Polistiren (50 Fotografii): Ce Este Acest Material? Aplicarea și Prepararea Granulelor, Densitatea Polistirenului Transparent și A Altora, Punctul De Topire și Alte Proprietăți

2024 Autor: Beatrice Philips | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-18 12:23

Diferite tipuri de materiale plastice ne-au schimbat radical înțelegerea vieții de zi cu zi - astăzi viața noastră nu mai poate fi imaginată fără anumite lucruri din plastic. Cu toate acestea, există diferite tipuri de plastic și fiecare dintre soiurile sale are propriile sale caracteristici specifice care determină utilizarea unei anumite substanțe în anumite zone. Întrucât polistirenul este una dintre cele mai populare opțiuni de plastic din zilele noastre, merită luate în considerare caracteristicile sale mai îndeaproape.

Ce este acest material?

Polistiren este stiren polimerizat, adică este un produs al industriei chimice. Puteți realiza fabricarea acestuia folosind diverse metode, fiecare dintre ele având propriile sale avantaje și dezavantaje, iar cele mai populare le vom lua în considerare mai detaliat în acest articol de mai jos. Unde polistirenul conține doar molecule din substanțe comune, precum carbonul și hidrogenul , dar este fabricat din stiren lichid, care, la rândul său, se obține din petrol și cărbune.

Stirenul polimerizat arată ca o substanță dură și elastică, incoloră și chiar transparentă, care se poate îndoi fără a se rupe și este foarte higroscopic.

Pentru prima dată, polistirenul a fost obținut în primele etape ale revoluției industriale - se știe că în 1839 a fost sintetizat în Germania … Un alt lucru este că producția sa la scară industrială a început mult mai târziu - abia în 1920 și chiar și atunci în primele decenii nu a fost folosită atât de activ. Abia în timpul celui de-al Doilea Război Mondial în Statele Unite, ei au devenit cu adevărat interesați de ele, producând cauciuc artificial pe bază de polistiren, iar în URSS producția industrială a acestui material a fost complet amânată până în anii postbelici.

Nu se poate spune că polistirenul modern corespunde pe deplin probelor de acum un secol . - în tot acest timp, oamenii de știință au căutat modalități de a îmbunătăți proprietățile materialului. Datorită acestui fapt, plasticul după cel de-al doilea război mondial a devenit mult mai durabil, incluzând rezistența la impacturi mult mai bune - acest lucru a devenit posibil datorită creării copolimerilor de stiren obținute prin procese chimice și mai complexe.

Proprietăți

Corect caracteristicile fizice ale polistirenului modern depind în mare măsură de modul în care a fost produs , dar, în general, când vorbim despre polistiren simplu fără nicio clarificare, ne referim la un material cu parametri foarte specifici. Densitatea sa nu este cea mai mare (1060 kg / m

Masa moleculara substanța nu este în niciun caz specifică și depinde puternic de metoda de obținere a polistirenului - de obicei variază de la 50 mii la 300 mii, deși variantele de emulsie demonstrează uneori rate semnificativ mai mari. Solubilitate polistirenul este semnificativ într-o serie de substanțe, inclusiv propriul monomer, precum și acetonă, hidrocarburi aromatice și esteri.

Nu se împrumută unui număr de solvenți, inclusiv eteri, alcooli inferiori, fenoli și hidrocarburi alifatice.

Polistirenul are proprietăți dielectrice pronunțate care nu se schimbă indiferent de mediu. Acest material este, de asemenea, practic indiferent la efectele distructive ale acizilor și alcalinilor, sărurilor, alcoolilor. Mai sus, am enumerat deja substanțele care încă îl pot dizolva și, de asemenea, se oxidează, halogenează, nitrează și sulfonează.

În forma sa originală, fără nuanțe suplimentare, polistiren (cel puțin varietatea sa de bloc) nu este doar incolor, ci și transparent … Structura practic nu reține lumina vizibilă, trecând 90% din cantitatea sa, iar acest lucru permite utilizarea unui astfel de material la fabricarea ochelarilor optici. În același timp, radiațiile ultraviolete și infraroșii nu trec atât de încrezător prin suprafețele din polistiren.

