Полистирол что это такое

Полистирол – характеристики, свойства, область применения

Листовой полистирол (polystyrene) – одна из разновидностей термопластичных полимеров, образуемая путем полимеризации мономера стирола. Продукт относится к практичному и легкому пластику, используемому в строительстве, медицине, промышленной и сельскохозяйственной сфере. На сегодня он почти не имеет аналогов. Родственные ему материалы обладают более высокой ценой и худшими эксплуатационными характеристиками, поэтому изделия из полистирола еще долго будут востребованы на рынке.

Что это за материал?

В основе материала лежит бесцветная жидкость винилбензол, которая после прохождения полимеризации преобразуется в твердое стеклоподобное вещество с высокой степенью пропускания света. Производство продукта осуществляется несколькими способами:

В рамках производственного процесса происходит образование прозрачных гранул, которые перерабатывают в лист полистирола посредством литья или экструзионным методом. Получаемый продукт имеет малую плотность и может пропускать до 90 % солнечных лучей.

Виды материала

В зависимости от способа изготовления и структурных особенностей материал может быть общего назначения (ПС), ударопрочным (УПМ) и экструдированным (вспененным).

Общего назначения

Обычный полистирол ГОСТ 20282-86 похож на акриловое стекло. Он отличается повышенной хрупкостью, но имеет хорошие диэлектрические свойства, устойчивость к кислотам и щелочам. Изготовление пластиковых гранул осуществляется блочным или суспензионным методом. В дальнейшем стеклоподобное вещество принято экструдировать в листовой материал следующих видов:

Ударопрочный

Данный тип материала производят путем полимеризации винилбензола с добавлением бутадиенового каучука. Ударопрочный полистирол характеризуется мягкоплавкостью, простотой в механической обработке и экологической чистотой. Степень его прочности зависит от объема добавляемого каучука. Так, содержание добавок в сверхударопрочном продукте составляет 10–15 %, а в материале средней прочности – не более 4,5 %.

В связи с каучуковой фазой полимер обладает низким уровнем светопропускания. Как правило, он представляет собой полистирол листовой черный глянцевый или матовые листы в различном цветовом исполнении. По твердости и диэлектрическим параметрам ударопрочный пластик имеет одинаковые значения с материалом общего назначения.

Экструдированный

Экструдированный ПС – это продукт с пористой закрытой структурой, которая значительно повышает его плотность. Изготовление термопласта осуществляется посредством нагревания гранул с пенообразованием и последующей экструзией в полистирол прозрачный листовой или рулонный. Сфера применения этого вида пластмассы охватывает теплоизоляцию фундаментов в гражданских и промышленных сооружениях, утепление полов, кровли, внутренних и наружных стен.

Близкими к вспененному продукту являются пенопласт и пенополистирол. Однако рассматриваемый полимер имеет более высокую плотность, отличается хорошей степенью светопропускания (до 90 %) и стойкостью к агрессивной среде. Экструдированный материал полистирол можно использовать в местах с повышенным уровнем влажности, поскольку он влагоустойчив и невосприимчив к грибкам.

Технические характеристики

Во многих сферах хозяйствования полистирольные листы служат отличным заменителем стекла. Будучи эффективным светорассеивателем, они могут использоваться в изготовлении декоративной подсветки или для остекления парников и теплиц. Но прежде, чем купить полистирол, характеристики и описание этого материала следует рассмотреть в первую очередь.

Физические и химические свойства

Многие свойства полимера зависят от его молекулярной массы, способа получения и других факторов. Чем выше низкомолекулярная фракция гранул, тем ниже температура размягчения и прочность полистирола. В целом полимер общего назначения имеет следующие характеристики:

Габариты тех или иных разновидностей материала могут существенно различаться, поэтому выбирая полистирол, размер листа лучше уточнять у производителя. В частности, компания «Полигаль Восток» реализует гладкий плазгаль в Москве в размерах 2050х3050 мм, рифленый – 1200х1800 мм.

