Полістирол і ударостійкий полістирол. Основні властивості та характеристики полістиролу Що таке полістирол листовий

Міністерство освіти Російської Федерації та науки

Російської Федерації

Державна освітня установа вищої

професійної освіти

Алтайський Державний Технічний Університет

ім. І.І. Повзунова”

Реферат

З дисципліни «органічна хімія» на тему:

«Полістирол (полівінілбензол)»

Виконала студентка гр. ПКМ-71:

Бархатова Л.М.

Перевірила старший викладач

кафедри ФіТКМ: Арсентьєва С.М.

Барнаул 2008р.

Введення, загальна характеристика та класифікація полімерів

1. Історична довідка

2. Опис полістиролу

3. Основні властивості

3.1.Фізичні властивості

3.2.Хімічні властивості

4. Отримання

5. Надмолекулярна структура, конформація, конфігурація

6. Способи затвердіння

7. Застосування у промисловості

Висновок

Список літератури

Вступ

Загальна характеристика та класифікація полімерів

Полімером називається органічна речовина, довгі молекули якої побудовані з однакових ланок, що багаторазово повторюються - мономерів.

Розмір молекули полімеру визначається ступенем полімеризації n , тобто. числом ланок у ланцюзі. Якщо n= від 10 до 20, речовини є легкі олії. Зі зростанням n збільшується в'язкість, речовина стає воскоподібною, нарешті, при n=1000 утворюється твердий полімер. Ступінь полімеризації необмежена: вона може бути 10 4 і тоді довжина молекул досягає мікрометрів. Молекулярна маса полімеру дорівнює добутку молекулярної маси мономеру та ступеня полімеризації. Зазвичай вона знаходиться в межах від 103 до 3×105. Така велика довжина молекул перешкоджає їх правильній упаковці, і структура полімерів варіює від аморфної до частково кристалічної. Частка кристалічності значною мірою визначається геометрією ланцюгів. Чим ближче укладаються ланцюги, тим більше кристалічний полімер стає. Кристалічність навіть у кращому випадку виявляється недосконалою.

Аморфні полімери плавляться в діапазоні температур, що залежить не тільки від їхньої природи, а й від довжини ланцюгів; кристалічні мають точку плавлення.

За походженням полімери поділяються на три групи: синтетичні полімери (штучні), природні органічні та природні неорганічні полімери.

Синтетичні полімери виходять шляхом ступінчастої або ланцюгової полімеризації низькомолекулярних полімерів.

Природні неорганічні полімери – наприклад розплав магми, оксид кремнію.

Природні органічні полімери утворюються в результаті життєдіяльності рослин та тварин і містяться у деревині, шерсті, шкірі. Це протеїн, целюлоза, крохмаль, шелак, лігнін, латекс.

Зазвичай природні полімери піддаються операціям виділення очищення, модифікації, у яких структура основних ланцюгів залишається незмінною. Продуктом такої переробки є штучні полімери. Прикладами є натуральний каучук, що виготовляється з латексу, целулоїд, що є нітроцелюлозою, пластифікованою камфорою для підвищення еластичності.

Природні та штучні полімери відіграли велику роль у сучасній техніці, а в деяких областях залишаються незамінними і досі, наприклад, у целюлозно-паперовій промисловості. Однак різке зростання виробництва та споживання органічних матеріалів відбулося за рахунок синтетичних полімерів – матеріалів, отриманих синтезом із низькомолекулярних речовин та не мають аналогів у природі. Розвиток хімічної технології високомолекулярних речовин – невід'ємна та суттєва частина сучасної НТР . Без полімерів не може обійтися жодна галузь техніки, тим паче нової. За хімічною структурою полімери поділяються на лінійні, розгалужені, сітчасті та просторові. Молекули лінійних полімерів хімічно інертні стосовно один одного й пов'язані між собою лише силами Ван-дер-Ваальса. При нагріванні в'язкість таких полімерів зменшується і вони здатні оборотно переходити спочатку у високоеластичний, а потім і в'язкотекуче стану (рисунок 1). Оскільки єдиним наслідком нагріву є зміна пластичності, лінійні полімери називають термопластичними. Не слід думати, що термін «лінійні» позначає прямолінійні, навпаки, для них характерніша зубчаста або спіральна конфігурація, що надає таким полімерам механічну міцність.

Термопластичні полімери можна не тільки плавити, а й розчиняти, тому що зв'язки Ван-дер-Ваальса легко рвуться під дією реагентів.

Розгалужені (щеплені) полімери міцніші, ніж лінійні. Контрольоване розгалуження ланцюгів є одним з основних промислових методів модифікації властивостей термопластичних полімерів.

Сітчаста структура характерна тим, що ланцюги пов'язані один з одним, а це обмежує рух і призводить до зміни як механічних, так і хімічних властивостей. Звичайна гума м'яка, але при вулканізації сірої утворюються ковалентні зв'язки типу S-нуль і міцність зростає. Полімер може придбати сітчасту структуру та спонтанно, наприклад, під дією світла та кисню відбудеться старіння із втратою еластичності та працездатності. Нарешті, якщо молекули полімеру містять реакційноздатні групи, то при нагріванні вони з'єднуються безліччю поперечних міцних зв'язків, полімер виявляється пошитим, тобто набуває просторової структури. Таким чином, нагрівання викликає реакції, що різко і незворотно змінюють властивості матеріалу, який набуває міцності і високої в'язкості, стає нерозчинним і неплавким. Внаслідок великої реакційної здатності молекул, що виявляється при підвищенні температури, такі полімери називають термореактивними.Неважко уявити, що й молекули активні як стосовно друг до друга, до поверхонь сторонніх тіл. Тому термореактивні полімери, на відміну від термопластичних, мають високу адгезійну здатність навіть при низьких температурах, що дозволяє використовувати їх в якості захисних покриттів, клеїв і сполучного в композиційних матеріалах.

