Unde se foloseste polistirenul? Polistiren

Polistiren sunt obținute prin polimerizarea stirenului în vrac (PSM), în emulsie (PSE) și, mai rar, în suspensie (S). Greutatea moleculară medie (MM) = 80-100 mii, în funcție de metoda de producție.
Formula polistiren:
n
C6H5
Polistirenul și materialele bazate pe acesta sunt clasificate ca materiale polimerice structurale. Se caracterizează prin rezistență destul de mare, rigiditate, stabilitate dimensională ridicată, excelentă proprietăți decorative. Polistirenul este un polimer amorf caracterizat prin transparență ridicată (transmisia luminii de până la 90%).
Polistiren (PS, bachelit, vestiron, styrone, fostarene, edister etc.). Densitate 1,04-1,05 g/cm3, t marimea 82-95 C. Polistirenul se dizolva in stiren si hidrocarburi aromatice, cetone. Polistirenul nu se dizolvă în apă, alcooli, soluții slabe acizi, alcaline. Modul de îndoire 2700-3200 MPa. Conductivitate termică 0,08-0,12 W/(m*K). Rezistență la impact Charpy crestat 1,5-2 kJ/m2. Polistirenul este predispus la crăpare. Temperatura de autoaprindere 440 C. CPV al amestecului de praf-aer este de 25-27,5 g/m3 Polistirenul este fragil, rezistent la alcalii și la o serie de acizi, la uleiuri, ușor de vopsit cu coloranți fără a pierde transparența și are un dielectric ridicat. proprietăți. Polistirenul este netoxic și este aprobat pentru contactul cu alimentele și pentru utilizare în tehnologia medicală și biologică.
OPA(polistiren rezistent la impact) se obține prin copolimerizarea prin grefă a stinolului cu cauciucuri polibutadienă sau butadienă stiren. Polistiren rezistent la impact (UP, Karinex, Lusterex, sternit, styrone, hostirene etc.) Structural, UPS este un sistem trifazat format din PS (polistiren), copolimer de grefat de gel Thrace și cauciuc cu stiren grefat sub formă de particule dimensiuni de până la 15 microni, distribuite uniform în funcție de volumul UPS-ului. În ciuda greutății moleculare scăzute a polistirenului matricei (70-100 mii), prezența cauciucului încetinește semnificativ creșterea microfisurilor, ceea ce crește rezistența materialului (Tabelul 1).
Marca UPS indică metoda de sinteză (M, C), denumirea digitală a rezistenței la impact (primele două cifre) și o valoare de zece ori a conținutului de monomer rezidual. În plus, marca poate include o literă care indică metoda preferată de prelucrare. De exemplu, UPM-0703 E este polistiren rezistent la impact obţinut prin polimerizare în vrac; rezistența sa la impact este de 7 kJ/m2, conținutul de monomer rezidual este de 0,3%, prelucrarea se face prin extrudare.

Tabelul 1.

Proprietățile de bază ale materialelor plastice din polistiren

ABS- plasticul este un produs al copolimerizării prin grefă a trei monomeri - acrilonitril, butadienăŞi stiren, iar un copolimer static de stiren și acrilonitril formează o matrice rigidă în care sunt distribuite particule de cauciuc cu dimensiunea de până la 1 micron. Creșterea rezistenței la impact este însoțită de menținerea la un nivel ridicat a elementelor fizice, mecanice și termice de bază. proprietăți fizice(Tabelul 1). ABS este opac. Disponibil sub formă stabilizată sub formă de pulbere și granule. Folosit pentru fabricarea produselor tehnice.
În marca ABS, primele două cifre indică valoarea rezistenței la impact Izod, următoarele două - PTR(un indicator al fluxului de topire), litera de la sfârșitul mărcii indică metoda de prelucrare sau proprietăți speciale. De exemplu, ABS-0809T se caracterizează prin rezistență la impact - 8 kJ/m 2, MTR - 9g/10 min și rezistență crescută la căldură (T).
Copolimerii sunt utilizați în industrie stinola Cu acrilonitril(SAN), stinol cu ​​metacrilat de metil (MS) și stinol cu ​​metacrilat și acrilonitril (MSN).
Polistirenul este prelucrat prin toate metodele cunoscute.

Proprietățile mecanice ale polistirenului

Rezistența mecanică a polistirenului la acizi și solvenți:

Proprietățile termofizice ale polistirenului:

Caracteristicile temperaturii:

Constanta dielectrică a polistirenului:

Indicele de inflamabilitate (K) este o mărime adimensională care exprimă raportul dintre cantitatea de căldură eliberată în timpul arderii și cantitatea de căldură consumată la aprinderea unei probe de material. Materialul cu indice K>0,5 este inflamabil. Pentru polistiren, indicatorul K-1.4 este inflamabil

Indicatori de pericol de incendiu ai polistirenului:

Caracteristici ale arderii polistirenului și polistirenului rezistent la impact:
Comportamentul flăcării: Clipește când este aprins, arde ușor. Arde chiar și după ce a fost scos de pe flacără.
Culoarea flăcării: galben-portocaliu, luminos.
Caracterul arderii: Arde de educație cantitati mari funingine, se topește.
Miros: Floral dulce, cu o notă de parfum de benzen. Miros de scorțișoară când este înțepat cu un ac fierbinte. Miros dulceag de stiren.

Scurtă descriere, metode de prelucrare, scopul principal, evaluarea calitativă a proprietăților polistirenului și a caracteristicilor specifice

Bloc de polistiren, emulsie, suspensie: Un material mai rigid decât LDPE și HDPE, cu proprietăți dielectrice bune, dezavantajul fragilității și rezistență scăzută la căldură. Rezistent chimic. Pentru a crește rezistența la impact și rezistența la căldură, stirenul este copolimerizat cu alți monomeri sau combinat cu cauciucuri. Prin introducerea poroforilor în polistiren și spumarea ulterioară, se obține spumă de polistiren, caracterizată prin proprietăți ridicate de izolare termică și fonică, flotabilitate, rezistență chimică și rezistență la apă.

Scopul principal: Pentru piese de carcasă ale dispozitivelor, echipamente radio-electronice, izolatoare, părți mari de frigidere, decor interior avioane. Polistiren expandat pentru izolare termică și fonică în construcții

Polistiren rezistent la impact: rezistență la impact mai mare decât polistirenul

Metode de prelucrare: turnare prin injecție. Formare pneumatică și în vid. extrudare. Ștampilare. Presare. Lipirea. Prelucrare

Scopul principal: Pentru produse și piese tehnice

Plastic polistiren modificat: rezistență ridicată la impact la temperaturi scăzute și ridicate, rezistență crescută la căldură, rezistență la alcalii și uleiuri lubrifiante

Metode de prelucrare: turnare prin injecție. extrudare. Suflare

Scopul principal: Pentru produse de mari dimensiuni din industria auto și electrotehnică

Proprietăți fizice și chimice de bazăpolistiren

Materialele plastice din polistiren sunt un grup mare de materiale termoplastice, a căror compoziție chimică a părții polimerice conține stirenul monomer sau produsele sale de copolimerizare. Polistirenul de uz general (PS), polistirenul expandat, polistirenul de mare impact (HIPS) și copolimerii ABS sunt utilizați pe scară largă.

Polistirenul este de mare importanță printre specii moderne materiale plastice de inginerie. Deși în prezent greutate specifică polistirenul în volumul producției de rășini sintetice și materiale plastice este mai mic de 6%, dar domeniile de aplicare ale acestui tip de polimer, datorită unei game largi de proprietăți fizice și mecanice, acoperă toate domeniile industriei, de la producția de consumator. bunuri pentru industria auto și construcții.

Din punct de vedere al proprietăților fizice, polistirenul este un polimer termoplastic cu o structură liniară. Produs amorf, incolor, transparent, fragil. Non-toxic. Polistirenul se caracterizează prin ușurință în prelucrare, aderență, colorabilitate bună în masă și proprietăți dielectrice foarte bune.

