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.
Утеплитель пенополистирол – технические характеристики и нюансы применения
Выбираете энергоэффективные решения?
Обратите внимание на геотермальные тепловые насосы FORUMHOUSE
Геотермальный тепловой насос EU (старт/стоп)
Геотермальный тепловой насос IQ (псевдоинвертор)
Геотермальный тепловой насос IQ (инвертор)
Статья подготовлена при участии специалистов Ассоциации производителей и поставщиков пенополистирола
Рынок теплоизоляционных материалов представлен различными категориями, что значительно упрощает выбор подходящего утеплителя для конкретных задач. Один из самых востребованных в частной сфере изоляторов – пенополистирол, его популярность объясняется как высокими техническими характеристиками, так и доступностью. Тем не менее, вокруг него не утихают баталии между сторонниками и противниками, человеку, далекому от строительства, достаточно сложно разобраться, какие из свойств утеплителя реальные, а какие из разряда «страшилок». Мы попробуем облегчить задачу новичкам, да и более опытным умельцам нашего портала будет нелишне освежить информацию. А помогут отделить «зерна от плевел» специалисты Ассоциации производителей и поставщиков пенополистирола.
Что собой представляет пенополистирол
Зачастую пенополистирол (ППС) называют пенопластом, что вполне оправдано, так как пенопласт – это общее понятие, объединяющее группу вспененных пластических масс (полимеров), к которой и относится ППС.
ППС выпускается в виде плит различной плотности и толщины, сформованных из гранул одной фракции, однородного белого цвета без характерного химического запаха.
Если разломить плиту, линия отрыва должна проходить не только по границе спекания гранул, но и непосредственно через них.
Основные характеристики ППС
Так как ППС на 98 % состоит из воздуха и только на 2 % из оболочек вспененного полистирола, его главной характеристикой является минимальная теплопроводность – 0,032-0,034 Вт/(м·С). Кроме того, плиты паропроницаемы, но влагостойки, так как даже при полном погружении практически не впитывают воду. То есть, материал достаточно хорошо проводит пар, но не накапливает влагу, в отличие от некоторых других теплоизоляторов.
К отличной теплопроводности, паропроницаемости и влагостойкости стоит добавить устойчивость плит к биологическим поражениям.
Пенополистирол биологически нейтрален, это значит, что плесень и грибок не размножаются на поверхности вспененного полистирола, что доказано многочисленными исследованиями.
Не менее значим и большой срок службы с сохранением характеристик даже в суровых условиях применения.
Пенополистирол был подвергнут пятидесяти циклам замораживания/размораживания в четырехпроцентном растворе хлорида натрия. Раствор соли обеспечивал жесткие условия испытания. По результатам тестов не выявлено никакого влияния на целостность структуры. Сейчас блоки из пенополистирола широко используются в Норвегии для устройства дорог, тоннелей и искусственных насыпей. Наши же исследователи провели испытания с большим количеством циклов и прогнозируют долговечность пенополистирола не менее 100 лет.
Но кроме внешних воздействий, в процессе эксплуатации материал может подвергаться и другим угрозам, одна из них, волнующая наших умельцев – мыши.
Хотелось бы затронуть тему с мышами и пенопластом – слышал, что после посещения пенопласта мышами от него остается труха, правда ли это?
Что касается грызунов, то питательной ценности ППС для них не представляет, однако они могут в нем завестись, как и в любом другом теплоизоляционном материале. Поэтому необходимо выполнять мероприятия, ограничивающие грызунам доступ к утеплителю, и закрывать поверхность облицовочными слоями. Кроме того, мыши и крысы – это вопрос не строительного характера, а скорее гигиенического.
По поводу экологичности производных полистирола баталии не утихают с момента начала производства и по сей день: одни считают материал абсолютно безвредным и экологичным утеплителем, другие – настоящей миной замедленного действия. А истина, как обычно, посредине.
Ранее считалось, что все полимеры весь свой жизненный цикл эксплуатации выделяют вредные вещества, так как процесс полимеризации нельзя довести до конца на 100% молекулах. Это все от того, что когда все в Европе занимались в середине прошлого века химией, мы занимались «кукурузой». Современные технологии и оборудование мирового уровня (зарубежные линии) давно решили эту проблему. На заводе СИБУРа в Перми стоит лучшее по мировым меркам оборудование, применяется передовая на сегодня технология. В процессе сушки выводятся все не связанные в цепочки молекулы стирола. В процессе эксплуатации если он и выделяет что, то, конечно, в пределах, допустимых санитарными нормами. По нашим испытаниям в кубе изделия из пенополистирола менее 0.002 мг стирола (что соответствует нормам ПДК).
Мало кто знает, но стирол находится в таких распространенных продуктах, как орехи и клубника. Во всем мире упаковка из ППС очень востребована – рыбные ящики, стаканчики под горячее, лотки под мясо и т.д.
Еще один из важнейших параметров – горючесть, так как от пожара никто не застрахован, но желательно обойтись без трагических последствий. Пользователей волнует не только горючесть ППС, но и дымообразующая способность.