Термопластичні полімери отримують за реакцією полімеризації,протікає за схемою (рисунок 2).

При ланцюговій полімеризації молекулярна маса наростає майже миттєво, проміжні продукти є нестійкими, реакція чутлива до присутності домішок і вимагає, як правило, високих тисків. Не дивно, що такий процес у природних умовах неможливий і всі природні полімери утворилися іншим шляхом. Сучасна хімія створила новий інструмент - реакцію полімеризації і завдяки йому великий клас термопластичних полімерів. Реакція полімеризації реалізується лише у складній апаратурі спеціалізованих виробництв, і термопластичні полімери споживач отримує готовому вигляді.

Реакційноздатні молекули термореактивних полімерів можуть утворитися більш простим і природним шляхом – поступово від мономеру до димеру, потім до тримера, тетрамеру тощо. Таке об'єднання мономерів, їх «конденсацію» називають реакцією поліконденсації;вона не вимагає ні високої чистоти, ні тиску, але супроводжується зміною хімічного складу, а часто і виділенням побічних продуктів (зазвичай водяної пари) (рисунок 2). Саме ця реакція реалізується у природі; вона може бути легко здійснена за рахунок лише невеликого нагріву у найпростіших умовах, аж до домашніх. Така висока технологічність термореактивних полімерів надає широкі можливості виготовляти різні вироби на нехімічних підприємствах, зокрема радіозаводах .

Незалежно від виду та складу вихідних речовин та способів отримання матеріали на основі полімерів можна класифікувати наступним чином: пластмаси, волокніти, шаруваті пластики, плівки, покриття, клеї.

1. Історична довідка

Промисловість ластмас зародилася межі XX століття. Стирол, що легко полімеризується, і його склоподібний твердий полімер відразу ж привернули увагу. Основи хімії та технології виробництва полістиролу заклали Остромисленський та Штау-Дінгер. Останній запропонував ланцюговий механізм утворення макромолекул полістиролу.

Перший патент отримання полістиролу (спосібом термічної спонтанної полімеризації у масі) був узятий Німеччини 1911г. Там же 1920 р. почалося промислове виробництво полімеру. У 1936р. вже вироблялося 6000 т/рік.

За межами Німеччини зростання виробництва полістиролу тривалий час стримувалося високою ціною мономер. Стимулом до бурхливого розвитку послужило створення США під час Другої світової війни великотоннажного виробництва бутадієн-стирольного каучукачто, природно, призвело до зниження цін на стирол. Після війни виробництво полістиролу і кополімерів стиролу, що містять більше 50 відсотків стиролу за складом (на відміну від бутадієн-стирольного каучуку, де стиролу близько 30 відсотків), розвивалося самостійно. Розробка таких ефективних продуктів; як пінополістирол, удароміцні полімери стиролу, АБС-пластики, дозволила полістирольним пластикам загалом зайняти третє місце у світовому виробництві пластмас після поліетилену та полівінілхлориду.

У СРСР виробництво полістиролу розгорнулося у післявоєнні роки. Як і в інших країнах, основу виробництва складають процеси вільнорадикальної полімеризації в блоці (масі), суспензії та емульсії.

В даний час виробляються практично всі основні типи кополімерів стиролу, включаючи кополімери з -метилстиролом, метилметакрилатом, удароміцні кополімери з каучуком, подвійні і потрійні кополімери з акрилонітрилом (включаючи АВС-пластики) та ін.

2. Опис полістиролу

Полістирол – термопластичний аморфний полімер з формулою

[-СН 2 -З(З 6 Н 5)Н-] n

Структурна формула:

Полістирол – прозора склоподібна речовина, молекулярна маса 30-500 тис., Щільність 1,06 г/см 3 (20 °С), температура склування 93 °С.

Для полістиролу характерне коптя полум'я з квітковим солодкуватим запахом (Цей запах кориці зазвичай можна виявити, уколів досліджуваний предмет розжареною голкою). Якщо до того ж предмет падає на підлогу з металевим дзвоном, то швидше за все полістирол.

Це тверда, пружна, безбарвна речовина. Фенільні групи перешкоджають упорядкованому розташуванню макромолекул та формуванню кристалічних утворень. Це жорсткий, аморфний полімер з невисокою механічною міцністю при розтягуванні та згинанні. Полістирол має низьку щільність, низьку термічну стійкість, має відмінні діелектричні властивості і дуже низьку міцність при ударі. Він легко деформується за відносно невисоких температур (80°C). При контакті із жирами виділяє мономер стиролу. Для поліпшення властивостей полістиролу його модифікують різними кополімерами та піддають зшиванню.

Полістирол – дешевий великотоннажний термопласт; характеризується високою твердістю, хорошими діелектричними властивостями, вологостійкістю, легко забарвлюється та формується, хімічно стійкий, розчиняється в ароматично та хлорованих аліфатичних вуглеводнях. Кращими експлуатаційними властивостями мають різні кополімери стиролу. Так, підвищення теплостійкості та міцності при розтягуванні (на ~ 60 відсотків) досягають кополімеризацією стиролу з акрилонітрилом або a-метилстиролом, підвищення міцності та ударної в'язкості (від 5-10 до 50-100 кДж/м 2 ) – отриманням щеплених сополімерів стиролу -10% каучуку, наприклад бутадієнового (ударостійкий полістирол), а також потрійних кополімерів акрилонітрилу, бутадієну та стиролу (т.з. АБС-пластик). Заміною акрилонітрилу на метилметакрилат синтезують прозорі потрійні кополімери.

3. Основні властивості

3.1. Фізичні властивості

Стирол горючий та вибухонебезпечний. Межі вибухонебезпечності у суміші з повітрям при кімнатній температурі від 1,1 до 6,1 об'ємн. %. Допустима концентрація пари в повітрі не вище 0,5 мг/м систематичне вдихання парів стиролу в концентрації вище допустимої призводить до хронічного захворювання печінки.