Pentru a obține materiale cu rezistență la căldură și rezistență la impact mai mari decât polistirenul, se folosesc amestecuri ale acestuia cu alți polimeri și copolimeri de stiren. Cea mai mare importanță industrială o au copolimerii bloc și grefat, precum și copolimerii aleatorii ai stirenului cu acrilonitril, acrilații și metacrilații, α-metilstirenul și anhidrida maleică.

PS are permeabilitate medie la gaz (mai mare decât PP, dar mai mică decât LDPE), dar permeabilitate mare la vapori. Transmisia vaporilor scade rapid cand temperaturi negative, care permite utilizarea PS pentru ambalarea produselor la temperaturi scăzute.

PS are proprietăți electrice excelente - pierderi dielectrice scăzute, rezistență electrică ridicată, rezistență volumetrică mare. Din punct de vedere chimic, este rezistent la acizi tari si alcaline, insolubil in hidrocarburi alifatice si alcooli slabi; solubil în hidrocarburi aromatice, alcooli superiori, esteri și hidrocarburi clorurate. Produsele foarte complexe pot fi produse din folii PS orientate prin termoformare.

Principalele grupe de materiale plastice din polistiren / Polimeri de stiren

De structura chimica Materialele plastice din polistiren sunt împărțite în patru grupe principale:

1. homopolistiren (sau polistiren de uz general - PSM, PSS), polistiren expandabil (PSV, PSV-S);
2. copolimeri statistici ai stirenului, de exemplu, dubli copolimeri ai stirenului cu metacrilat de metil (MS), acrilonitril (SAN), etc., copolimer ternar - stiren-metacrilat de metil-acrilonitril (MSN);
3. copolimeri grefați ai stirenului, care includ polistiren cu impact ridicat, copolimeri ABS, copolimeri MSP;
4. compozite polimerice (polimer - amestecuri de polimeri), de exemplu, ABS-PVC, ABS-PC, polistiren rezistent la impact - oxid de polifenilen, ABS și SAN umplut cu sticlă, polistiren rezistent la impact și ABS cu grad scăzut de inflamabilitate.

Film orientat biaxial are o transparenta excelenta. Temperatura de înmuiere este de 90-95°C. Polistirenul orientat are permeabilitate medie la gaz (mai mare decât PP, dar mai mică decât LDPE), dar permeabilitate mare la vapori. Permeabilitatea la vapori scade rapid la temperaturi sub 0°C, ceea ce face posibilă utilizarea PS pentru ambalarea produselor la temperaturi scăzute. Pentru a obține produse de configurație complexă din film PS orientat folosind termoformare.

PS orientat cu o grosime mai mică de 75 de microni este utilizat pentru „ferestre” în cutiile de ambalare din carton. Foliile mai groase sunt folosite pentru a produce pahare pentru automate și tăvi pentru carne proaspătă ambalată, astfel încât ambele părți ale produsului ambalat să poată fi văzute la cumpărare.

Polistiren rezistent la impact (HIPS) este un bloc copolimer de stiren și cauciuc. În starea sa nemodificată, PS este un material fragil și rezistența sa specifică la impact este insuficientă pentru multe aplicații.

PS rezistent la impact este mai flexibil, are o rezistență la impact mai mare, dar o rezistență la tracțiune și rezistență termică mai scăzute decât PS nemodificat. Proprietățile chimice ale PS nemodificate sunt aceleași cu cele ale. PS rezistent la impact este un material excelent pentru producerea diverselor produse prin termoformare. Introducerea cauciucurilor sintetice în PS, reducând fragilitatea, reduce transparența PS.

Polistiren spumat are rezistență ridicată la grăsimi și este un excelent izolator termic. Se foloseste la fabricarea diverselor produse de ambalare prin termoformare (garnituri pentru cutii cu mere, cutii pentru ambalarea oualor, tavi si tavi pentru ambalarea carnii proaspete, pestelui, chipsurilor etc.).

Copolimeri de stiren cu acrilonitril (SAN) au rezistență chimică mai mare în comparație cu polimerul de bază PS.

Plasticul ABS este un copolimer de stiren, butadienă, acrilonitril. Proprietățile sale variază foarte mult în funcție de compoziție și metoda de producție. Plasticul ABS are o rezistență la impact, rezistență chimică și ductilitate mai mare decât UPS. Folosit sub formă de borcane și tăvi.

Să încercăm să ne imaginăm viața fără polimeri. Fără publicitate exterioară, ambalare convenabilă a produselor, vesela de unică folosință - fără polistiren.

Așa trăiau oamenii acum 100 de ani, dar astăzi totul arată diferit. Foile de polistiren ne-au schimbat existența. De ce sa întâmplat asta? De ce este atât de bun? Trageți propriile concluzii.

Polistirenul (PS) este un tip de plastic (material polimeric). Se obține din stiren prin polimerizare. PS are o structură liniară, ceea ce face posibilă obținerea de produse cu forma necesară din acesta.

Ușurința fabricării foilor de polistiren este motivul principal varietate de forme, mărci și tipuri ale acestui material. Pe lângă disponibilitatea materiilor prime, există multe alte proprietăți pozitive ale PS.

Caracteristicile tehnice ale polistirenului

Principalele avantaje ale foilor de polistiren sunt:

• termoplasticitatea;
• rezistență la substanțele chimic active (majoritatea alcaline și acizi);
• ușurință de prelucrare;
• rezistență ridicată la umiditate;
• rezistenţă;
• inofensivă pentru oameni;
• capacitatea de a transmite lumina solară;
• proprietăți ridicate de izolare electrică.

Principalul dezavantaj al foilor de polistiren este inflamabilitatea sa crescută. Prin urmare, atunci când utilizați a acestui material Trebuie respectate cerințele de siguranță la incendiu.

Marcare

În Rusia, etichetarea cu polistiren a fost adoptată în funcție de metoda de producție. Există următoarele tipuri de PS de uz general:

• PSM - obținut prin polimerizare în vrac;
• PSE - metoda emulsiei;
• PSS - metoda suspendării.

Mărcile au, de asemenea, o denumire digitală individuală (151, 118 etc.), care indică scopul și proprietățile produsului.

Foile de polistiren rezistente la impact sunt marcate într-un mod similar, dar în loc de abrevierea PS se folosește UP.

Clasificarea internațională împarte polistirenul în următoarele grupe:

• GPPS - scop general;
• HIPS - rezistent la impact;
• MIPS - rezistenta medie la impact;
• EPS - spumat.

Cele mai răspândite sunt primele două tipuri de polistiren. PS cu impact mediu este folosit mult mai rar. La producerea polistirenului rezistent la impact, la compoziția sa se adaugă o masă de cauciuc, care modifică proprietățile de rezistență ale materialului, făcându-l rezistent la sarcini mecanice.

Formulare de eliberare

Polistirenul este fabricat în două forme principale:

• sub formă de foi finisate de diferite lungimi, grosimi și lățimi. Foile de polistiren transparent pot capata culori diferite in timpul procesului de productie folosind vopsele;
• folie de polistiren spumat. Acest material este mai bine cunoscut la noi ca spumă de polistiren. Bulele de aer ocupă mai mult de 90% din volumul PS spumat, făcând acest material foarte ușor.

Dimensiunea foliei de polistiren poate varia. Cele mai comune dimensiuni: 1500 x 2400, 1000 x 1400, 1000 x 2000, 2000 x 3000 mm.

Majoritatea producătorilor ruși garantează producția de foi de polistiren de orice dimensiune la cererea clientului.