Пожароопасные свойства

Значение кислородного индекса ПС составляет 17–19 %, а это значит, что негорючесть – не самая сильная его сторона. Продукт является сгораемым материалом, не теряющим своих горючих качеств даже в составе железобетонного каркаса. Если при строительстве используется полистирол, характеристики и свойства листов часто привлекают внимание пожарных служб. Поэтому при реализации продукции производители придерживаются открытой позиции и уведомляют покупателей о повышенной пожарной опасности предлагаемого товара.

Вместе с тем, полимер не склонен к самовозгоранию. Его воспламенение может происходить только при контакте с открытым огнем, но при этом он способен выделять токсичные газы. Стоит отметить, что в последние годы многие производители стремятся улучшить пожаробезопасность материала и создают негорючий полистирол, используя в этих целях различные добавки (агенты антипирена) и дымопоглощающие компоненты.

Область применения

Благодаря прочностным и светопропускающим характеристикам, материал находит обширное применение в быту и хозяйственной сфере:

Методы обработки

Если возникла необходимость обработать полистирол, свойства этого пластика необходимо изучить с особым вниманием. Несмотря на высокую прочность, при сгибании он может резко сломаться, поэтому при сверлении под листы подкладывают деревянный брусок. Разрезание материала производится ручным инструментом или дисковой пилой. Если разрезается полистирол, толщина которого менее 2 мм, можно использовать лобзик.

Для формовки листов применяют вакуумный способ или метод нагнетания воздуха под давлением. Если планируется создание специальных покрытий, изделия подвергают металлизации или оклеивают зеркальной пленкой. Также существует возможность нанесения на полистирол прозрачный красок или печати, что особенно актуально при изготовлении рекламных конструкций.

Преимущества

По своим свойствам и эксплуатационным параметрам материал успешно конкурирует со многими другими видами термопластов. Он обладает высокой химической стойкостью и не реагирует на контакт со спиртсодержащими веществами или разбавленными кислотами. Однако нужно учитывать, что на полистирол пластик не лучшим образом воздействуют технические масла и органические растворители.

Материал отличается простотой в обработке. Он легко поддается сверлению, фрезерованию, распиливанию и другим необходимым работам. Если необходимо склеить полистирол, вес 1м2 и небольшая толщина позволяют сделать это без особых усилий. Его можно соединять при помощи полимерных составов или сваривать некоторыми видами сварки (термосваркой, ультразвуком).

Среди других преимуществ отметим:

В завершение нужно отметить, что полистирольные листы – это недорогой материал, который обходится гораздо дешевле многих своих аналогов. Разнообразные цвета и размеры полистирола позволяют покупателям подобрать приемлемый вариант, обеспечив существенную экономию средств на производственных или строительных работах.

Источник

Полистирол: что это за материал

Полистирол — это жесткий и прочный материал, который используют в строительстве, мебельной промышленности, рекламной индустрии и других сферах производства. Изделия из полистирола получаются крепкими, но при этом легкими.
Далее мы рассмотрим основные свойства, разновидности, способы изготовления и сферу применения данного материала.

Физические характеристики полистирола

Полистирол стал популярным благодаря высокой прочности и надежности. Основные физические характеристики материала:

Полистирол относится к группе термопластов. Так называются твердые материалы, которые после нагрева становятся высокоэластичными или вязкотекучими. При высокой температуре полистирол меняет форму и свойства, он плавится при температуре 240°С.

Полистирол как диэлектрик плохо проводит электрический ток. Поверхность материала реагирует на разряд тока. Обработка пластика электрическими разрядами называется коронированием, она вызывает реакцию окисления. На окислившиеся участки можно наносить краски для полиграфии.

Химические свойства

Материал не разрушается от контакта с кислотами, разбавленных щелочами, спиртосодержащими веществами. Но его можно растворить в ацетоне, сложных эфирах, ароматических углеводородах и концентрированной азотной кислоте. В этих веществах он легко растворяется, как кубик сахара в стакане воды.