Найважливіші фізичні властивості стиролу та α-метилстиролу наведені нижче:

Таблиця 1 – Фізичні властивості стиролу та α-метилстиролу

Стирол	α-метилстирол
Структурна формула
Молекулярна вага	104,14	119,14
Т. кипіння при 760 мм рт. ст., °C	145,2	165,38
Градієнт кипіння, ° C / мм рт. ст.	0,049	0,052
Т. замерзання при 760 мм рт.ст., ° C	–30,628	–
Щільність при 20 °C, г/см 3	0,90600	0,88 (25 °C)
Дипольний момент, Кл×м	0,37×10 -30	–
	1,735	2,04
В'язкість при 20 °C, Па×с	0,078	0,080
Поверхневий натяг, Н/м	0,0322 (20 °C)	0,0317 (25 °C)
Теплота випаровування при 20 °C, кДж/моль	44,6	40,4
	9,719×10 -4	11×10 -4
Критична температура, °C	373	386
Критичний тиск, МПа	3,93	4,84
Коефіцієнт заломлення	1,54682	1,5386

Таблиця 2 - Залежність температури кипіння стиролу від тиску

Залежність низки фізичних властивостей стиролу від температури дається емпіричними рівняннями:

для тиску пари (P-в мм рт. ст., Т-в ° C):

для щільності:

для поверхневого натягу (30-90°C):

Поширені в техніці три основних процеси полімеризації стиролу призводять до одержання продукту різного зовнішнього вигляду. При блоковій полімеризації процес ведуть шляхом поступового нагрівання рідкого мономеру. Температурний режим підбирають таким чином, щоб маса, що полімеризується, весь час знаходилася у в'язкотекучому стані. Це означає, що в кінці процесу, коли конверсія мономеру досягає значення, близького до граничного, температура розплавленого полістиролу повинна бути близько 200-230 °С. Масу продавлюють через фільєри шляхом екструзії та в гарячому чи холодному стані розрізають на гранули. Шляхом повторної екструзії блоковий полістирол фарбують і використовують для подальшої переробки вироби.

Таблиця 3 - Залежність деяких властивостей стиролу від температури

Продукти, що виходять в результаті суспензійної та емульсійної полімеризації, являють собою кулясті частинки, що відрізняються розміром. Суспензійний полістирол більший – середній розмір часток – 4×5 мм. Емульсійний продукт - "бісер" - має середній розмір частинок
1-10 мкм.

Таблиця 4 - Основні фізичні властивості полістиролу

Щільність при 20 °C, г/см 3	1,04-1, 965 (аморфного) 1,12 (кристалічного)
Питома теплоємність при 20 °C, кДж/(кг×К)	1,258 (20 °C) 1,84 (100 °C)
Термічний коефіцієнт об'ємного розширення при 25 °C, 1/°C	(1,7–2,1) ×10 -4 при Т<Т ст (5,1–6,0) ×10 -4 при Т>Т ст
Коефіцієнт теплопровідності, Вт/(м×К)	0,1165 (50 °C) 0,1276 (100 °C)
H згоряння, кДж/моль	- 434×10 -3
H розчинення, кДж/моль	– 3,59
H плавлення кристалів, кДж/моль	8,373
В'язкість розплаву, Па×з при 217 °C	- 2,65 × 10 -4 при Т<Т ст – 6,05×10 -4 при Т>Т ст
Коефіцієнт заломлення n D (у блоці)	1,59–1,60
Коефіцієнт Пуассона	0,325
Діелектрична проникність	2,49–2,55

3 .2. Хімічні властивості

Хімічні властивості стиролу обумовлені високою реакційною здатністю бічної вінільної групи. Фенільне ядро ​​торкається у процесі термічної полімеризації на стадії ініціювання. При окисленні стиролу на повітрі відбувається утворення полімеру, формальдегіду та бензальдегіду.

Полістирол відноситься до групи інертних пластмас. Він стійкий до дії лугів та галогеноводородних кислот. Нестійкий до дії концентрованої азотної кислоти та крижаної оцтової кислоти.

Термічна деструкція полістиролу з помітною швидкістю протікає за температури вище 200 °С. Основним продуктом розкладання є мономерний стирол. Полістирол горючий. Для того щоб знизити небезпеку займання, до нього додають фосфорсодержащіе сполуки. Широке використання полістиролу в побуті, будівництві, харчовій індустрії диктує необхідність максимального зниження вмісту залишкового мономеру. За діючими нормами харчовий полістирол повинен містити менше 0,3% мономеру.

4. Отримання полістиролу

Основним методом виробництва стиролу в техніці є каталітичне дегідрування етилбензолу при високих температурах. Етилбензол, у свою чергу, отримують каталітичним рідкофазним алкілуванням бензолу етиленом на безводному AlCl 3 в м'яких умовах. Вихід напівпродукту та мономеру в обох процесах близький до 90% від теорії. Найбільшу складність викликає очищення кінцевого продукту від етилбензолу та побічних речовин (бензолу, толуолу та ін.), яке виробляється багатоступінчастою ректифікацією суміші.

Дослідження, які проводять найбільші фірми-виробники стиролу, дозволяють поступово вдосконалювати технологію його виробництва. Застосовуються три типи реакторів дегідрування - адіабатичні з нерухомим шаром каталізатора, трубчасті ізотермічні та секційні.