Domenii de aplicare

Domeniul de aplicare al polistirenului este foarte larg. Proprietăți unice Acest material vă permite să îl utilizați cu succes:

• in constructii. Pentru a crea materiale pentru decorațiuni exterioare și interioare. Plăcile de polistiren sunt folosite pentru izolarea pereților datorită proprietăților ridicate de izolare termică ale acestui material;
• în medicină. Pentru producția de instrumente de unică folosință;
• în industria electrică. Pentru a crea materiale izolante;
• in domeniul publicitatii. Numeroase semne din orașe sunt făcute din PS. De exemplu, polistirenul negru lucios este material excelent pentru realizarea de semne și semne pe fundalul fațadelor albe ale clădirilor;
• în industria tipografică. Baza serigrafiei este produsă din PS;
• în industria alimentară. Pentru ambalarea produselor lactate, cofetărie, carne și alte produse și băuturi, producție de tăvi din polistiren;
• V agricultură . Pentru fabricarea de sere. Foaia albă de polistiren este un înlocuitor excelent pentru sticla;
• în producţia de produse sanitare. Pentru dușuri și căzi.

Prelucrarea foilor de polistiren

Folia de polistiren este ușor de prelucrat. Termoplasticitatea ridicată face posibilă realizarea diverselor produse din acest material: de la cele mai subțiri recipiente pentru produse alimentare până la foi groase pentru publicitatea exterioară în orașe. Foaia de polistiren rezistentă la impact este mai convenabilă pentru prelucrare.

Temperatura de înmuiere a polistirenului este de 95°C. Prin urmare, se recomandă utilizarea lichidului de răcire pentru toate tipurile de prelucrare (tăiere, găurire, frezare).

Preț estimativ pentru foi de polistiren

Polistirenul este accesibil material polimeric. Daca vrei sa cumperi o folie de polistiren, trebuie sa stii ca pretul acesteia depinde de mai multi factori: producator, tipul de polistiren si dimensiunile foii. Astăzi puteți cumpăra foi de polistiren la vânzare cu amănuntul la prețuri cuprinse între 125 și 2000 de ruble pe metru pătrat.

Foaie de polistiren este un convenabil și material practic, care este utilizat pe scară largă în toate sferele vieții umane. Utilizarea sa ne permite să îmbunătățim semnificativ confortul de viață.

Ministerul Educatiei Federația Rusă si stiinta

Federația Rusă

Instituție de învățământ de stat de învățământ superior

învăţământul profesional

„Universitatea Tehnică de Stat din Altai

ei. I.I. Polzunov”

Abstract.

La disciplina „chimie organică” pe tema:

„Polistiren (polivinilbenzen)”

Completat de student gr. PKM-71:

Barkhatova L.N.

Verificat de un profesor senior

departamentele PhyTCM: Arsentieva S.N.

Barnaul 2008

Introducere, caracteristici generaleși clasificarea polimerilor

1. Context istoric

2. Descrierea polistirenului

3. Proprietăți de bază

3.1.Proprietăți fizice

3.2.Proprietăți chimice

4. Chitanță

5. Structura supramoleculară, conformație, configurație

6. Metode de întărire

7. Aplicație industrială

Concluzie

Referințe

Introducere

Caracteristicile generale și clasificarea polimerilor

Un polimer este o substanță organică ale cărei molecule lungi sunt construite din unități repetate identice - monomeri.

Mărimea moleculei de polimer este determinată de gradul de polimerizare n , aceste. numărul de verigi din lanț. Dacă n= 10 până la 20, substanțele sunt uleiuri ușoare. Pe măsură ce n crește, vâscozitatea crește, substanța devine ceroasă și, în final, la n = 1000, se formează un polimer solid. Gradul de polimerizare este nelimitat: poate fi de 10 4, iar apoi lungimea moleculelor ajunge la micrometri. Greutatea moleculară a polimerului este egală cu produsul greutate moleculară monomer și gradul de polimerizare. De obicei, este în intervalul de la 103 la 3×105. O lungime atât de mare de molecule le împiedică să se împacheteze corect, iar structura polimerilor variază de la amorf la parțial cristalin. Fracția de cristalinitate este determinată în mare măsură de geometria lanțurilor. Cu cât lanțurile sunt stivuite mai aproape, cu atât polimerul devine mai cristalin. Cristinitatea, chiar și în cel mai bun caz, se dovedește a fi imperfectă.

Polimerii amorfi se topesc într-un interval de temperatură care depinde nu numai de natura lor, ci și de lungimea lanțurilor; cele cristaline au punct de topire.

În funcție de originea lor, polimerii sunt împărțiți în trei grupe: polimeri sintetici (artificiali), polimeri naturali organici și polimeri naturali anorganici.

Polimerii sintetici sunt obținuți prin polimerizarea în trepte sau în lanț a polimerilor cu greutate moleculară mică.

Polimerii anorganici naturali sunt, de exemplu, magma topită și oxidul de siliciu.

Polimerii organici naturali se formează ca urmare a activității vitale a plantelor și animalelor și se găsesc în lemn, lână și piele. Acestea sunt proteine, celuloză, amidon, șelac, lignină, latex.

De obicei, polimerii naturali suferă operații de purificare și modificare în care structura catenelor principale rămâne neschimbată. Produsul unei astfel de prelucrări sunt polimerii artificiali. Exemple sunt cauciucul natural, care este fabricat din latex, celuloid, care este nitroceluloză plastifiată cu camfor pentru a crește elasticitatea.

Polimerii naturali și artificiali au jucat un rol major în tehnologia modernă, iar în unele domenii rămân indispensabili până în prezent, de exemplu în industria celulozei și hârtiei. Cu toate acestea, o creștere bruscă a producției și consumului de materiale organice a avut loc datorită polimerilor sintetici - materiale obținute prin sinteză din substanțe cu molecularitate scăzută și care nu au analogi în natură. Dezvoltarea tehnologiei chimice a substanțelor cu moleculare înaltă este o parte integrantă și esențială a revoluției științifice și tehnologice moderne. . Nicio ramură a tehnologiei, în special noua tehnologie, nu se mai poate lipsi de polimeri. Pe baza structurii lor chimice, polimerii sunt împărțiți în liniari, ramificați, de rețea și spațiali. Moleculele polimerilor liniari sunt inerte chimic unele față de altele și sunt conectate între ele numai prin forțele van der Waals. Când sunt încălziți, vâscozitatea acestor polimeri scade și ei sunt capabili să se transforme reversibil mai întâi într-o stare foarte elastică și apoi într-o stare de curgere vâscoasă (Figura 1). Deoarece singurul efect al încălzirii este o modificare a ductilității, polimerii liniari sunt numiți termoplastici. Nu trebuie să credem că termenul „liniar” înseamnă rectiliniu, dimpotrivă, ele sunt mai degrabă caracterizate printr-o configurație zimțată sau în spirală, ceea ce conferă acestor polimeri rezistență mecanică.

Polimerii termoplastici pot fi nu numai topiți, ci și dizolvați, deoarece legăturile van der Waals sunt ușor rupte prin acțiunea reactanților.

Polimerii ramificati (grefați) sunt mai puternici decât cei liniari. Ramificarea controlată a lanțului este una dintre principalele metode industriale de modificare a proprietăților polimerilor termoplastici.

