной массы полистирола. Полистирол также используется при изготовлении неких взрывчатых веществ.

Полистирол , ,

  1. Пока что нет комментариев.
  1. Пока что нет уведомлений.