Пошуки нових шляхів синтезу стиролу, очевидно, є абсолютно безнадійними. Так, опубліковано повідомлення про пуск в Іспанії установки виробництва стиролу потужністю 79,4 тис. т/рік, що працює за наступною схемою: етилбензол у м'яких умовах окислюється в гідроперекис етилбензолу, який потім взаємодіє з пропіленом у присутності нафтенату молібдену, утворюючи метилфенілкарбінол . Метилфенілкарбінол виділяють та дегідратують у стирол. Таким чином, установка виробляє стирол і окис пропілену (50 % від випуску стиролу). Хоча запатентовано багато інших способів одержання стиролу, включаючи прямий піроліз нафти, проблема виділення продукту із суміші компонентів із близькою температурою кипіння досі залишається непереборною перешкодою для промислового впровадження. Щоправда, й у цьому; можливі принципово нові рішення, наприклад, японська фірма «Тогау» повідомила про розробку високоефективного процесу екстрактивної ректифікації стиролу з фракцій, що утворюються при піролізі бензину в етилен і містять зазвичай до 30–35 % стиролу, близько 52 % ксилолу та його ізомерів, а також етилбензол та інші компоненти. Конкретні деталі процесу невідомі, але автори стверджують, що з виробництва потужністю 20 тис. т/рік собівартість стиролу, одержуваного у цьому процесі, буде на 30–40 % нижче звичайної .

Товарний стирол зазвичай містить 99,6-99,7% основного продукту і в більшості випадків використовується для проведення полімеризації без попереднього очищення. У лабораторних умовах, коли до відтворюваності результатів пред'являють високі вимоги, стирол очищають вакуум-перегонкою. Для проведення іонної полімеризації стирол осушують, використовуючи слаболужні осушуючі реагенти - окис кальцію, силікагель, сірчанокислий або хлористий кальцій.

Яскраво виражена схильність стиролу до спонтанної (термічної) полімеризації, що протікає за радикальним механізмом, часто змушує

Таблиця 5 – розчинність води у стиролі та стиролу у воді

застосовувати при його зберіганні інгібітори типу гідрохінону (або n - mpem - бутилпірокатехіну). Інгібітори перешкоджають також окисленню стиролу на повітрі та накопиченню в ньому перекисів, проте вони ефективні при температурах нижче 100 °С.

Полімеризація стиролу. Процес складається із трьох стадій. Спочатку в деяких із багатьох молекул, що містяться в реакційній посудині, завдяки підвищеній температурі та присутності каталізатора розщеплюються подвійні зв'язки. Іншими словами, ці молекули активуються (перша стадія полімеризації). Потім активні частинки активують такі молекули стиролу, що з'єднуються з ними, утворюючи ланцюг (наступна стадія).

Зростання ланцюга припиняється, якщо з'єднуються два зростаючі ланцюги або якщо до ланцюга, що росте, приєднується інший залишок, наприклад фрагмент каталізатора. Ця стадія називається урвищем ланцюга.

5. Структура полістиролу

Первинні ламелі мають значну поверхневу енергію, тому відбувається їх агрегація, що веде до утворення монокресталів - складніших надмолекулярних утворень. При кристалізації з розплаву або концентрованого розчину полімеру найбільш загального типу вторинного кристалічного утворення є сфероліт (рисунок 3), що має кільцеву або сферичну форму і досягає гігантських розмірів до 1см. У радикальних чи сферичних сферолітах каркас формується із стрічкових, кристалічних утворень спрямованих від центру до периферії.

Рисунок 3 – Надмолекулярна структура полімерів: г) сферолітна стрічка (ізотактичний полістирол)

Отримані звичайним способом полівінілхлорид, полівінілфторид і полістирол мають набагато менший ступінь кристалічності і мають нижчі температури плавлення; у цих полімерів фізичні властивості сильно залежить від стереохімічної конфігурації. Полістирол, отриманий методом вільнорадикальної полімеризації в розчині, є атактичним.Цей термін означає, що якщо орієнтувати вуглецеві атоми полімерного ланцюга, надавши їй правильну зигзагоподібну форму, то фенільні бічні групи виявляться розподіленими випадковим чином по одну і по іншу сторону вздовж ланцюга (як це показано на малюнку 4). При полімеризації стиролу в присутності каталізатора Циглеру утворюється ізотактичнийполістирол, що відрізняється від атактичного полімеру тим, що в його ланцюгах всі фенільні групи розташовані по одну або по інший бік ланцюга. Властивості атактичного та ізотактичного полімерів відрізняються дуже істотно. Атактичний полімер можна формувати при значно нижчих температурах, і він розчинний у більшості розчинників набагато краще, ніж ізотактичний. Існує багато інших типів стереорегулярних полімерів, один із яких названий синдіотакті чеським;в ланцюгах цього полімеру бічні групи розташовані поперемінно то з одного, то з іншого боку ланцюга, як показано малюнку 4 .

Рисунок 4 – Конфігурації атактичного, ізотактичного та синдіотактичного полістиролу

6. Способи затвердіння, температура склування

Температура склування (Т ст) відповідає температурі, за якої виникає рухливість сегментів полімерних ланцюгів.

У таблиці 6 наведено значення температур скловання полістиролу. Ці дані показують вплив швидкості нагрівання Т ст.

Таблиця 6 – Температура скловання полістиролу

Форму виробу з термопласту отримують в результаті розвитку полімеру пластичної або високоеластичної деформації під дією тиску при нагріванні полімеру. При переробці реактопластів формування виробу забезпечують шляхом поєднання фізичних процесів формування з хімічними реакціями затвердіння полімерів. При цьому властивості виробів визначають швидкість та повнота затвердіння. Неповне використання при затвердінні реакційних здібностей полімеру обумовлює нестабільність властивостей виробу з реактопластів у часі та перебіг деструкційних процесів у готових виробах. Низька в'язкість реактопластів при формуванні призводить до зниження нерівномірності властивостей, збільшення швидкості релаксації напруги та меншого впливу деструкції при переробці на якість готових виробів з реактопластів.