Structura rețelei se caracterizează prin faptul că lanțurile sunt conectate între ele, iar acest lucru limitează foarte mult mișcarea și duce la modificări atât ale proprietăților mecanice, cât și ale proprietăților chimice. Cauciucul obișnuit este moale, dar atunci când este vulcanizat cu sulf, se formează legături covalente tip S-zero, iar puterea crește. Polimerul poate dobândi o structură de rețea și spontan, de exemplu, sub influența luminii și a oxigenului, se produce îmbătrânirea cu pierderea elasticității și a performanței. În cele din urmă, dacă moleculele de polimer conțin grupări reactive, atunci când sunt încălzite sunt conectate prin multe legături transversale puternice, polimerul devine reticulat, adică capătă o structură spațială. Astfel, încălzirea provoacă reacții care modifică brusc și ireversibil proprietățile materialului, care capătă rezistență și vâscozitate ridicată, devine insolubil și infuzibil. Datorită reactivității ridicate a moleculelor, care se manifestă odată cu creșterea temperaturii, se numesc astfel de polimeri termorigide. Nu este greu de imaginat că moleculele lor sunt active nu numai unele față de altele, ci și față de suprafețele corpurilor străine. Prin urmare, polimerii termorigizi, spre deosebire de cei termoplastici, au o capacitate de aderență ridicată chiar și la temperaturi scăzute, ceea ce le permite să fie utilizați ca acoperiri de protecție, adezivi și lianți în materiale compozite.

Polimerii termoplastici sunt produși prin reacție polimerizare curgând conform schemei (Figura 2).

În timpul polimerizării în lanț, greutatea moleculară crește aproape instantaneu, produsele intermediare sunt instabile, reacția este sensibilă la prezența impurităților și, de regulă, necesită presiuni mari. Nu este surprinzător că un astfel de proces este imposibil în condiții naturale și toți polimerii naturali au fost formați într-un mod diferit. Chimia modernă a creat un nou instrument - reacția de polimerizare și, datorită acesteia, o clasă mare de polimeri termoplastici. Reacția de polimerizare este implementată numai în echipamente complexe ale industriilor specializate, iar consumatorul primește polimeri termoplastici în formă finită.

Moleculele reactive ale polimerilor termorigizi pot fi formate într-un mod mai simplu și mai natural - treptat de la monomer la dimer, apoi la trimer, tetramer etc. Această combinație de monomeri, „condensarea” lor, se numește reacție. policondensare; nu necesită puritate sau presiune ridicată, dar este însoțită de o modificare a compoziției chimice și adesea eliberarea de subproduse (de obicei vapori de apă) (Figura 2). Este această reacție care are loc în natură; poate fi realizat cu ușurință prin încălzire ușoară în cea mai mare parte conditii simple, până la cele de acasă. O astfel de mare capacitate de fabricație a polimerilor termorigizi oferă oportunități ample de fabricare a diferitelor produse la întreprinderi non-chimice, inclusiv fabrici de radio.

Indiferent de tipul și compoziția materiilor prime și a metodelor de producție, materialele pe bază de polimeri pot fi clasificate astfel: materiale plastice, fibre, materiale plastice laminate, filme, acoperiri, adezivi.

1. Context istoric

Industria materialelor plastice a început la începutul secolului al XX-lea. Stirenul ușor polimerizat și polimerul său solid sticlos au atras imediat atenția. Bazele chimiei și tehnologiei producției de polistiren au fost puse de Ostromyslensky și Staudinger. Acesta din urmă a propus un mecanism în lanț pentru formarea macromoleculelor de polistiren.

Primul brevet pentru producerea de polistiren (prin polimerizare termică spontană în vrac) a fost luat în Germania în 1911. Producția industrială a polimerului a început acolo în 1920. În 1936 Au fost deja produse 6000 de tone/an.

În afara Germaniei, creșterea producției de polistiren a fost mult timp împiedicată de prețul ridicat al monomerului. Impulsul dezvoltării rapide a fost crearea în SUA în timpul celui de-al Doilea Război Mondial a producției pe scară largă de cauciuc stiren-butadien, ceea ce a dus în mod natural la scăderea prețurilor la stiren. După război, producția de polistiren și copolimeri de stiren, care conțin mai mult de 50 la sută în compoziție stiren (spre deosebire de cauciucul stiren-butadien, unde stirenul este de aproximativ 30 la sută), s-a dezvoltat independent. Dezvoltarea unor astfel de produse eficiente;

precum polistirenul expandat, polimerii stireni rezistenți la impact, materialele plastice ABS, au permis ca materialele plastice din polistiren în general să ocupe locul trei în producția globală de plastic după polietilenă și clorură de polivinil.

În URSS, producția de polistiren a început în anii postbelici. Ca și în alte țări, baza producției o reprezintă procesele de polimerizare a radicalilor liberi în bloc (masă), suspensie și emulsie.

2. În prezent, se produc aproape toate tipurile principale de copolimeri de stiren, inclusiv copolimeri cu α-metilstiren, metacrilat de metil, copolimeri rezistenți la impact cu cauciuc, copolimeri dubli și ternari cu acrilonitril (inclusiv materiale plastice ABC) etc.

Descrierea polistirenului

Polistirenul este un polimer amorf termoplastic cu formula

[-CH2-C(C6H5)H-] n

Formula structurala:

Polistirenul se caracterizează printr-o flacără fumurie cu un miros floral, dulceag (Acest miros de scorțișoară poate fi de obicei detectat prin înțeparea obiectului examinat cu un ac fierbinte). Dacă, în plus, obiectul cade pe podea cu un zgomot metalic, atunci cel mai probabil este polistiren.

Este o substanță dură, elastică, incoloră. Grupările fenil împiedică aranjarea ordonată a macromoleculelor și formarea formațiunilor cristaline. Este un polimer rigid, amorf, cu rezistență mecanică scăzută la tracțiune și la încovoiere. Polistirenul are densitate scăzută, stabilitate termică scăzută, proprietăți dielectrice excelente și rezistență la impact foarte scăzută. Se deforma usor la temperaturi relativ scazute (80°C). La contactul cu grăsimile, eliberează monomer de stiren. Pentru a îmbunătăți proprietățile polistirenului, acesta este modificat cu diverși copolimeri și reticulat.

Polistirenul este un termoplastic ieftin, de mare capacitate; caracterizat prin duritate mare, proprietăți dielectrice bune, rezistență la umiditate, ușor de vopsit și modelat, rezistent chimic, solubil în hidrocarburi alifatice aromatice și clorurate. Diferiți copolimeri de stiren au cele mai bune proprietăți de performanță. Astfel, o creștere a rezistenței la căldură și a rezistenței la tracțiune (cu ~ 60 la sută) se realizează prin copolimerizarea stirenului cu acrilonitril sau a-metilstiren, creșterea rezistenței și rezistenței la impact (de la 5-10 la 50-100 kJ/m 2) - prin obținerea grefați copolimeri de stiren cu 5 -10% cauciuc, cum ar fi cauciucul butadien (polistiren rezistent la impact), precum și copolimeri ternari de acrilonitril, butadienă și stiren (așa-numitul plastic ABS). Terpolimerii transparenți sunt sintetizați prin înlocuirea acrilonitrilului cu metacrilat de metil.

3. Proprietăți de bază

3.1. Proprietăți fizice

Stirenul este inflamabil și exploziv. Limitele de explozie într-un amestec cu aer la temperatura camerei de la 1,1 la 6,1 vol. %. Concentrația permisă de vapori în aer nu este mai mare de 0,5 mg/m inhalarea sistematică a vaporilor de stiren într-o concentrație mai mare decât cea permisă boala cronica ficat.