Разновидности полистирола

Меняя условия реакции полимеризации, можно получить несколько видов полистирола. Свойства вещества зависят от формулы полученных макромолекул и определяют область его применения.

✍ Общего назначения

Под названием «полистирол» обычно понимают состав общего назначения. Его получают методом непрерывной полимеризации винилбензола в массе. Существует и другой способ его получения, это суспензионная полимеризация. В результате любой реакции получаются прозрачные гранулы пластика.

Состав общего назначения по крепости уступает ударопрочному полистиролу. Из него производят вещи, которые не будут испытывать сильные механические нагрузки:

Материал широко применяется в отделочных и интерьерных работах. Он выдерживает действие многих агрессивных веществ, но растворяется в ацетоне, технических маслах или органических растворителях.

✍ Ударопрочный

Для изготовления ударопрочного полистирола применяют акрилонитрил, бутадиеновый каучук, бутадион-стирольный каучук и другие полимеры. Реакция, для которой нужно несколько простых веществ, называется реакцией сополимеризации (совместной полимеризации).

Присутствие мономеров каучука в составе макромолекулы увеличивает прочность полистирола. В результате сополимеризации получаются однородные гранулы, прозрачные или окрашенные. Чем выше прочность материала, тем меньше будет его прозрачность.

Ударопрочность зависит от содержания каучука в составе:

Ударопрочный полистирол применяется в машиностроении, строительстве, рекламной сфере. Он используется для производства бытовых товаров. Для переработки прочного материала требуется большее количество энергии.

✍ Светорассеивающий

Светорассеивающий материал изобретен специально для монтажа световой рекламы. В состав материала входят УФ-стабилизирующие добавки. Благодаря этим добавкам полистирол отражает прямые солнечные лучи. Одна поверхность листового материала глянцевая, а другая матовая.

У этого материала идеальные светорассеивающие свойства. Из него производят объемные буквы с подсветкой, световые короба, светильники. Он широко применяется для изготовления наружной световой рекламы. Большая часть рекламы, которую вы видите на улицах с наступлением вечера, сделана из светорассеивающего полистирола.

✍ Экструдированный

Материал изготавливается из полимеризованного стирола с помощью экструзии. Эта технология основана на продавливание расплавленной массы через формирующее отверстие. В результате получается прочный, но достаточно гибкий материал.

Экструдированный полистирол легко режется инструментами. Из него изготавливают плиты для отделки зданий. Панели из экструдированного пластика обеспечивают хорошую теплоизоляцию и шумоизоляцию комнат. Можно монтировать их как снаружи, так и внутри помещений. Поверхность плит может быть глянцевой или матовой, гладкой или тисненой.

Материал устойчив к воздействию агрессивных веществ. Пластик не разрушается от влажности, в нем не заведется грибок или плесень. Но материал боится прямых солнечных лучей. Под солнцем он медленно разрушается. При утеплении дома плитами пеноплекса обязательно нужно защитить их от солнечных лучей.

✍ Вспененный

Вспененный полистирол или пенополистирол используется для утепления и шумоизоляции домов. Он применяется и как наполнитель для полистиролбетонных блоков. ПБС блоки являются одним из востребованных материалов для строительства домов.

Пенополистирол получается при заполнении гранул полистирола природным газом. Эта реакция проходит при нагреве. Гранулы увеличиваются в объеме в 30-50 раз и спекаются в единую массу. В сырье часто добавляют пластификаторы для повышения пластичности материала, антипирены для защиты от возгорания, антипирены и другие наполнители.

Как изготавливают полистирол

Есть несколько технологий получения полистирола. Все они основаны на полимеризации стирола, или, как его еще называют, винилбензола. На производстве в сырье вносят добавки, усиливающие пластичность и ударопрочность материала. От состава и соотношения добавок зависит, какой вид полистирола получится в результате химической реакции.