Залежно від способу переробки затвердіння поєднується з формуванням виробу (при пресуванні), відбувається після оформлення виробу в порожнині форми (ливарне пресування та лиття під тиском реактопластів) або при термічній обробці сформованої заготовки (при формуванні великогабаритних виробів, наприклад, листів гетинаксу, скло ін). Повне затвердіння реактопластів потребує деяких випадках кількох годин. Для збільшення знімання продукції з обладнання остаточне затвердіння може проводитися поза формуючим оснащенням, так як стійкість форми набувається задовго до завершення цього процесу. З цієї причини виріб витягують з форми без охолодження.

При переробці полімерів (особливо термопластів) відбувається орієнтація макромолекул у напрямі течії матеріалу. Поряд з відмінністю в орієнтації на різних ділянках неоднорідних за перерізом та довжиною виробів виникає структурна неоднорідність і розвиваються внутрішні напруження.

Наявність температурних перепадів за перерізом і довжиною деталі веде до ще більшої структурної неоднорідності та появи додаткових напруг, пов'язаних з різницею швидкостей охолодження, кристалізації, релаксації та різним ступенем затвердіння.

Неоднорідність властивостей матеріалу (за вказаними причинами) не завжди допустима і часто призводить до шлюбу (за нестабільністю фізичних властивостей, розмірів, короблення, розтріскування). Зниження неоднорідності молекулярної структури та внутрішніх напруг вдається досягти термічною обробкою готового виробу. Проте ефективніше використання методів спрямованого регулювання структур у процесах переробки. Для цих цілей полімер вводять добавки, що впливають на процеси утворення надмолекулярних структур і сприяють отриманню матеріалів з бажаною структурою .

7. Застосування у промисловості

Існують 2 основних види полістиролу полістирол загального призначення (GPPS), ударостійкий полістирол (HIPS)

Прозорий полістирол (GPPS - General Purpose PolyStyrene) - ненаголошений матеріал. Використовується в основному для внутрішнього скління, служить економічною альтернативою оргсклу.

HIPS (High Impact Polystyrene) має підвищену ударостійкість, завдяки добавкам з бутадієнового або інших спеціальних каучуків, які мають ударну в'язкість до 60-70 кДж/м 2 . Його сфера застосування задоволена широка - зовнішня реклама, торгове обладнання, деталі холодильників і так далі.

Полістирол загального призначення (GPPS)

Матеріал використовується в основному для внутрішнього скління, служить економічною альтернативою оргсклу.

Основні переваги: ​​вологостійкі, довговічні легкість в обробці, мають чудову оптичну прозорість – 94 %, мають хорошу гладку поверхню, мають низьку щільність, стійкі до хімічних впливів, мають високу жорсткість.

Екструдований полістирол виготовляється у вигляді прозорих, молочних, димчастих, кольорових листів. Виготовляються антивідблискові та декоративні листи з різноманітною фактурою. На спеціальне замовлення листи полістиролу можуть проводитися без УФ – стабілізації. Такі листи можна використовувати в контакті з харчовими продуктами, оскільки вони відповідають усім правилам використання матеріалу, що діють, в контакті з продуктами харчування.

Прозорий полістирол – тендітний, ламкий та невдаропрочний. У зв'язку з цим виникають ускладнення при зберіганні та транспортуванні виробів із нього. Крім цього, для досягнення необхідного світлорозсіювання доводиться використовувати листи з рифленою поверхнею, що часто не відповідає сучасному дизайну. Істотним недоліком ПС є його низька стійкість до впливу УФ-випромінювання. Однак полістирол є дуже економічним матеріалом.

Типове застосування: декоративні перегородки та ширми захисне покриття зображень скління душових кабін цінники підставки виробництво світильників всі види скління всередині приміщення та ін.

Полістирол ударостійкий ( HIPS )

Ударостійкий полістирол високоякісний листовий матеріал, виготовлений для процесів термо- або вакуумного формування. HIPS використовується у виробництві зовнішньої реклами, деталей холодильників, сантехніки, іграшок, харчової упаковки тощо. Поверхня матеріалу може бути глянсовою, матовою, гладкою або тисненою, із дзеркальною поверхнею, різних кольорів. Можливе виготовлення листів методом співекструзії. Це дозволяє з'єднати два шари різних кольорів або додати верхній шар із глянсовою поверхнею.

Ударостійкий полістирол має певну еластичність і тим самим розширює можливість його використання при виготовленні світлотехнічних виробів складної конфігурації з глибокою витяжкою. Коефіцієнт світлопропускання (35–38 %) та білизна повністю відповідають існуючим у Росії стандартам на світлотехнічні вироби.

Основні переваги: ​​підвищена ударостійкість слабка чутливість до надрізів легкість морозостійкість до –40°С вологостійкість відмінна формуваність легкість в обробці

У своєму «рідному» стані полістирол є досить крихким матеріалом, непридатним для багатьох завдань. Тому у виробництві вихідну сировину додають спеціальні добавки, що підвищують ударну міцність і гнучкість, і таким чином отримують ударостійкий полістирол. Одним з різновидів удароміцного полістиролу є фреостійкий полістирол, що застосовується у виробництві холодильного обладнання. Структура поверхні: матова з обох боків або з одного боку глянсова (верхній глянсовий шар одержують шляхом співекструзії з полістиролом загального призначення), тиснена. При необхідності лист з одного боку обробляється коронним розрядом, на лист наноситься захисна плівка, що термоформується. При зовнішньому застосуванні додається УФ-стабілізатор, що забезпечує захист від пожовтіння під впливом УФ-випромінювання.

Полістирол світлотехнічний є одним з різновидів удароміцного полістиролу, що повністю замінює акрилове скло при виготовленні конструкцій з внутрішнім підсвічуванням. На відміну від оргскла має лише одну глянцеву поверхню. Висока популярність світлотехнічного полістиролу обумовлюється більшою ударною міцністю (порівняно з акрилом), легкістю обробки, стійкістю до навколишнього середовища та меншою вартістю.