Cele mai importante proprietăți fizice ale stirenului și α-metilstirenului sunt prezentate mai jos:

Tabelul 1 - Proprietățile fizice ale stirenului și α-metilstirenului

Stiren	α-metilstiren
Formula structurală
Greutate moleculară	104,14	119,14
Punct de fierbere la 760 mm Hg. Art., °C	145,2	165,38
Gradient de fierbere, °C/mmHg Artă.	0,049	0,052
Punct de îngheț la 760 mm Hg, °C	–30,628	–
Densitate la 20 °C, g/cm3	0,90600	0,88 (25 °C)
Moment dipol, Km	0,37×10 -30	–
	1,735	2,04
Vâscozitate la 20 °C, Pa×s	0,078	0,080
Tensiune superficială, N/m	0,0322 (20 °C)	0,0317 (25 °C)
Căldura de evaporare la 20 °C, kJ/mol	44,6	40,4
	9,719×10 -4	11×10 -4
Temperatura critică, °C	373	386
Presiune critică, MPa	3,93	4,84
Indicele de refracție	1,54682	1,5386

Tabelul 2 - Dependența punctului de fierbere al stirenului de presiune

Dependența unui număr de proprietăți fizice ale stirenului de temperatură este dată de ecuații empirice:

pentru presiunea vaporilor (P-in mmHg, T-in °C):

pentru densitate:

pentru tensiune superficială (30-90°C):

Trei procese principale de polimerizare a stirenului, comune în tehnologie, conduc la un produs cu aspect diferit. În polimerizarea în bloc, procesul se realizează prin încălzirea treptată a monomerului lichid. Temperatură selectat în așa fel încât masa de polimerizare să fie tot timpul într-o stare de curgere vâscoasă. Aceasta înseamnă că la sfârșitul procesului, când conversia monomerului atinge o valoare apropiată de valoarea limită, temperatura polistirenului topit ar trebui să fie de ordinul 200-230 °C. Masa este forțată prin matrițe prin extrudare și, la cald sau la rece, este tăiată în granule. Prin reextruziune, polistirenul bloc este colorat și utilizat pentru prelucrarea ulterioară în produse.

Tabelul 3 - Dependența unor proprietăți ale stirenului de temperatură

Produsele rezultate din polimerizarea în suspensie și emulsie sunt particule sferice care variază în dimensiune. Polistirenul în suspensie este mai mare - dimensiunea medie a particulelor este de 4x5 mm. Produsul în emulsie – „mărgele” – are o dimensiune medie a particulelor
1–10 µm.

Tabelul 4 - Proprietățile fizice de bază ale polistirenului

3 .2. Proprietăți chimice

Proprietățile chimice ale stirenului se datorează reactivității ridicate a grupului lateral de vinil. Miezul de fenil este afectat în timpul polimerizării termice în stadiul de inițiere. Când stirenul se oxidează în aer, se formează polimer, formaldehidă și benzaldehidă.

Polistirenul aparține grupului de materiale plastice foarte inerte. Este rezistent la alcalii și acizii hidrohalici. Nu este rezistent la acid azotic concentrat și acid acetic glacial.

Distrugerea termică a polistirenului are loc într-un ritm vizibil la temperaturi de peste 200 °C. Principalul produs de descompunere este stirenul monomer. Polistirenul este inflamabil. Pentru a reduce riscul de incendiu, se adaugă compuși care conțin fosfor. Utilizarea pe scară largă a polistirenului în viața de zi cu zi, în construcții și în industria alimentară impune necesitatea de a minimiza conținutul de monomer rezidual din acesta. Conform standardelor actuale, polistirenul alimentar trebuie să conțină mai puțin de 0,3% monomer.

4. Obținerea polistirenului

Principala metodă de producere a stirenului în tehnologie este încă dehidrogenarea catalitică a etilbenzenului la temperaturi ridicate. Etilbenzenul, la rândul său, este obținut prin alchilarea catalitică în fază lichidă a benzenului cu etilenă pe AlCl3 anhidru în condiții blânde. Randamentul de produs intermediar și monomer în ambele procese este aproape de 90% din teorie. Cea mai mare dificultate este purificarea produsului final din etilbenzen și produse secundare (benzen, toluen etc.), care se realizează prin rectificarea în mai multe etape a amestecului.

Cercetările efectuate de cele mai mari companii producătoare de stiren ne permit să îmbunătățim treptat tehnologia producției acestuia. Se folosesc trei tipuri de reactoare de dehidrogenare: adiabatice cu pat de catalizator fix, izoterme tubulare și secționale.

Căutarea de noi modalități de a sintetiza stirenul aparent nu este complet fără speranță. Astfel, a fost publicat un mesaj despre lansarea în Spania a unei fabrici de producție de stiren cu o capacitate de 79,4 mii tone pe an, care funcționează după următoarea schemă: etilbenzenul în condiții blânde este oxidat în hidroperoxid de etilbenzen, care reacţionează apoi cu propilena în prezența naftenatului de molibden, formând metilfenilcarbinol și oxid de propilenă. Metilfenilcarbinolul este izolat și deshidratat în stiren. Astfel, instalația produce stiren și oxid de propilen (50% din producția de stiren). Deși au fost brevetate multe alte metode de producere a stirenului, inclusiv piroliza directă a uleiului, problema izolării produsului dintr-un amestec de componente cu puncte de fierbere similare rămâne totuși un obstacol de netrecut în calea implementării industriale. Acest lucru este și adevărat; soluții fundamental noi sunt posibile în această direcție, de exemplu, compania japoneză Togau a anunțat dezvoltarea unui proces extrem de eficient pentru rectificarea extractivă a stirenului din fracțiunile formate în timpul pirolizei benzinei în etilenă și care de obicei conține până la 30–35% stiren. , aproximativ 52% xilen și izomerii săi, precum și etilbenzen și alte componente. Detaliile specifice ale procesului sunt necunoscute, dar autorii susțin că, cu o capacitate de producție de 20 de mii de tone/an, costul stirenului obținut în acest proces va fi cu 30-40% mai mic decât de obicei.

Stirenul comercial conține de obicei 99,6–99,7% produs de bază și este utilizat în majoritatea cazurilor pentru polimerizare fără nicio purificare prealabilă. În condiții de laborator, când este necesară reproductibilitatea rezultatelor exigențe mari Stirenul este purificat prin distilare în vid. Pentru a realiza polimerizarea ionică, stirenul este uscat folosind reactivi de uscare ușor alcalini - oxid de calciu, silicagel, sulfat de calciu sau clorură de calciu.

Tendința pronunțată a stirenului la polimerizarea spontană (termică), procedând printr-un mecanism radical, face adesea ca

Tabelul 5 - solubilitatea apei în stiren și a stirenului în apă

utilizați inhibitori precum hidrochinona (sau n - mpem - butilpirocatecol). Inhibitorii previn, de asemenea, oxidarea stirenului în aer și acumularea de peroxizi în acesta, dar sunt eficienți la temperaturi sub 100 ° C.

Polimerizarea stirenului. Procesul constă din trei etape. În primul rând, dublele legături din unele dintre numeroasele molecule conținute în vasul de reacție sunt rupte de temperatura ridicată și prezența unui catalizator. Cu alte cuvinte, aceste molecule sunt activate (prima etapă de polimerizare). Apoi particulele active activează următoarele molecule de stiren și se combină cu ele pentru a forma un lanț (etapa următoare).

Creșterea lanțului se oprește dacă două lanțuri în creștere se unesc sau dacă un alt reziduu, cum ar fi un fragment de catalizator, este adăugat la lanțul în creștere. Această etapă se numește întrerupere de circuit.

5. Structura din polistiren

Lamelele primare au o energie de suprafață semnificativă, așa că se agregează, ducând la formarea de monocristale - formațiuni supramoleculare mai complexe. Când se cristalizează dintr-o topitură sau o soluție concentrată a unui polimer, cel mai comun tip de formare cristalină secundară este sferulita (Figura 3), care are o formă inelală sau sferică și atinge dimensiuni gigantice de până la 1 cm. În sferulitele radicale sau sferice, cadrul este format din formațiuni cristaline, sub formă de panglică, îndreptate de la centru spre periferie.