ППС – горючий материал (Г3), но он не поддерживает горения, так как содержит антипирены. То есть, если поднести горелку и убрать, то максимум через 4 секунды он потухнет. Это при испытаниях. А если пожар, как на заводе ЗИЛ, где горел металл, и температура зашкаливала за 1000⁰С, то сгорит абсолютно все. При горении ППС выделяется углекислый и угарный газы, те же самые, что и при горении дерева. Суть в том, что это количество дыма гораздо меньше, так как плотность ППС в среднем 15 кг/м³, что меньше, чем у других материалов. Но скорость дымообразования выше, чем у того же дерева, поэтому его никогда не применяют в открытых конструкциях. ППС закрывают штукатурным слоем. Например, фасадная система с пенополистиролом и фасадная система с минеральной ватой имеют один класс пожарной опасности – К0.
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.
Виды, свойства и области применения листового полистирола
Листовой полистирол – одна из разновидностей современного полимерного материала, основой для которого служит мономер стирол. Это практичный, легкий пластик, широко применяемый сфере медицины, пищевой промышленности, дизайне, строительстве и ремонте. Большая часть наружной рекламы, тары для продуктов питания и одноразовой посуды производится из полистирола.
Главными причинами повсеместного распространения листового материала служат простота обработки и удобство изготовления из него широкого спектра продукции, а также внушительный перечень полезных технических особенностей, которыми он обладает.
Свойства листового полистирола
Полистирол листовой имеет следующие технические преимущества перед другими конструкционными материалами естественного и искусственного происхождения:
Из недостатков полистирола можно отметить высокую степень горючести. Для повышения противопожарных свойств материала в его состав при изготовлении добавляют агенты антипирена. Определенное удорожание технологического процесса производства позволяет получить пригодный для применения в строительной индустрии материал, полностью отвечающий требованиям пожарной безопасности.
Разновидности и маркировка
В зависимости от способа производства и наличия тех или иных технических особенностей полистирол бывает следующих видов:
В соответствии с отечественной номенклатурой материал маркируется: ПСМ (изготовлен путем полимеризации массы), ПСЭ (произведен эмульсионным способом), ПСС (суспензионный), УП (ударопрочный). Помимо буквенного обозначения в маркировке присутствуют цифры, уточняющие некоторые свойства материала.
Наибольшее распространение получил полистирол общего назначения и его ударопрочная модификация. Повышенные прочностные характеристики и устойчивость к ударным механическим воздействиям материала обусловлены добавлением в его состав каучуковой массы.
Как правило, полистирол размер листа имеет следующий: ширина от 1000 до 2000 мм, длина от 1500 до 3500 мм. При необходимости производители выпускают материал в габаритах, требуемых заказчиком.
Цветовое решение материала также может быть любым. Красящие вещества добавляются в состав полистирола при его производстве, либо окраска может быть выделена в отдельный технологический процесс с нанесением покрытия на поверхность готового листа.
Сферы использования
Благодаря своим уникальным свойствам листовой полистирол нашел широкое применение в самых различных областях деятельности. Основными сферами использования материала являются следующие:
Методы обработки материала
Технические особенности листового полистирола обуславливают широкие возможности для его механической и термической обработки. Как стандартный материал, так и его ударопрочная разновидность легко поддаются резке, сверлению, склеиванию и формованию.
Для резки материала толщиной от 2 мм и выше применяют дисковую пилу или ручной инструмент. Более тонкие листы допускается распиливать лобзиком. Края разреза обрабатывают при помощи напильника с последующей затиркой наждаком.
Сверление полистирола производят дрелью, оборудованной сверлом для листового пластика. Для предотвращения деформации листов полистирола небольшой толщины, при сверлении под них подкладывают деревянные бруски.
Для формовки листового полистирола применяют вакуумный метод, либо нагнетание воздуха под давлением. Для этого материал нагревают до температуры от 160 до 200 градусов, после чего под действием вакуума или избыточного давления ему придают форму матрицы.
Соединение различных элементов из полистирола производят путем склеивания и сваривания. Сваривание выполняется ультразвуковым или газовым методом. В качестве клея используют неопреновые и цианакрилатные полимерные составы. Для выполнения качественного соединения поверхности соединяемых деталей тщательно обезжиривают.
Матовый полистирол может подвергаться шлифованию и полировке. Для этого используют шлифовальную машину, оборудованную мягким кругом с нанесенной на него пастой для полировки (паста не должна содержать абразивных включений). Небольшие поверхности из полистирола полируют вручную.
Для создания специального покрытия листы материала могут подвергаться металлизации в условиях вакуума. На материал может также наноситься зеркальная пленка. Поверхность полистирола пригодна для печати изображений и текстовой информации (офсетная печать, шелкография, трафаретные оттиски). Для защиты нанесенного покрытия или рисунка поверхность материала лакируется.
Стоимость листового полистирола
Полистирол считается бюджетным конструкционным и отделочным материалом. В зависимости от производителя на полистирол листовой цена варьируется в пределах 200-500 рублей за квадратный метр. Стоимость квадрата ударопрочного материала с повышенной толщиной листа может достигать 2000 рублей.