Полістирол Вікіпедія

24.02.2017

Полістирол
Зміст
Властивості

Ступінь полімеризації, що випускаються промислово полістиролів n = 600-2500, коефіцієнт полідисперсності \! M_w / M_n = 2 — 4 (\! M_w — середньомасова, M_n — среднечисловая молекулярні маси). В залежності від методу синтезу і ступеня полімеризації індекс плинності становить 1.4-30 грамів за 10 хвилин, температура розм’якшення (за Віка, 200 МПа) 97 °С для аморфного і 114 °С для частково кристалізованого полістиролу [1] .

Фенильные групи перешкоджають впорядкованого розташування макромолекул і формування кристалічних утворень.

Полістирол — твердий, крихкий, аморфний полімер з високим ступенем оптичного світлопропускання, невисокою механічною міцністю. Полістирол має низьку щільність (1060 кг/м?), усадка при литтєвий переробки 0,4-0,8 %. Полістирол володіє відмінними діелектричними властивостями і непоганий морозостійкістю (до ?40 °C). Має невисоку хімічну стійкість (крім розбавлених кислот, спиртів і лугів).

Розчиняється в ацетоні. толуолі. дихлоретані. повільніше в бензині. Не розчинний у воді. Термопластичний матеріал. Полістирол легко формується і забарвлюється. Добре обробляється механічними способами. Добре склеюється. Володіє низьким вологопоглинанням, високою вологостійкістю і морозостійкістю .

Полістирол горить жовтим полум’ям, що коптить, що утворюються пари мають характерний солодкуватий запах. При нагріванні виділяються важкі пари білого кольору — полістирол розпадається на мономери [2] .

Отримання

Промислове виробництво полістиролу заснована на радикальній полімеризації стиролу. Розрізняють 3 основних способи його одержання:

Емульсійний (ПСЕ)

Найбільш застарілий метод отримання, не отримав широкого застосування у виробництві. Емульсійний полістирол отримують в результаті реакції полімеризації стиролу у водному розчині лужних речовин при температурі 85-95 °C. Для цього методу потрібні: стирол. вода. емульгатор та ініціатор полімеризації. Стирол попередньо очищають від інгібіторів. требутил-пірокатехіна або гідрохінону. В якості ініціаторів реакції застосовують водорозчинні сполуки, двоокис водню або персульфатів калію. В якості емульгаторів застосовують солі жирних кислот, лугу (мило), солі сульфокислот. Реактор наповнюють водним розчином касторової олії і ретельно перемішуючи вводять стирол та ініціатори полімеризації, після чого отримана суміш нагрівається до 85-95 °C. Мономер. розчинений у мицеллах мила, починає полімеризовані, надходячи з крапель емульсії. В результаті чого утворюються полімер-мономерні частинки. На стадії 20 % полімеризації мицеллярное мило витрачається на освіту адсорбованих шарів і далі процес протікає всередині частинок полімеру. Процес закінчується, коли вміст вільного стиролу стане менше 0,5 %. Далі емульсія транспортується з реактора на стадію осадження з метою подальшого зниження залишкового мономера, для цього емульсію коагулюють розчином кухонної солі і сушать, отримуючи порошкоподібну масу з розмірами частинок до 0,1 мм. Залишки лужних речовин впливають на якість отриманого матеріалу, оскільки повністю усунути сторонні домішки неможливо, а їх наявність надає полімеру жовтуватий відтінок. Даним методом можна отримувати полістирол з найбільшою молекулярною масою. Полістирол отриманий за цим методом має абревіатуру — ПСЕ, яка періодично зустрічається в технічній документації і старих підручниках з полімерних матеріалів.