Figura 3 - Structura supramoleculară a polimerilor: d) bandă de sferulită (polistiren izotactic)

Primit în mod obişnuit clorura de polivinil, fluorura de polivinil si polistirenul au un grad de cristalinitate mult mai scazut si au puncte de topire mai mici; Pentru acești polimeri, proprietățile fizice sunt foarte dependente de configurația stereochimică. Polistirenul obţinut prin polimerizarea radicalilor liberi în soluţie este atactic. Acest termen înseamnă că, dacă atomii de carbon ai lanțului polimeric sunt orientați în forma corectă de zig-zag, grupările laterale fenil vor fi distribuite aleatoriu pe o parte sau cealaltă de-a lungul lanțului (așa cum se arată în Figura 4). Când stirenul este polimerizat în prezența unui catalizator Ziegler, se formează izotactic polistiren, care diferă de un polimer atactic prin aceea că în lanțurile sale toate grupările fenil sunt situate pe una sau pe cealaltă parte a lanțului. Proprietățile polimerilor atactici și izotactici diferă destul de semnificativ. Polimerul atactic poate fi turnat la temperaturi mult mai scăzute și este mult mai solubil în majoritatea solvenților decât polimerul izotactic. Există multe alte tipuri de polimeri stereoregulați, dintre care unul se numește syndiotacti chimic;în lanțurile acestui polimer, grupările laterale sunt situate alternativ pe una sau pe cealaltă parte a lanțului, așa cum se arată în Figura 4.

Figura 4 – Configurații ale polistirenului atactic, izotactic și sindiotactic

6. Metode de întărire, temperatura de tranziție vitroasă

Temperatura de tranziție sticloasă (Tst) corespunde temperaturii la care are loc mobilitatea segmentelor de lanțuri polimerice.

Tabelul 6 prezintă temperaturile de tranziție sticloasă a polistirenului. Aceste date arată influența vitezei de încălzire de la T st.

Tabelul 6 – Temperatura de tranziție sticloasă a polistirenului

Forma unui produs termoplastic se obține ca urmare a dezvoltării deformării plastice sau foarte elastice în polimer sub influența presiunii atunci când polimerul este încălzit. La prelucrarea termorezistentei, formarea produsului se realizează prin combinarea proceselor de formare fizică cu reactii chimiceîntărirea polimerilor. În acest caz, proprietățile produselor determină viteza și completitudinea întăririi. Utilizarea incompletă a reactivității polimerului în timpul întăririi determină instabilitatea proprietăților unui produs plastic termorezistent în timp și apariția proceselor distructive în produsele finite. Vâscozitatea scăzută a termorigidelor în timpul formării duce la o scădere a neuniformității proprietăților, o creștere a ratei de relaxare a stresului și un impact mai mic al distrugerii în timpul procesării asupra calității produselor finite din termorigide.

În funcție de metoda de prelucrare, întărirea este combinată cu turnarea produsului (în timpul presarii), are loc după formarea produsului în cavitatea matriței (turnare prin injecție și turnare prin injecție termorigide) sau în timpul tratamentului termic al piesei de prelucrat turnate (la turnare mari). -produse dimensionate, de exemplu, foi de getinax, fibră de sticlă etc.). Întărirea completă a termorigidelor necesită câteva ore în unele cazuri. Pentru a crește îndepărtarea produsului din echipament, întărirea finală poate fi efectuată în afara echipamentului de turnare, deoarece stabilitatea formei este dobândită cu mult înainte de finalizarea acestui proces. Din același motiv, produsul este scos din matriță fără răcire.

La prelucrarea polimerilor (în special a materialelor termoplastice), macromoleculele sunt orientate în direcția curgerii materialului. Odată cu diferența de orientare, eterogenitatea structurală apare în diferite zone ale produselor care sunt eterogene ca secțiune transversală și lungime și se dezvoltă tensiuni interne.

Prezența diferențelor de temperatură pe secțiunea transversală și lungimea piesei duce la o eterogenitate structurală și mai mare și la apariția unor tensiuni suplimentare asociate cu viteze diferite de răcire, cristalizare, relaxare și grade diferite de întărire.

Eterogeneitatea proprietăților materialului (din motivele de mai sus) nu este întotdeauna acceptabilă și duce adesea la defecte (datorită instabilității proprietăților fizice, dimensiunilor, deformarii, fisurilor). Reducerea eterogenității structurii moleculare și a tensiunilor interne poate fi realizată prin tratarea termică a produsului finit. Cu toate acestea, este mai eficient să se utilizeze metode de reglare direcționată a structurilor în procesele de prelucrare. În aceste scopuri, în polimer sunt introduși aditivi care influențează formarea structurilor supramoleculare și contribuie la producerea materialelor cu structura dorită.

7. Aplicație industrială

Există 2 tipuri principale de polistiren: polistiren de uz general (GPPS), polistiren de mare impact (HIPS)

Polistirenul transparent (GPPS - General Purpose PolyStyrene) este un material care nu este rezistent la impact. Folosit în principal pentru vitrarea interioară, servește ca o alternativă economică la plexiglas.

HIPS (High Impact Polystyrene) are o rezistență crescută la impact, datorită adăugării de butadienă sau alte cauciucuri speciale care au o rezistență la impact de până la 60-70 kJ/m2. Domeniul său de aplicare este destul de larg - publicitate exterioară, echipamente comerciale, piese pentru frigider și așa mai departe.

Polistiren de uz general (GPPS)

Materialul este utilizat în principal pentru geamurile interioare și servește ca o alternativă economică la plexiglas.

Principalele avantaje: rezistent la umiditate, durabil, ușor de prelucrat, au o transparență optică excelentă - 94%, au o suprafață netedă bună, au densitate scăzută, sunt rezistente la influențe chimice, au rigiditate ridicată.

Polistirenul extrudat este produs sub formă de foi transparente, lăptoase, fumurii, colorate. Sunt produse foi anti-orbire și decorative cu o varietate de texturi. La comanda speciala se pot produce foi de polistiren fara stabilizare UV. Astfel de foi pot fi folosite în contact cu produsele alimentare, deoarece respectă toate reglementările în vigoare pentru utilizarea materialului în contact cu produsele alimentare.

Polistirenul transparent este fragil, fragil și nu este rezistent la impact. În acest sens, apar complicații în timpul depozitării și transportului produselor fabricate din acesta. În plus, pentru a obține împrăștierea necesară a luminii, este necesar să se utilizeze foi cu o suprafață ondulată, care adesea nu corespunde design modern. Un dezavantaj semnificativ al PS este rezistența sa scăzută la radiațiile UV. Cu toate acestea, polistirenul este un material foarte economic.

Aplicații tipice: paravane și paravane decorative strat protector imagini geamuri cabine de dus etichete de pret standuri productie lampi toate tipurile de geam interior etc.

Polistiren rezistent la impact ( SOLDURI )

Polistiren de înaltă calitate rezistent la impact material din tabla, produs pentru procese de turnare termică sau în vid. HIPS este utilizat în producția de reclame exterioare, piese de frigider, accesorii sanitare, jucării, ambalaje alimentare și altele asemenea. Suprafața materialului poate fi lucioasă, mată, netedă sau în relief, cu suprafață oglindă, în diverse culori. Este posibil să se producă foi folosind metoda de coextruziune. Acest lucru vă permite să combinați două straturi de culori diferite sau să adăugați un strat superior cu un finisaj lucios.

Polistirenul rezistent la impact are o anumită elasticitate și, prin urmare, extinde posibilitatea utilizării sale la fabricarea produselor de iluminat de configurații complexe cu ambutisare adâncă. Coeficientul de transmisie a luminii (35–38%) și albul respectă pe deplin standardele rusești existente pentru produsele de iluminat.