✍ Эмульсионная технология

Полистирол можно получить методом полимеризации стирола при 85-95°С в щелочном растворе. Для протекания реакции требуется вода, стирол, эмульгатор и вещество, запускающее реакцию полимеризации. В результате получается пластик с высокой молекулярной массой. Эмульсионная технология менее распространена, чем другие способы проведения реакций.

✍ Суспензионная технология

Суспензионный метод используют для выпуска пенополистирола и сополимеров. Полимеризация протекает под сильным давлением, температура в процессе медленно повышается. В результате получается суспензия — вещество, где твердые частицы находятся во взвешенном состоянии. Их отделяют от общей массы с помощью центрифугирования. При вращении в центрифуге фракции разделяются под действием центробежных сил.

✍ Блочная технология

Большинство фабрик используют блочную методику как наиболее современную. Полимеризация стирола в массе протекает в несколько этапов с медленным нагреванием до 200-230°С. Процесс происходит без перемешивания в аппаратах колонного типа. В результате получается пластик с низкой молекулярной массой.

Что производят из полистирола

Полистирол широко используется в разных областях промышленности. Давайте посмотрим, где он применяется, и что из него изготавливают.

И это далеко не полный список изделий, которые делают из полистирола. Из ударопрочных видов материала изготавливают корпуса телевизоров, компьютеров, радиоэлектроники. Из них делают детали для холодильников и другой бытовой техники.

Для производства любых товаров нужны мелкие гранулы полистирола. Эти гранулы расплавляют внутри термопластавтоматов. Переплавка гранул происходит под давлением при температуре от 190 до 240°С. Расплавленный пластик разливают по формам, где он застывает.

Методы обработки полистирола

Края деталей из полистирола можно обрабатывать рашпилем, шабером, рубанком и напильником. Материал легко просверливается обычными сверлами. Чтобы склеивать детали из полистирола, лучше взять клей на основе цианакрилата, неопрена или ПВХ.

Востребован ли полистирол на рынке?

Объемы рынка полимеров сократились в кризисном 2020 году. Причинами стали падение спроса со стороны потребителей и временная остановка работы фабрик. В первые четыре месяца рынок показал рост на 18% по сравнению с прошлым годом. Основной спрос создавали производители пластиковой упаковки, медицинских изделий и строительных материалов.

Но с апреля 2020 года спрос постепенно начал снижаться. По итогам 2020 года спрос на пластики снизился на 15% по сравнению с предыдущим годом. Тем не менее, эксперты считают, что спрос восстановится и объемы производства снова вырастут после окончания ограничительных мер.

Глобальный спрос на полистирол в 2020 году снизился всего на 3-4%. К падению спроса привела рецессия в отраслях машиностроения. Снижение покупательной способности населения вызвало падение спроса на полистирол как на строительный материал.

С другой стороны, за 2020 год выросли объемы производства упаковки и одноразовой посуды из полистирола. Это связано с увеличением спроса на доставку еды из кафе и ресторанов. Но в долгосрочной перспективе ожидается, что заведения общественного питания будут отказываться от пластиковой посуды в пользу бумажной. Это мировая тенденция, которая не скоро дойдет до России. Эксперты ожидают, что уже в 2022 году спрос на полистирол может увеличиться на 4-5%.

Недостатки материала

Полистирол нельзя назвать полностью безопасным материалом. В обычном состоянии пластик не представляет опасности. Полистирол можно использовать на пищевом производстве, в медицине, в жилых домах (включая детские комнаты). Но при горении или сильном нагревании он выделяет токсичные вещества. Горящий пластик сильно коптит, но через некоторое время самозатухает.

Материал боится солнечных лучей. Если плиты из пеноплекса используются для утепления дома, их нужно защитить от солнца. Плиты, оставленные без защиты, рано или поздно начнут крошится. Как скоро это произойдет, через год или через десять лет, зависит от качества материала.

Способы утилизации полистирола

Некоторое время после изобретения полистирола считалось, что материал разлагается за тысячи лет. На самом деле он почти не представляет опасности для экологии. Материал относительно быстро разлагается по сравнению с другими видами пластика..