Dacă luăm în considerare proprietățile polistirenului ca fiind avantajele care îl fac atât de popular în diverse domenii, în primul rând, merită să subliniem următoarele puncte importante

• Combinație de cost redus și ușurință în procesare … La prețul său, polistirenul poate fi considerat unul dintre principalele motoare ale civilizației moderne, având în vedere proprietățile sale. Nu degeaba astăzi sunt produse atât de multe produse cu participarea directă a acestui material - pur și simplu nu are o alternativă reală.
• Rezistență chimică bună . Majoritatea substanțelor care pot ajunge pe suprafața polistirenului în viața de zi cu zi nu prezintă niciun pericol pentru aceasta - aceasta este o veste minunată pentru producătorii care doresc să producă produse care se disting prin durabilitate. În același timp, într-un laborator chimic, cu un set impresionant de reactivi la îndemână, nu este dificil să dizolva polistirenul.
• Toxicitatea este relativ sigură . Polistirenul emite relativ puțini fumi dăunători și din punct de vedere al mediului, cu anumite rezerve, este considerat inofensiv. Cel puțin, experții nu propun restricții cu privire la utilizarea materialelor din polistiren în spațiile rezidențiale și chiar pot fi preparate vase din polistiren.
• O gamă largă de aplicații … Datorită calităților sale, ușurinței de prelucrare și vopsire, polistirenul poate fi utilizat ca materie primă pentru producerea a orice.

De asemenea, are toate avantajele polistirenului limitări , și, deși nu sunt multe, uneori joacă un rol foarte semnificativ.

În primul rând, orice supraîncălzire pentru un astfel de plastic este periculoasă și chiar și în condiții casnice trebuie totuși să vă gândiți unde puteți folosi polistirenul și unde nu ar trebui. În plus, pentru majoritatea tipurilor de materiale, pe lângă rezistența la șocuri, impacturile prezintă un pericol semnificativ și, în general, fragilitatea generală este o problemă.

Comparație cu polipropilena

Unul dintre principalii concurenți ai polistirenului este un alt polimer popular - polipropilenă … În unele domenii, cum ar fi producția de materiale de ambalare, acestea sunt concurenți direcți, dar diferența dintre cele două materiale este destul de semnificativă. Merită să începi cel puțin cu faptul că polistirenul este greu de reciclat și, deși puteți auzi adesea că este sigur, ecologiștii încă adoră să găsească vina în acest sens.

Polipropilena nu este, de asemenea, fără păcat, dar există încă câteva întrebări mai puține și este mai ușor să o reciclăm. Dacă vorbim pur și simplu despre calitățile fizice ale celor două materiale, atunci polipropilena se caracterizează și prin flexibilitate sporită - în cazul în care polistirenul se rup deja sau se fisurează, polipropilena maleabilă se îndoaie pur și simplu. În ceea ce privește prețul, polistirenul, probabil, ar fi pierdut competiția față de rivalul său cu mult timp în urmă, dar mai mult cost scăzut Este factorul care îl menține pe linia de plutire până acum.

Distingerea vizuală una de cealaltă nu este atât de dificilă, dar trebuie să știi la ce să te uiți. Polistirenul arată mai frumos este lucios și strălucitor, fără o culoare suplimentară arată transparent, deși poate avea o nuanță rece de albastru. Polipropilena pare puțin mai murdară datorită brumei sale ., efectul de împrăștiere a luminii este mult mai mare. De asemenea, puteți distinge între două materiale atingând: polistirenul este sonor și emite clicuri caracteristice atunci când este lovit, în timp ce polipropilena sună înăbușită.

Este dăunător pentru oameni?

Polistirenul este unul dintre cele mai controversate materiale în ceea ce privește evaluarea prejudiciului și a pericolului pentru sănătate . Pe de o parte, este utilizat pe scară largă în locuințele umane și chiar pentru fabricarea vaselor, ceea ce sugerează deja că acest lucru nu este interzis. Pe de altă parte, numeroase afirmații care pun sub semnul întrebării caracterul ecologic al plasticului se referă în primul rând la polistiren. Va fi corect să spunem că, deși nu este cel mai periculos dintre materialele existente, nici nu poate fi considerat sigur - nu ar putea fi folosit atât de activ.

Trebuie înțeles că stirenul, care este o materie primă pentru producerea de polistiren, este considerat foarte toxic.

Polistirenul poate emite nu atât de multe substanțe toxice care nu vor afecta atât de mult sănătatea umană , dar acest lucru este atâta timp cât nu sunteți în contact constant cu acesta și până când nu se încălzește. Cu cât temperatura este mai ridicată, cu atât este mai periculos cartierul cu produse din polistiren, mai ales dacă a început un incendiu și materialul este în flăcări. Mai presus de toate, fumurile chimice perturbă ficatul, dar problemele pot apărea chiar cu inima și plămânii, iar unii experți consideră că inhalarea banală a vaporilor de stiren este plină de dezvoltarea hepatitei.

De asemenea, trebuie să înțelegeți că polistirenul și polistirenul sunt diferite: pentru a îmbunătăți proprietățile plasticului, producătorul poate adăuga diverse plastifianți, coloranți și alți aditivi care afectează rezistența și elasticitatea materialului.

În unele cazuri, acești aditivi se pot dovedi chiar mai periculoși decât stirenul în sine, iar producătorul ar putea să nu indice date de pericol suplimentare pentru a nu pierde clienții.