Суспензійний (ПСС)

Суспензійний метод полімеризації здійснюється за періодичною схемою в реакторі з мішалкою і сітки сорочкою. Стирол підготовляють, суспендируя його в хімічно чистій воді допомогою застосування стабілізаторів емульсії (полівінілового спирту, полиметакрилата натрію, гідроксиду магнію) та ініціаторів полімеризації. Процес полімеризації проводиться при поступовому підвищенні температури (до 130 °С) під тиском. Результатом є — отримання суспензії з якої полістирол виділяють шляхом центрифугування, потім його промивають і сушать. Даний метод отримання полістиролу також є застарілим і найбільш придатний для отримання та сополімерів стиролу. Даний метод в основному застосовується у виробництві пінополістиролу .

Блоковий або отримується в маси (ПСМ)

Розрізняють дві схеми виробництва полістиролу загального призначення: повної та неповної конверсії. Термічна полімеризацією в масі по безперервній схемі являє собою систему послідовно з’єднаних 2-3 колонних апарату-реактора з мішалками. Полімеризацію проводять постадійно в середовищі бензолу — спочатку при температурі 80-100 °С, а потім стадією 100-220 °С. Реакція припиняється при ступені перетворення стиролу в полістирол до 80-90 % маси (при методі неповної конверсії ступінь полімеризації доводять до 50-60 %). Прореагував стирол-мономер видаляють з розплаву полістиролу вакуумуванням, знижуючи вміст залишкового стиролу в полістиролі до 0,01-0,05 %, прореагував мономер повертається на полімеризацію. Полістирол, отриманий блоковим методом відрізняється високою чистотою і стабільністю параметрів. Дана технологія найбільш ефективна і практично не має відходів.

Застосування

Стаканчик для йогурту з ударостійкого полістиролу

Випускається у вигляді прозорих гранул циліндричної форми, які переробляються у готові вироби литтям під тиском або екструзією при 190-230 °С. Широке застосування полістиролу (ПС) і пластиків на його основі базується на його невисокій вартості, простоті переробки і величезному асортименті різних марок.

Найбільш широке застосування (більше 60 % виробництва полістирольних пластиків) отримали удароміцні полістироли, що представляють собою сополімери стиролу з бутадієновим і бутадієн-стирольним каучуком. В даний час створені і інші численні модифікації сополімерів стиролу .

З полістиролів виробляють найширшу гаму виробів, які в першу чергу застосовуються в побутовій сфері діяльності людини (одноразовий посуд, упаковка, дитячі іграшки тощо), а також будівельної індустрії (теплоізоляційні плити, незнімна опалубка, сандвіч панелі), і декоративні облицювальні матеріали (багет стельовий, стельова плитка. полістирольні звукопоглинальні елементи, клейові основи, полімерні концентрати), медичний напрям (частини систем переливання крові, чашки Петрі, допоміжні одноразові інструменти). Полістирол, що спінюється після високотемпературної обробки водою або парою може використовуватися в якості фільтруючого матеріалу (фільтрувальної насадки) в колонних фільтрах при водопідготовки та очищення стічних вод. Високі електротехнічні показники полістиролу в області надвисоких частот дозволяють застосовувати його у виробництві: діелектричних антен. опор коаксіальних кабелів. Можуть бути отримані тонкі плівки (до 100 мкм), а в суміші зі полімерами (стирол-бутадієн-стирол) до 20 мкм, які також успішно застосовуються в пакувальній та кондитерської індустрії, а також виробництві конденсаторів .

Ударостійкий полістирол і його модифікації отримали широке застосування у сфері побутової техніки та електроніки (корпусні елементи побутових приладів).

Військова промисловість

Гранично низька в’язкість полістиролу в бензолі, що дозволяє навіть у граничних концентраціях отримувати все ще рухливі розчини, [3] зумовила використання полістиролу у складі однієї з різновидів напалму [4] в якості згущувача, залежність «в’язкість-температура» якого, в свою чергу, зменшується з збільшенням молекулярної маси полістиролу. [3] .