Процесс разложения начинается во время использования материала. За 20 лет службы пластик разлагается на 10-15%. Если он постоянно находится под лучами солнца, срок уменьшается до 10 лет. Полное разложение материала в природной среде занимает от 100 до 200 лет.

Но все-таки ненужные предметы из полистирола лучше не выбрасывать, а сдавать на вторичную переработку. Фабрики успешно перерабатывают полистирол, его сополимеры и материалы на его основе, в том числе технологические отходы.

Изделия из полистирола не рекомендуется сжигать или подвергать термодеструкции. При горении он выделяет углекислый и угарный газ, сажу, стирол. Некоторые виды пластика выделяют бензол, толуол, этилбензол. Сжигание полистирола наносит вред экологии нашей планеты.

Подведем итоги

Полистирол — общее название нескольких видов материалов, похожих по составу и свойствам. У всех видов полистирола высокая прочность, устойчивость к агрессивным веществам. Есть у них и недостатки, главным из которых является выделение токсичных веществ при горении. Полистирол когда-нибудь заменят безопасные материалы, мировой тенденцией является отказ от пластика. Но до этого момента еще далеко: на данный момент российский рынок нуждается в полистироле.

Источник

Полистирол (ПС, PS)

Полистирол (сокращенно ПС, PS) является прочным, бесцветным стеклоподобным материалом, который способен пропускать до 90% лучей видимого света и относится к группе синтетических полимерных продуктов класса термопластов.

Химическая формула

Сам термин «полистирол», уже исходя из его названия, говорит о том, что в качестве первичного материала выступает стирол (жидкость, обладающая достаточно неприятным и сильным запахом), а получен он посредством полимеризации.

Полистирол представляет собой полимерный материал, обладающий небольшой механической прочностью, который производится в виде прозрачных гранул, имеющих цилиндрическую форму. Из этих гранул затем изготавливают листы и другую продукцию экструзионным и литьевым способом.

Физические свойства

1. Плотность материала составляет 1060 кг/м 3

2. Насыпная плотность гранул составляет от 550 кг/м 3 до 560 кг/м 3

4. Усадка линейная в форме составляет 0,4-0,8%

5. Диэлектрическая проницаемость равняется от 2,4 до 2,6

7. Теплоемкость имеет значение 34х10 3 Дж/кг*К

8. Электрическая прочность составляет частоту 50 Гц

11. Не происходит растворения материала в простых эфирах, низших спиртах, алифатических углеводородах, уксусной кислоте, воде и фенолах, устойчив к действию минеральных и растительных масел, растворам солей

12. Растворение происходит в углеводородах (хлорированных и ароматических), сложных эфирах, ацетоне

Для улучшения качественных характеристик полистирола проводят его сополимеризацию с разнообразными виниловыми мономерами. Немаловажное значение также имеют привитые и блок-сополимеры стирола, которые имеют высокую ударную вязкость. Проведение данного процесса имеет название модификации материала.

Способы получения

В производстве получают 3 способами:

Суспензионный способ (ПСС) используется для изготовления пенополистирола и сополимеров. Выполняется этот метод в реакторах с рубашкой для нагрева и при непрерывном смешивании, с использованием таких компонентов, как инициатор процесса полимеризации (в роли него применяют перекись бензола, гидроперекись кумола и др.), стабилизатор, эмульсии. Температура в ходе процесса постепенно увеличивается (до +120°C), и процесс полимеризации длится 12-15 ч. В результате теплового воздействия получается суспензия. Из нее путем разделения неоднородных систем получают нужное вещество, подвергающееся промыванию и высушиванию.

Самым эффективным считается блочный способ (ПСМ), обеспечивающий получение полимерного вещества с высокой молекулярной массой и почти свободного от остаточного мономера. Изготовление данным методом возможно осуществить путем термически инициируемой полимеризации в массе с использованием двух или трех реакторов колонного типа, оборудованных механическими устройствами для смешивания и соединенных в последовательном порядке. Процесс полимеризации выполняется в несколько стадий в бензоле. Температура в ходе данного процесса идет на повышение до 200°C. Выпускают произведенный таким образом полистирол в виде мелкодисперсного или крупнозернистого порошка, а также в виде гранулята, имеющего размер не больше 10-16 мм.