Când am numit mai sus polistirenul relativ sigur, am vrut să spunem că există alte produse, chiar mai dăunătoare, ale activității umane, la care încă nu putem renunța - de exemplu, evacuarea mașinii. În plus, în teorie, polistirenul poate fi utilizat aproape complet în condiții de siguranță - cu condiția să știți și să urmați cu strictețe instrucțiunile, în special, nu prin promovarea încălzirii materialului, ci prin protejarea acestuia de acesta. Dar chiar si asa Nu ar trebui să percepeți polistirenul ca pe o substanță complet sigură, deoarece chiar și în lumea plasticului, care a primit din ce în ce mai multe critici în ultimii ani, polistirenul nu este cel mai sigur.

Prezentare generală a speciilor

Deocamdata pentru producerea polistirenului se folosesc mai multe metode de obținere materialul dorit și, în ceea ce privește proprietățile sale, rezultatul final nu va fi întotdeauna același. Pentru a înțelege cum funcționează, Să aruncăm o privire la fiecare dintre cele trei metode populare.

Fiecare dintre aceste materiale are un marcaj cu o denumire caracteristică a metodei de obținere a polistirenului.

Emulsie

Astăzi asta metoda este deja în mare măsură depășită și practic nu este utilizată în producție … Principiul de funcționare este următorul: mai întâi, stirenul este purificat de inhibitori, după care este combinat în apă cu emulgatori (săruri de acizi grași și sulfonici, săpun), precum și inițiatori de polimerizare - persulfat de potasiu și dioxid de hidrogen. Când este încălzit la 85-95 de grade, are loc o reacție chimică - un proces de polimerizare treptată, care este considerat complet dacă cantitatea de stiren scade sub 0,5%.

Emulsia rezultată este apoi coagulată cu o soluție de clorură de sodiu obișnuită și este supusă uscării, în urma căreia se formează o pulbere granulară fină, a cărei granulă are o dimensiune de cel mult 0,1 mm. Deși polistirenul este de obicei descris ca alb și transparent, această metodă nu va putea atinge aceste caracteristici . - bilele au o nuanță gălbuie, indicând prezența impurităților alcaline, care nu pot fi eliminate complet.

Deși astăzi metoda este nepopulară, tocmai această metodă asigură o substanță cu cea mai mare greutate moleculară posibilă.

Suspensie

O altă metodă care este deja considerată învechită, deși este încă considerată adecvată pentru reciclarea polistirenului în copolimeri precum polistirenul expandat. Pentru producție, este nevoie de stiren preparat sau, mai bine zis, de suspensia acestuia în apă, hidroxid de magneziu, alcool polivinilic, polimetacrilat de sodiu și inițiatori de polimerizare. Toate acestea sunt trimise în reactor, unde substanța este amestecată activ cu încălzire treptată până la 130 de grade și presiune ridicată. După aceea, suspensia rezultată trebuie încă supusă procesării centrifugii și numai după spălarea și uscarea materialului colectat, se obține polistiren.

Blocky

Această metodă este considerată în prezent cea mai populară și relevantă, iar cea mai mare parte a polistirenului de astăzi este produsă în acest fel . Raționamentul este destul de simplu: ieșirea este un material pur, ideal din punct de vedere al parametrilor tehnici de iluminare, caracterizat prin stabilitatea parametrilor. În același timp, utilizarea tehnologiei luate în considerare este atât eficientă, cât și garantează absența aproape completă a deșeurilor de producție.

Producția de polistiren în bloc se bazează pe agitarea stirenului într-un mediu benzenic în două etape - mai întâi la o temperatură de aproximativ 90 de grade, apoi cu încălzire treptată de la 100 la 220. Producția de blocuri este oprită în etapa când aproximativ 85% din stiren masa s-a transformat în polistiren. Îndepărtarea stirenului care nu a avut timp să se polimerizeze se efectuează cu ajutorul unui vid.

Cerere

Polistirenul este utilizat într-un număr imens de domenii ale activității umane și este folosit chiar și pentru realizarea meșteșugurilor cu propriile mâini. Acasa sunt făcute suveniruri mici, folosind tăierea cu laser, frezarea, vopsirea în orice culori - de la roșu la auriu și negru și, în unele cazuri - și imprimarea pe o suprafață de polistiren. Cea mai largă aplicare de polistiren a fost găsită in constructie , unde se folosește la realizarea de panouri de perete și plăci de tavan, diverse pereți despărțitori și baghete. Sub formă de foi, acest material poate fi folosit și pentru fațade. În cele din urmă, pe baza acestui material, ei produc popularul recent beton din polistiren.

Industria mobilei folosește și acest material din ce în ce mai activ, deși în acest moment nu este un concurent pentru lemn și derivatele sale. Cu toate acestea, acolo unde umiditatea este ridicată, este utilizată în mod constant - de exemplu, o tavă de duș poate fi făcută în întregime din ea astăzi. În plus, se utilizează granule de polistiren ca umplutura în perne , și în aceste scopuri se vând gata făcute în pungi.

