Полистирол – это термопластичный полимер с линейной структурой, являющийся продуктом полимеризации стирола. Физические и химические характеристики, а также эксплуатационные свойства зависят от способа получения, молекулярной массы, полидисперсности и других факторов. Его перерабатывают литьем под давлением и экструзией при высоких температурах.
Сфера его применения достаточно широка. Полимер используют в гражданской и военной промышленности, машиностроении, электротехнике, строительстве, приборостроении, медицине, пищевой промышленности, для внешней и внутренней декоративной отделки помещений, а также для изготовления различных бытовых предметов. Его достоинства заключаются в следующем:
- легко поддается обработке;
- устойчив к воздействию агрессивных химических веществ;
- является хорошим диэлектриком;
- экологически безопасен;
- не имеет запаха.
Среди существенных недостатков можно выделить горючесть, плохую износостойкость, повышенную хрупкость, низкую рабочую температуру.
Для повышения физических характеристик и улучшения эксплуатационных свойств его смешивают с другими полимерами.
Содержание:
- Методы получения
- Виды полистирола
- Полистирол общего назначения
- Ударопрочный полистирол
- Экструдированный полистирол
- Сфера применения
Методы получения
Существует несколько методов производства полистирола. Некоторые из них получили широкое распространение и используются по сей день, другие применяют лишь в редких случаях. Выделяют три основных способа его создания: эмульсионный, суспензионный, блочный или получаемый в массе.
Эмульсионный способ в силу ряда причин не получил такого распространения, как два другие. Он основан на полимеризации стирола в щелочном растворе при 85 – 95 градусов по Цельсию. Для получения готового продукта используются стирол, вода, эмульгатор и инициатор полимеризации. Данный метод позволяет получать полимер с большой молекулярной массой.
Суспензионный способ на сегодняшний день уже устарел, но до сих пор его используют в производстве пенополистирола, также его применяют для получения сополимеров. Полимеризация стирола происходит при постепенном повышении температурных показателей под давлением. В ходе производственного процесса получают суспензию, из которой путем центрифугирования уже получают готовое продукт. Далее он подвергается промывке и сушке.
Блочный или получаемый в массе метод является самым современным и применяется на большинстве химических заводов. Его преимущества – получение на выходе продукции высокого качества, безотходность, высокая эффективность. На промышленных предприятиях используют две схемы: полной и неполной конверсии. Процесс происходит в несколько этапов с постепенным повышением температуры.
Виды полистирола
Благодаря смешению полистирола с другими полимерами и сополимерами стирола, удается получить материалы, обладающие превосходной теплостойкостью и ударной прочностью. Наибольшее промышленное значение имеют блок-сополимеры и привитые сополимеры, а также статистические сополимеры. Выделяют три основных вида промышленного полистирола: общего назначения, ударопрочный и экструдированный.
Полистирол общего назначения
Полистирол общего назначения – прозрачный материал, отличающийся жесткостью и хрупкостью. Имеет следующие маркировки: PS, PS-GP, GPPS, Сrystal PS и XPS. Производится согласно ГОСТа 20282-86 с помощью суспензионного и блочного метода, предназначен для изготовления изделий различными методами термоформования.
Технические характеристики:
- максимальная температура эксплуатации – 75 – 105 Сº;
- стеклование – 80 – 113 Сº;
- предел хрупкости – 60 – 70 Сº;
- плотность – 1,04 – 1,06 г/см3;
- модуль упругости при растяжении – 2 850 – 2 930 МПа;
- прочность на изгиб – 80 – 104 МПа;
- предельная прочность на разрыв – 3%.
Получаемый материал устойчив к воде, кислотам и щелочам, отличается низкой устойчивостью к различным растворителям и техническим маслам. Кроме того, имеет следующие физико-химические свойства:
- прозрачность;
- твердость;
- низкое влагопоглощение;
- отличные диэлектрические показатели;
- радиационную устойчивость;
- низкую устойчивость к УФ-излучению.
Он в основном используется для производства бытовых изделий, тары и пищевой упаковки, а также детских игрушек. Применяется в светотехнике, при изготовлении щитов наружной рекламы, для декоративных и отделочных строительных работ.
Ударопрочный полистирол
Ударопрочный полистирол является продуктом сополимеризации стирола с бутадиеновым и бутадиен-стирольным каучуком. Его свойства во многом зависят от объема каучуковой фазы. Методы переработки – литье под давлением при высоких температурах и экструзия листа с вакуум- или пневмоформованием.
Соотношение стирола и каучука определяют эксплуатационные характеристики пластика. Выделяют следующие виды ударопрочного полистирола:
- сверхударопрочный – содержание каучука 10 – 15%;
- высокой ударной прочности – доля каучука 7,5 – 9%;
- средней ударной прочности – каучук составляет 3,5 – 4,5%.
Технические характеристики:
- прочность при растяжении – не менее 21 МПа;
- модуль упругости при растяжении – не менее 1 800 МПа;
- относительное удлинение – не менее 45%;
- прочность при изгибе – не менее 35 МПа;
- модуль эластичности – не менее 50 МПа;
- глянец под углом 60º – не менее 100.
Ударопрочный пластик имеет схожие значения с полистиролом общего назначения по теплостойкости, твердости, диэлектрическим свойствам. Его используют в приборостроении, изготовлении мебели, производстве бытовой техники, осветительных приборов, посуды и игрушек. Широта применения объясняется не только его высокими эксплуатационными свойствами, но и низкой ценой. В настоящее время он является одним из самых дешевых пластиков.
Экструдированный полистирол
Экструдированный полистирол изготавливается из полимеризированного стирола методом экструзии. Несмотря на то, что он был изобретен еще в первой половине XX века, ему до сих пор нет аналогов, которые бы превосходили его по эксплуатационным свойствам и доступности. Он является универсальным утеплителем. Его используют для теплоизоляции в промышленном и гражданском строительстве, а также при производстве холодильного оборудования, звукоизоляции спортивных и ледовых арен.
Технические характеристики:
- плотность – 1,05 г/см3;
- относительное удлинение – 1,3 %;
- предел прочности при растяжении – 45 – 55 МПа;
- прозрачность – 90 %;
- предел прочности при изгибе – 75 – 80 МПа;
- модуль упругости – 3 200 – 3 500 МПа;
- ударная вязкость – 14 кДж/м2;
- коэффициент линейного расширения – 8×10-5 1/0С°.
Этот универсальный синтетический материал обладает уникальными эксплуатационными свойствами:
- низкой теплопроводностью;
- устойчивостью с агрессивным химическим веществам;
- высокой прочностью;
- морозостойкостью;
- влагоустойчивостью;
- невосприимчивостью к грибку;
- экологичностью;
- долговечностью.
Материал хорошо поддается обработке, прост в монтаже, что немаловажно при любых строительных работах. Он абсолютно нетоксичен, что позволяет применять как его для наружной, так и для внутренней отделки жилых помещений.