Principalele avantaje: rezistență crescută la impact, sensibilitate scăzută la tăieturi, ușurință, rezistență la îngheț până la –40°C, rezistență la umiditate, formabilitate excelentă, ușurință de prelucrare, rezistență chimică la acizi și alcaline

În starea sa „nativă”, polistirenul este un material destul de fragil, nepotrivit pentru multe sarcini. Prin urmare, în timpul producției, la materiile prime se adaugă aditivi speciali pentru a crește rezistența la impact și flexibilitatea și, astfel, pentru a produce polistiren rezistent la impact. Una dintre varietățile de polistiren rezistent la impact este polistirenul rezistent la freon, utilizat în producția de echipamente frigorifice. Structura suprafetei: mata pe ambele fete sau lucioasa pe o fata (stratul superior lucios este obtinut prin coextrudare cu polistiren de uz general), gofrat. Dacă este necesar, foaia este tratată cu o descărcare corona pe o parte și pe foaie se aplică o peliculă termoformabilă de protecție. Pentru uz extern, se adaugă un stabilizator UV pentru a oferi protecție împotriva îngălbenirii cauzate de radiațiile UV.

Polistirenul de iluminat este una dintre varietățile de polistiren rezistent la impact, înlocuiește complet sticla acrilica la fabricarea structurilor cu iluminat interior. Spre deosebire de plexiglas, are o singură suprafață lucioasă. Popularitatea ridicată a polistirenului de iluminat se datorează rezistenței sale mai mari la impact (comparativ cu acrilicul), ușurinței de prelucrare și rezistenței la mediuși costuri mai mici.

Polistirenul rezistent la impact este mai mult varianta economicaîn comparație cu plexiglasul datorită densității reduse, precum și posibilității de a folosi foi mai subțiri (2-3 mm) datorită rezistenței crescute la impact față de plexiglas (3-5 mm), care asigură economii de 2 ori la 1 mp. m. difuzor.

Bobine, casete și bobine pentru bandă, prize pentru tuburi radio, plăci de față, cântare pentru instrumente, console și cleme pentru fixarea cablurilor, cutii pentru baterii, mânere pentru scule și instrumente, filme, abajururi, părți terminale, carcase, accesorii de bărbierit, jucării, vase, plăci pentru finisarea mobilierului, compacte cu pulbere, capace pentru conserve si sticle, cutii, piese pentru intrerupatoare electrice, pixuri - aceasta lista de produse din polistiren ar putea fi continuata mult timp. Utilizările polistirenului sunt foarte variate – de la folie de 0,02 mm grosime în condensatoare până la plăci groase de polistiren expandat utilizate ca material izolator în tehnologia frigorifică.

Concluzie

Studiul polimerilor, proprietățile lor fizice și chimice, precum și interacțiunea diferiților polimeri între ei, duce la apariția de noi compuși care ar corespunde proprietăților dorite. De exemplu, este posibil să se creeze compuși rezistenți la impact sau compuși care combină mai multe proprietăți dorite, cum ar fi rezistența la impact, rezistența la îngheț și rezistența la lumina soarelui.

Astfel, studiul polistirenului, unul dintre polimerii cunoscuți, a dus la utilizarea pe scară largă a acestuia. Uneori nici nu ne gândim din ce este făcut acest sau acel obiect din jurul nostru. Din ce în ce mai mult, materialele naturale, precum lemnul, sunt înlocuite cu materiale plastice, care sunt mult mai ieftine și rezistente la uzură.

Se poate trage o concluzie mare: trebuie să studiați materiale noi, în primul rând, materiale naturale nu au mai rămas atât de mulți, în al doilea rând, prin studierea polimerilor se pot crea compuși de multe ori superiori celor naturali și, în al treilea rând, polimerii au început să fie folosiți în industrie relativ recent și există posibilitatea de a descoperi ceva nou.

Referințe

1. Arzamas B.N. Știința materialelor - Moscova: Inginerie mecanică, 1986. - 456 p.

2. Becker H. Organicum: Trad. cu el. – al 2-lea volum. – M.: Mir, 1992 – 474 p.

3. Malkin A.Ya. Polistiren. Fiz. chimic. bazele producției și prelucrării. – M.: Chimie, 1975 – 263 p.

4. Paul D., Newman S., Amestecuri de polimeri: Tradus din engleză/editat de D. Paul, S. Newman. Volumul I, – M.: Mir, 1981 – 541 p.

5. J. Roberts, M. Caserio. Fundamentele chimiei organice. volumul 2. – M.: Mir, 1978 – 345 p.

6. Material de curs de chimie organică.

7. Turkavkaz [Resursa electronică] / Polymer – Spectrum; V. Simonov; ed. A. Markin; Maykop: Adyghe universitate de stat, 2005. Mod de acces: http://www.poli.turkavkaz.ru, gratuit. Turkavkaz, Turkavkaz.

8. Alhimik [Resursa electronică] / Kunstkamera, Chimie pentru curioși. Bazele chimiei și experimente distractive; Grosse E., Weissmantel H.; ed. L. Alikberova; M.: MITHT im. M.V. Lomonosov, 2006. Mod de acces: http://www.alhimik.ru, gratuit. Alchimist, Alhimik.

9. Mixport [Resursă electronică] / Rezumate, Chimie, Polimeri; A. Lebedev; ed. I. Vodonov; M.: Universitatea Rusă de Chimie-Tehnologie (RHTU) numită după. D.I.Mendeleeva, 2008. Mod de acces: http://www.mixport.ru, gratuit. Mixport, Mixport.

Grupările fenil împiedică aranjarea ordonată a macromoleculelor și formarea formațiunilor cristaline.

Polistirenul este un polimer rigid, fragil, amorf cu grad înalt transmisie optică a luminii, rezistență mecanică scăzută. Polistirenul are o densitate scăzută (1060 kg/m³), contracția în timpul procesării turnării prin injecție este de 0,4-0,8%. Polistirenul are proprietăți dielectrice excelente și rezistență bună la îngheț (până la -40 °C). Are rezistență chimică scăzută (cu excepția acizilor diluați, alcoolilor și alcalinelor).

chitanta

Producția industrială a polistirenului se bazează pe polimerizarea radicală a stirenului. Există 3 moduri principale de a-l obține:

Emulsie (PSE)

Cea mai învechită metodă de producție, care nu este utilizată pe scară largă în producție. Polistirenul în emulsie se obține ca rezultat al reacției de polimerizare a stirenului într-o soluție apoasă de substanțe alcaline la o temperatură de 85-95 ° C. Această metodă necesită: stiren, apă, un emulgator și un inițiator de polimerizare. Stirenul este prepurificat din inhibitori: trebutil-pirocatecol sau hidrochinonă. Ca inițiatori de reacție se folosesc compuși solubili în apă, dioxid de hidrogen sau persulfat de potasiu. Sărurile acizilor grași, alcaliile (săpunul) și sărurile acizilor sulfonici sunt utilizate ca emulgatori. Reactorul se umple soluție apoasă ulei de ricin și amestecând bine, se adaugă stiren și inițiatori de polimerizare, după care amestecul rezultat este încălzit la 85-95 °C. Monomerul dizolvat în miceliile de săpun începe să se polimerizeze, provenind din picăturile de emulsie. Ca rezultat, se formează particule polimer-monomer. În etapa de polimerizare de 20%, săpunul micelar este consumat pentru a forma straturi adsorbite și procesul are loc în continuare în interiorul particulelor de polimer. Procesul se termină când conținutul de stiren liber este mai mic de 0,5%. În continuare, emulsia este transportată din reactor în etapa de precipitare pentru a reduce în continuare monomerul rezidual pentru aceasta, emulsia este coagulată cu o soluție de sare de masă și uscată, obținându-se o masă pulverulentă cu dimensiuni de până la 0,1 mm; . Reziduurile de substanțe alcaline afectează calitatea materialului rezultat, deoarece este imposibil să se elimine complet impuritățile străine, iar prezența lor conferă polimerului o nuanță gălbuie. Această metodă poate produce polistiren cu cea mai mare greutate moleculară. Polistirenul obținut prin această metodă are abrevierea PSE, care se găsește periodic în documentația tehnică și manualele vechi despre materiale polimerice.