Сравнительная таблица физико-механических свойств полистирола, полученного разными методами

По назначению выделяют 3 основных вида полистирола:

2. Общего назначения

Основные виды ударопрочного полистирола:

Технические характеристики ударопрочного полистирола

1. Модуль упругости при растяжении составляет не менее 1800 МПа

2. Прочность при изгибе составляет не менее 35 МПа

3. Глянец под углом 60° составляет не менее 100

4. Прочность при растяжении составляет не менее 21 МПа

5. Модуль эластичности составляет не менее 50 МПа

6. Относительное удлинение составляет не менее 45%

Технические характеристики полистирола общего назначения:

1. Модуль упругости при растяжении составляет от 2850 МПа до 2930 МПа

2. Прочность на изгиб составляет от 80 МПа до 104 МПа

3. Предел хрупкости составляет от 60°C до 70°C

5. Максимальная температура эксплуатации составляет от 75°C до 105°C

6. Стеклование составляет от 80°C до 113°C

7. Плотность составляет от 1,04 г/см 3 до 1,06 г/см 3

Экструдированный полистирол изготавливается посредством экструзии и представляет собой листы прозрачные, цветные или молочные. Используется данный материал при долговременном сроке эксплуатации под постоянным воздействием УФ-излучения. Сфера применения достаточно обширна. Используется данный вид полистирола при изготовлении фурнитуры, дверей, пленок, оконных стекол, перегородок и пр. Экструдированный полистирол также является универсальным материалом для строительства, благодаря простоте в монтаже, устойчивостью к влаге, химическим воздействиям, грибкам.

Технические характеристики экструдированного полистирола:

1. Модуль упругости составляет от 3200 МПа до 3500 МПа

2. Предел прочности при изгибе составляет от 75 МПа до 80 МПа

3. Предел прочности при растяжении составляет от 45 МПа до 55 МПа

4. Коэффициент линейного расширения составляет 8х10-5 1/0°C

Маркировки

В мире используются следующие типовые аббревиатуры:

Аббревиатура MIPS используется сравнительно редко.

Области применения

Благодаря своим исключительным свойствам, полистирол применяют:

— в бытовой и хозяйственной сфере для изготовления детских игрушек, ведер, упаковочных материалов, тары, канцелярских товаров, принадлежностей для кухни и пр.;

— в строительстве необходим при изготовлении звукопоглощающих компонентов, потолочных панелей, при тепловой изоляции зданий. Также этот материал используется при создании предметов декора, отделки жилых площадей, для устройства оранжерей и пр.;

— для медицинского оборудования и инструментария, включая различное лабораторное оборудование и инструменты для одноразового использования, которые изготавливают из матовых разновидностей полимера;

— распространение в светотехнической сфере (производство конденсаторной пленки, антенн, кабеля) обусловлено отличными диэлектрическими качествами полистирола;

— в военном деле полистирол входит в некоторые виды напалма;

— в отрасли сельского хозяйства при производстве контейнеров для хранения овощей, теплиц, сельскохозяйственного инвентаря и пр.

— сополимеры стирола с высокими показателями твердости находят применение в сферах, где требуется пластик для изготовления ударопрочных изделий.

Полистирол является высококачественным и одновременно доступным материалом, который обладает отличными показателями влагостойкости, химической стойкости, прекрасными термоизоляционными и прочими свойствами. Обусловлено массовое использование данного материала в различных сферах жизни человека невысокой стоимостью и экологической безопасностью. Пока что не имеет аналогов, которые были бы способны его полностью заменить. Похожие материалы либо стоят гораздо дороже, либо обладают худшими эксплуатационными характеристиками. Полистирол, скорее всего, еще длительное время будет востребован как в России, так и за рубежом.

Источник