Удароміцний полістирол є більш економічним варіантом порівняно з оргсклом через низьку щільність, а так само можливістю застосування більш тонких (2-3 мм) листів завдяки підвищеній удароміцності порівняно з оргсклом (3-5 мм), що забезпечує економію в 2 рази , з розрахунку на 1 кв. м. світлорозсіювача.

Котушки, касети та бобіни для магнітофонної стрічки, цоколі радіоламп, облицювальні плити, шкали приладів, скоби та хомути для кріплення кабелів, акумуляторні банки, ручки інструментів та приладів, плівки, абажури, деталі клем, футляри, плитки для обробки меблів, пудрениці, кришки для банок та пляшок, коробки, деталі електричних вимикачів, авторучки – цей перелік виробів із полістиролу можна було б продовжувати ще довго. Застосування полістиролу дуже різноманітне - від плівки в конденсаторах товщиною 0,02 мм до товстих плит з пінополістиролу, що використовуються як ізоляційний матеріал у холодильній техніці.

Висновок

Вивчення полімерів, їх фізичних, хімічних властивостей, а як і взаємодія різних полімерів друг з одним, призводить до появи нових сполук, які б відповідали потрібним властивостям. Наприклад, можна створювати удароміцні сполуки, або сполуки, що поєднують декілька потрібних властивостей, наприклад удароміцність, морозостійкість, стійкість до впливу сонячних променів.

Так вивчення полістиролу одного з відомих полімерів спричинило його повсюдне використання. Ми часом навіть не замислюємося з чого зроблений той чи інший предмет навколишній нас. Все частіше натуральні матеріали, наприклад дерево, замінюється пластмас, який набагато дешевше, і знос стійкий.

Можна зробити один великий висновок: потрібно вивчати нові матеріали, по-перше, натуральних матеріалів залишилося не так вже й багато, по-друге, вивчаючи полімери можна створювати сполуки, які в рази перевершують натуральні, а по-третє, полімери стали використовуватися в промисловості відносно недавно і є можливість відкривати щось нове.

Список літератури

1. Арзамас Б.М. Матеріалознавство - Москва: Машинобудування, 1986. - 456 с.

2. Беккер Х. Органікум: Пров. з ним. - 2-й том. - М.: Світ, 1992 - 474 с.

3. Малкін А.Я.Полістирол. Фіз. хім. основи отримання та переробки. - М.: Хімія, 1975 - 263 с.

4. Пол Д., Ньюмен С., Полімерні суміші: Пер з англ. / За редакцією Д.Пола, С.Ньюмена. 1-й том, - М.: Світ, 1981 - 541 с.

5. Дж. Робертс, М. Касеріо. Основи органічної хімії. том 2-й. - М.: Світ, 1978 - 345 с.

6. Лекційний матеріал з органічної хімії.

7. Turkavkaz [Електронний ресурс] / Полімер - Спектр; В. Симонов; ред. А. Маркін; Майкоп: Адигейський державний університет, 2005. Режим доступу: http://www.poli.turkavkaz.ru, вільний. Туркавказ, Turkavkaz.

8. Alhimik [Електронний ресурс] / Кунсткамера, Хімія для допитливих. Основи хімії та цікаві досліди; Гроссе Е., Вайсмантель X.; ред. L.Alikberova; М.: МІТХТ ім. М.В. Ломоносова, 2006. Режим доступу: http://www.alhimik.ru, вільний. Алхімік, Alhimik.

9. Mixport [Електронний ресурс] / Реферати, Хімія, Полімери; А. Лебедєв; ред. І. Водонов; М: Російський хіміко-технологічний університет (РХТУ) ім. Д.І.Менделєєва, 2008. Режим доступу: http://www.mixport.ru, вільний. Мікспорт, Mixport.

Давайте спробуємо уявити наше життя без полімерів. Без зовнішньої реклами, зручного пакування продуктів, разового посуду — без полістиролу.

Так жили люди ще 100 років тому, а сьогодні все виглядає інакше. Листовий полістирол змінив наше існування. Чому це сталось? Чим він такий гарний? Робіть висновки самі.

Полістирол (ПС) – це вид пластику (полімерного матеріалу). Його одержують зі стиролу методом полімеризації. ПС має лінійну структуру, що дозволяє отримувати з нього вироби необхідної форми.

Простота виготовлення листового полістиролу є головною причиною різноманітності форм, марок та видів цього матеріалу. Крім доступності вихідної сировини, існує безліч інших позитивних властивостей ПС.

Технічні характеристики полістиролу

Основними перевагами листового полістиролу є:

• термопластичність;
• стійкість до хімічно активних речовин (більшості лугів та кислот);
• легкість механічної обробки;
• висока вологостійкість;
• міцність;
• нешкідливість для людини;
• здатність пропускати сонячне світло;
• високі електроізоляційні властивості.

Головним недоліком листового полістиролу є його підвищена горючість. Тому при використанні даного матеріалу потрібно дотримуватись вимог протипожежної техніки безпеки.

Маркування

У Росії її прийнято маркування полістиролу залежно від методу виробництва. Розрізняють такі види ПС загального призначення:

• ПСМ - одержуваний полімеризацією в масі;
• ПСЕ - емульсійним методом;
• ПСС - суспензійним способом.

Марки мають також індивідуальне цифрове позначення (151, 118 та ін.), яке вказує на призначення та властивості продукту.

Ударостійкий листовий полістирол маркується так, але замість абревіатури ПС використовується УП.

Міжнародна класифікація поділяє полістирол на такі групи:

• GPPS – загального призначення;
• HIPS - ударостійкий;
• MIPS - середньої удароміцності;
• EPS - спінений.