Pentru o persoană obișnuită, varietatea alimentară de polistiren este bine cunoscută ca fiind aproape principalul material. pentru fabricarea veselei de unică folosință … Majoritatea paharelor de plastic care sunt atât de populare pentru îmbutelierea băuturilor răcoritoare astăzi sunt făcute din ea. În plus, polistirenul alimentar este intens utilizat ca material de ambalare datorită costului său redus și rezistenței relative. Având în vedere proprietățile dielectrice ale materialului, este demn de remarcat faptul că și-a găsit o aplicare largă Inginerie Electrică.

În același timp, de fapt, există atât de multe opțiuni pentru utilizarea produselor din polistiren încât pur și simplu nu este posibil să le enumerăm pe toate.

Cum să lucrezi cu el?

În viața de zi cu zi, cel mai adesea trebuie să lucrați cu folie de polistiren , care poate fi prelucrată atât mecanic, cât și termic. Formarea prin îndoire, lipire, tăiere și găurire poate fi atât un tip obișnuit de material, cât și unul rezistent la impact. Un ferăstrău obișnuit este folosit pentru a fragmenta o foaie cu grosimea mai mică de 2 mm, în timp ce foile mai groase pot fi luate cu o râșniță sau un instrument manual. Într-un atelier industrial tăierea cu laser este posibilă . Linia de tăiere se dovedește a fi puțin zdrențuită, prin urmare necesită o prelucrare ulterioară - este trecută mai întâi cu un fișier și apoi cu smirghel.

Dacă este necesar să faceți o gaură în foaie, utilizați un burghiu, pentru care aveți nevoie de un burghiu creat special pentru găurirea foii de plastic. Dacă grosimea foii este mică, în timpul găuririi se poate deforma împotriva dorințelor comandantului - puteți evita o astfel de dezvoltare a evenimentelor prin plasarea unui bloc de lemn sub foaie. Foaia este formată fie printr-o tehnică de vid, fie prin suflarea aerului sub presiune ridicată. Prelucrarea prin oricare dintre metodele indicate implică încălzirea semnificativă (până la 160-200 de grade) a materialului.

Conexiunea pieselor individuale din polistiren este permisă atât prin sudare, cât și prin lipire. În ambele cazuri, înainte de a uni fragmentele suprafeței, trebuie mai întâi să degresați cu atenție. Este necesar să gătiți fie prin metoda cu gaz, fie cu ultrasunete, să lipiți - cu compoziții polimerice pe bază de cianoacrilat sau neopren.

Dacă vorbim despre polistiren mat, atunci acesta poate suferi și un astfel de tip de procesare ca măcinarea și lustruirea . Pentru aceasta, se folosește un polizor, dar în nici un caz cu o roată abrazivă - în schimb, se ia o roată moale, pe care se aplică o pastă specială de lustruit. Dacă piesa este mică, o puteți lustrui sau măcina manual.

Printre alte lucruri, orice acoperire specială poate fi aplicată pe suprafața polistirenului – de la un strat metalic la o peliculă oglindă . Poate fi imprimat pe el în negru sau color, în oricare dintre modurile cunoscute. În același timp, pentru a proteja textul sau imaginea rezultată, este necesar să deschideți suprafața cu lac, deoarece polimerul nu absoarbe umezeala.

Prelucrare

În forma sa pură, polistirenul nu pare să facă mult rău mediului, dar în același timp, deșeurile sale, așa cum ar trebui să fie pentru plastic, persistă o perioadă imensă de timp, poluând planeta … În plus, aflându-se în mediul natural, polimerul și copolimerii săi pot fi expuși la încălzirea excesivă, inclusiv la arderea în incendiu, iar consecințele pot fi mult mai grave. De asemenea, nu este de dorit contactul necontrolat al obiectelor din polistiren cu substanțe capabile să dizolve materialul, altfel nu se poate evita eliberarea vaporilor toxici de stiren, benzen, toluen, monoxid de carbon și etilbenzen.

Avantajul relativ al materialului este că poate fi reciclat în majoritatea cazurilor , utilizând atât deșeuri directe, cât și produse pur și simplu uzate din acesta. Extrudarea, presarea și turnarea sunt utilizate ca tehnici de prelucrare. La ieșire se obțin produse care nu sunt inferioare calității celor noi, în timp ce nu se formează gunoi. În plus, în ultimii ani, a fost realizat un nou material de construcție pe bază de polistiren - beton din polistiren , care este adecvat pentru construcții joase. Din păcate, cantități uriașe de deșeuri de polistiren, în special în țările sărace, sunt pur și simplu incinerate. Acest comportament cu deșeurile de plastic este extrem de negativ pentru mediu.