Suspensie (PSS)

Metoda de polimerizare în suspensie se efectuează conform unei scheme periodice în reactoare cu agitator și manta de îndepărtare a căldurii. Stirenul este preparat prin suspendarea lui într-o substanță chimică apă curată prin utilizarea stabilizatorilor de emulsie (alcool polivinilic, polimetacrilat de sodiu, hidroxid de magneziu) și inițiatori de polimerizare. Procesul de polimerizare se realizează cu o creștere treptată a temperaturii (până la 130 ° C) sub presiune. Rezultă o suspensie din care se izolează polistirenul prin centrifugare, apoi se spală și se usucă. Această metodă de producere a polistirenului este, de asemenea, învechită și este cea mai potrivită pentru producerea copolimerilor de stiren. Această metodă este utilizată în principal în producția de polistiren expandat.

Bloc sau produs în masă (PSM)

Există două scheme pentru producția de polistiren de uz general: conversie completă și incompletă. Polimerizare termică în masă circuit continuu este un sistem de aparate reactoare cu 2-3 coloane conectate în serie cu agitatoare. Polimerizarea se realizează în etape într-un mediu benzen - mai întâi la o temperatură de 80-100 °C, iar apoi la o etapă de 100-220 °C. Reacția se oprește atunci când gradul de conversie a stirenului în polistiren atinge 80-90% din masă (cu metoda de conversie incompletă, gradul de polimerizare este adus la 50-60%). Monomerul de stiren nereacționat este îndepărtat din topitura de polistiren prin vid, reducând conținutul de stiren rezidual din polistiren la 0,01-0,05%, monomerul nereacționat este returnat pentru polimerizare. Polistirenul produs prin metoda blocului se caracterizează prin puritate ridicată și parametri stabili. Această tehnologie este cea mai eficientă și practic nu are deșeuri.

Aplicație

Este produs sub formă de granule cilindrice transparente, care sunt prelucrate în produse finite prin turnare prin injecție sau extrudare la 190-230 °C. Utilizarea pe scară largă a polistirenului (PS) și a materialelor plastice bazate pe acesta se bazează pe costul scăzut, ușurința de prelucrare și o gamă largă de mărci diferite.

Cele mai utilizate (mai mult de 60% din producția de materiale plastice polistiren) sunt polistirenii rezistenti la impact, care sunt copolimeri de stiren cu butadienă și cauciuc stiren-butadienă. În prezent, au fost create numeroase alte modificări ale copolimerilor de stiren.

O gamă largă de produse sunt produse din polistiren, care sunt utilizate în principal în sfera casnică a activității umane (vesela de unică folosință, ambalaje, jucării pentru copii etc.), precum și industria construcțiilor ( placi termoizolante, cofraje permanente, panouri sandwich), parament și materiale decorative(baghetă de tavan, tavan placi decorative, elemente fonoabsorbante din polistiren, baze adezive, concentrate de polimeri), domeniul medical (piese ale sistemelor de transfuzie de sange, vase Petri, instrumente auxiliare de unica folosinta). Polistirenul expandabil după tratarea la temperatură înaltă cu apă sau abur poate fi folosit ca material de filtrare (duză de filtrare) în filtre de coloană pentru tratarea și purificarea apei apa reziduala. Performanța electrică ridicată a polistirenului în gama de frecvențe ultraînalte îi permite să fie utilizat în producția de: antene dielectrice, suporturi pentru cabluri coaxiale. Se pot obține pelicule subțiri (până la 100 de microni), iar în amestec cu copolimeri (stiren-butadienă-stiren) până la 20 de microni, care sunt folosite cu succes și în industria ambalajelor și cofetăriei, precum și în producție. de condensatoare.

Polistirenul rezistent la impact și modificările acestuia sunt utilizate pe scară largă în domeniul aparate electrocasniceși electronice (elementele carcasei aparatelor de uz casnic).

Industria militară

Vâscozitatea extrem de scăzută a polistirenului din benzen, care face posibilă obținerea de soluții încă mobile chiar și la concentrații extreme, a condus la utilizarea polistirenului în napalm ca agent de îngroșare, a cărui relație vâscozitate-temperatură, la rândul său, scade odată cu creșterea moleculară. greutatea polistirenului. .

Eliminare

Polistirenul este considerat a fi inofensiv pentru mediu.

Reciclare

Deșeurile de polistiren se acumulează sub formă de produse dezafectate din PS și copolimerii acestuia, precum și sub formă de deșeuri industriale (tehnologice) de PS de uz general, PS rezistent la impact (HIPS) și copolimerii săi. Reciclarea materialelor plastice din polistiren se poate face în următoarele moduri:

• eliminarea deșeurilor industriale puternic contaminate;
• reciclarea deșeurilor tehnologice de UPS și plastic ABS prin metode de turnare prin injecție, extrudare și presare;
• reciclarea produselor uzate;
• reciclarea deșeurilor de spumă de polistiren (EPS);
• eliminarea deșeurilor mixte.

Ardere

Când polistirenul este ars, acesta produce dioxid de carbon (CO 2), monoxid de carbon (CO - monoxid de carbon), funingine. Arderea polistirenului care conține aditivi (de exemplu, coloranți, agenți de îmbunătățire a rezistenței, etc.) poate duce la eliberarea altor substanțe în atmosferă. substanțe nocive.

Distrugerea termică

Produși de descompunere a polistirenului formați în timpul distrugerii termice și distrugerii oxidative termice, toxic. La prelucrarea polistirenului, ca urmare a distrugerii parțiale a materialului, pot fi eliberați vapori de stiren, benzen, etilbenzen, toluen și monoxid de carbon.

Tipuri și marcaje ale polistirenului și copolimerilor săi

Următoarele abrevieri standard sunt utilizate în întreaga lume:

• PS - polistiren, polistiren (PS)
• GPPS - polistiren de uz general (polistiren de uz general, nerezistent la impact, bloc, numit uneori „cristalin”, marcajul PSE, PSS sau PSM depinde de metoda de producție)
• MIPS - polistiren cu impact mediu (rezistență medie la impact)
• HIPS - polistiren de mare impact (rezistent la impact, UPS, UPM)
• EPS - polistiren expandabil (polistiren expandabil, EPS)
• Abrevierea MIPS este folosită relativ rar.

• ABS - copolimer acrilonitril-butadienă-stiren (plastic ABS, copolimer ABS)
• ACS - Copolimer acrilonitril-cloretilenă-stiren (copolimer ACS)
• AES, A/EPDM/S - Copolimer de acrilonitril, EPDM și stiren (copolimer AES)
• ASA - Copolimer de ester acrilic, stiren și acrilonitril (copolimer ASA)
• ASR - Copolimer de stiren rezistent la impact (Rășină de stiren avansat)
• MABS, M-ABS - Copolimer de metacrilat de metil, acrilonitril, butadienă și stiren, ABS transparent
• MBS - Copolimer metacrilat de metil butadienă stiren (copolimer MBS)
• MS, SMMA - Copolimer de metacrilat de metil și stiren (MS)
• MSN - Copolimer de metacrilat de metil, stiren și acrilonitril (MSN)
• SAM - Copolimer de stiren și metilstiren (SAM)
• SAN, - AS - Copolimer de stiren și acrilonitril (SAN, CH)
• SMA, S/MA - Copolimer de anhidridă maleică de stiren.

Copolimeri stiren - elastomeri termoplastici

• ESI - Interpolimer etilenă-stiren
• SB, S/B - Copolimer stiren-butadienă
• SBS, S/B/S - Copolimer stiren-butadienă-stiren
• SEBS, S-E/B-S - Copolimer stiren-etilenă-butilenă-stiren
• SEEPS, S-E-E/P-S - Copolimer stiren-etilenă-etilenă/propilen-stiren
• SEP - Copolimer stiren-etilenă-propilenă
• SEPS, S-E/P-S - copolimer stiren-etilenă-propilenă-stiren
• SIS - Copolimer stiren-izopren-stiren