Найбільшого поширення набули перші два види полістиролу. ПС середньої міцності використовується набагато рідше. При виробництві удароміцного полістиролу до його складу додають каучукову масу, яка змінює властивості міцності матеріалу, роблячи його стійким до механічних навантажень.

Форми випуску

Полістирол виготовляється у двох основних формах:

• у вигляді готових листів різної довжини, товщини та ширини. Полістирол листовий прозорий може набувати різних кольорів у процесі виробництва за допомогою фарб;
• спінений полістирол листовий. Цей матеріал більш відомий як пінопласт. Бульбашки повітря займають більше 90% обсягу спіненого ПС, тому цей матеріал дуже легкий.

Розмір листа полістиролу може змінюватись. Найбільш поширені габарити: 1500 х 2400, 1000 х 1400, 1000 х 2000, 2000 х 3000 мм.

Більшість російських виробників гарантують виготовлення листів полістиролу будь-яких розмірів за бажанням клієнта.

Сфера застосування

Область застосування полістиролу дуже широка. Унікальні властивості цього матеріалу дозволяють успішно його використовувати:

• в будівництві. Для створення матеріалів для зовнішньої та внутрішньої обробки. Полістирол листовий для утеплення стін застосовується через високі теплоізоляційні властивості цього матеріалу;
• у медицині. Для виготовлення одноразових інструментів;
• в електротехнічній промисловості. Для створення ізоляційних матеріалів;
• у рекламній сфері. Численні вивіски у містах зроблено з ПС. Наприклад, полістирол чорний глянсовий є чудовим матеріалом для виготовлення табличок та покажчиків на тлі білого фасаду будівель;
• у друкованій галузі. З ПС виробляють основу для трафаретного друку;
• у харчовій промисловості. Для фасування молочних, кондитерських, м'ясних та інших продуктів та напоїв, виробництва лотків із полістиролу;
• у сільському господарстві. Для виготовлення теплиць Полістирол білий листовий є чудовим замінником скла;
• у виробництві сантехнічних виробів. Для душових кабін та ванн.

Обробка листового полістиролу

Листовий полістирол легко піддається обробці. Висока термопластичність дозволяє виготовляти з цього матеріалу різні вироби: від найтоншої тари для харчових продуктів до товстих листів для зовнішньої реклами у містах. Більш зручним для обробки є ударостійкий листовий лист.

Температура розм'якшення полістиролу становить 95°С. Тому при всіх видах механічної обробки (розпилювання, свердління, фрезерування) рекомендується використовувати охолоджувальну рідину.

Орієнтовна ціна на листовий полістирол

Полістирол – це доступний полімерний матеріал. Якщо ви хочете купити лист полістиролу, то повинні знати, що ціна його залежить від кількох факторів: виробника, виду полістиролу та габаритів листа. В роздріб сьогодні можна придбати полістирол листовий за ціною від 125 до 2000 рублів за квадратний метр.

Листовий полістирол – це зручний та практичний матеріал, який широко застосовується у всіх сферах людського життя. Його використання дозволяє значно покращити комфортність проживання.

Твердий, твердий, аморфний полімер. ПС добре фарбується та обробляється механічними способами.

Основні фізико-хімічні властивостіполістиролу

Полістирольні пластики є численною групою термопластичних матеріалів, хімічний склад полімерної частини яких містить мономер стирол або продукти його кополімеризації. Широко використовуються полістирол загального призначення (ПС), полістирол, що спінюється, удароміцний полістирол (УПС) і АБС-сополімери.

Полістирол має велике значення серед сучасних видів конструкційних пластмас. Хоча в даний час питома вага полістиролу в обсязі виробництва синтетичних смол і пластмас становить менше 6%, але галузі застосування цього виду полімеру, обумовлені широким спектром фізико-механічних властивостей, охоплюють всі сфери промисловості, починаючи від виробництва товарів народного споживання та закінчуючи автомобільною промисловістю та будівництвом.

За фізичними властивостями полістирол є термопластичний полімер лінійної будови. Аморфний, безбарвний, прозорий, тендітний продукт. Чи не токсичний. Для полістиролу характерні легкість переробки, склеюваність, хороша офарблюваність у масі та дуже хороші діелектричні властивості.

Таблиця. Фізичні властивості полістиролу.

Фізичні властивості	Позначення	Одиниця виміру	Значення
щільність		г/см3	1,05
Температура склування	Тст.	°С	93
Температура самозаймання	Тсв.	°С	440
Межа міцності при розтягуванні	σрост.		40-50
Модуль пружності при згинанні		ДПА	3,2
Відносне подовження		%	1,2-2
Теплопровідність		Вт(м∙К)	0,08-0,12
Теплостійкість по Мартенсу		°С	70
Твердість по Брінелю		МПа	140-200
Усадка при лиття		%	0,4-0,8
Питомий електричний опір	ρv		1015
Діелектрична проникність	ε		2,5-2,6
Нижня концентраційна межа займання	КПВ	г/м3	25-27,5

Полістирол легко розчинний у власному мономері, ароматичних вуглеводнях, складних ефірах, ацетоні. Не розчиняється у нижчих спиртах, аліфатичних вуглеводнях, фенолах, простих ефірах. Полімер має низьке вологопоглинання, стійкий до радіоактивного випромінювання, до кислот і лугів, проте руйнується під дією концентрованої азотної кислоти та крижаної оцтової. На повітрі при УФ опроміненні полістирол піддається старінню: з'являються жовтизна та мікротріщини, відбувається помутніння, збільшується крихкість. Термодеструкція починається при 200 ° С та супроводжується виділенням мономеру. Недоліки полістиролу – його крихкість та низька теплостійкість. Невеликий опір ударним навантаженням. При температурах вище 60°Знижується формостійкість.