Утилізація

Вважається, що полістирол не представляє небезпеки для навколишнього середовища. [5]

Переробка

Відходи полістиролу накопичуються у вигляді вийшли з вживання виробів з ПС і його сополімерів, а також у вигляді промислових (технологічних) відходів ПС загального призначення, ударостійкого ПС (УПС) і його сополімерів. Вторинне використання полістирольних пластиків може йти за такими шляхами:

  • утилізація сильно забруднених промислових відходів;
  • утилізація технологічних відходів УПС та АБС-пластику методами лиття під тиском, эктрузии і пресування;
  • утилізація зношених виробів;
  • утилізація відходів пінополістиролу (ППС);
  • утилізація змішаних відходів.

Спалювання

При спалюванні полістиролу утворюється двоокис вуглецю (CO2 ), окис вуглецю (СО — чадний газ), сажа. [5] Спалювання полістиролу, що містить добавки (наприклад, барвники, компоненти, що збільшують міцність тощо) може призвести до викиду в атмосферу інших шкідливих речовин .

Термодеструкція

Продукти розкладання полістиролу, що утворюються при термодеструкції і при термоокислювальної деструкції, токсичні. При переробці полістиролу в результаті часткової деструкції матеріалу можуть виділятися пари стиролу, бензолу, етилбензолу, толуолу, оксиду вуглецю. [5]

Види та маркування полістиролу та його кополімерів

У світі використовуються наступні стандартні абревіатури:

  • PS — polystyrene, полістирол (ПС)
  • GPPS — general purpose polystyrene (полістирол загального призначення, неударопрочный, блочний, іноді званий «кристалічним», ПСЕ, ПСС або ПСМ маркування залежить від способу отримання)
  • MIPS — medium-impact polystyrene (середньої удароміцності)
  • HIPS — high impact polystyrene (ударостійкий, УПС, УПМ)
  • EPS — expanded polystyrene (полістирол, що спінюється, ПСВ)
  • Абревіатура MIPS використовується порівняно рідко.
  • ABS — Акрилонітрил-бутадієн-стирольний сополімер (АБС-пластик. АБС сополімер)
  • ACS — Акрилонітрил-хлорэтилен-стироловий сополімер (АГС сополімер)
  • AES, A/EPDM/S — Сополімер акрилонітрилу, СКЕПТ і стиролу (АЕС сополімер)
  • ASA — Сополімер акрилового ефіру, стиролу і акрилонітрилу (АСА-сополімер)
  • ASR — Ударостійкий сополімер стиролу (Advanced Styrene Resine))
  • MABS, M-ABS — Сополімер метилметакрилату, акрилонітрилу, бутадієну і стиролу, прозорий АБС
  • MBS — Метилметакрилат бутадієн стирольний сополімер (МБС сополімер)
  • MS, SMMA — Сополімер метилметакрилату і стиролу (МС)
  • MSN — Сополімер метилметакрилату, стиролу і акрилонітрилу (МСН)
  • SAM — Сополімер стиролу і метилстирола (САМ)
  • SAN, — AS — Сополімер стиролу і акрилонітрилу (САН, СН)
  • SMA, S/MA — Стирол малеиново ангидридный сополімер.
  • ESI — Етилен-стирольний интерполимер
  • SB, S/B — Стирол-бутадієновий сополімер
  • SBS, S/B/S — Стирол-бутадієн-стирольний сополімер
  • SEBS, S-E/B-S — Стирол-етилен-бутилен-стирольний сополімер
  • SEEPS, S-E-E/P-S — Стирол-етилен-етилен/пропілен — стирольний сополімер
  • SEP — Стирол-етилен-пропиленовый сополімер
  • SEPS, S-E/P-S — Стирол-етилен-пропілен-стирольний сополімер
  • SIS — Стирол-ізопрен-стирольний сополімер

Короткий опис статті: стадії полімеризації пластмаси

Джерело: Полістирол — Вікіпедія

Також ви можете прочитати