Для отримання матеріалів, що мають більш високу теплостійкість і ударну міцність, ніж полістирол, використовують його суміші з іншими полімерами та кополімери стиролу. Найбільше промислове значення мають блок-і щеплені кополімери, а також статистичні кополімери стиролу з акрилонітрилом, акрилатами та метакрилатами, α-метилстиролом та малеїновим ангідридом.

ПС має середню газопроникність (вище, ніж у ПП, але нижче, ніж у ПЕНП), але високою паропроникністю. Паропропускання швидко знижується при негативних температурах, що дозволяє використовувати ПС для пакування продуктів за низьких температур.

ПС має відмінні електрофізичні властивості – низькі діелектричні втрати, високу електричну міцність, високий об'ємний опір. Хімічно він стійкий до сильних кислот і лугів, нерозчинний у вуглеводнях аліфатичного ряду та слабких спиртах; розчинний в ароматичних вуглеводнях, вищих спиртах, складних ефірах та хлорованих вуглеводнях. З орієнтованої ПС плівки можна отримувати термоформування дуже складні вироби.

Основні групи полістирольних пластиків / Styrene polymers

За хімічною будовою полістирольні пластики поділяються на чотири основні групи:

1. гомополістирол (або полістирол загального призначення - ПСМ, ПСС), полістирол, що спінюється (ПСВ, ПСВ-С);
2. статистичні сополімери стиролу, наприклад, подвійні сополімери стиролу з метилметакрилатом (МС), акрилонітрилом (САН) та ін, потрійний сополімер - стирол-метилметакрилат-акрилонітрил (МСН);
3. щеплені сополімери стиролу, до яких відносяться удароміцний полістирол, АБС-сополімери, сополімер МСП;
4. полімерні композити (полімер - полімерні суміші), наприклад, АБС-ПВХ, АБС-ПК, ударостійкий полістирол - поліфеніленоксид, склонаповнені АБС і САН, важкогорючі марки ударостійкого полістиролу та АБС.

Застосування полістиролу в упаковці

Двохосноорієнтована плівкамає чудову прозорість. Температура розм'якшення становить 90-95°С. Орієнтований полістирол має середню газопроникність (вище ніж у ПП, але нижче, ніж ПЕНП), але високу паропроникність. Паропроникність швидко знижується при температурах нижче 0°С, що дозволяє використовувати ПС для пакування продуктів за низьких температур. З орієнтованої ПС плівки шляхом термоформування одержувати вироби складної конфігурації.

Орієнтований ПС завтовшки менше 75 мкм використовують для "віконець" у картонних пакувальних коробках. Більш товсті плівки використовуються для отримання стаканчиків для торгових автоматів, підносів для фасованого свіжого м'яса, з тим, щоб бачити при покупці обидві сторони продукту, що упаковується.

Удароміцний полістирол (УПС)являє собою блоксополімер стиролу з каучуком. У немодифікованому стані ПС - тендітний матеріал, та його питома ударна в'язкість недостатня для багатьох застосувань.

Удароміцний ПС гнучкіший, має більшу ударну міцність, але меншу міцність при розтягуванні і термічну стійкість, ніж немодифікований ПС. Хімічні властивості немодифікованого ПС однакові із властивостями. Удароміцний ПС - чудовий матеріал для отримання різних виробів методом термоформування. Введення в ПС синтетичних каучуків, зменшуючи крихкість, знижує прозорість ПС.

Спінений полістиролмає високу жиростійкість, є прекрасним теплоіеолятором. Застосовується для виготовлення різних пакувальних виробів методом термоформування (прокладки в ящики для яблук, коробочки для фасування яєць, таці та лотки для розфасовки свіжого м'яса, риби, чіпсів тощо).

Сополімери стиролу з акрилонітрилом (САН)мають вищу хімічну стійкість проти базовим полімером ПС.

АБС-пластик - сополімер стиролу, бутадієну, акрилонітрилу. Його властивості варіюються в широких межах залежно від складу композиції та методу виробництва. АБС пластик має більш високу ударну в'язкість, хімічну стійкість та пластичність, ніж УПС. Застосовується у вигляді банок та підносів.

Полістирол - це термопластична пластмаса у формі плит з гладкою поверхнею або зі штампованим малюнком, що виготовляється методом екструзії. Полістирол знайшов широке практичне застосування, починаючи від безпечного засклення до оформлення житлових приміщень. Популярність полістиролу та різновид його застосування – це наслідок дуже хороших технічних властивостей та низької ціни.

Білий полістирол – це економічна альтернатива пластику ПВХ, а прозорий – оргсклу. Популярність матеріалу викликана високою міцністю, легкістю обробки і гнучкістю. Він чудово формується та обробляється. Також полістирол перешкоджає втраті тепла, стійкий до різних хімічних речовин, але нестійкий до перепадів температур та вологості. Головна його перевага - це нижча, ніж у інших пластиків вартість.

1. Властивості та загальні характеристики

Ідеальний замінник скла. Чудова прозорість та легкість у використанні. Сировина є полімером з прекрасними фізичними і хімічними властивостями, в результаті чого виходить продукт зручний для використання як всередині, так і зовні приміщення. До того ж полістирол значно дешевший за оргскло.

Гладкий прозорий полістирол служить альтернативою склу, там, де потрібне внутрішнє скління приміщень. Прозорий полістирол чудово пропускає світло, але вплив прямих сонячних променів може викликати пожовтіння, помутніння, зниження характеристик міцності.

У прозорому та напівпрозорому (різних відтінках) вигляді ідеально підходить для внутрішнього скління, чудово підходить для виготовлення декоративних перегородок, душових кабін, а також для виготовлення торгового та виставкового обладнання, може використовуватись для виготовлення розсіювачів світла, а також може застосовуватись для виготовлення вивісок. Допускається контакт прозорого полістиролу із харчовими продуктами.

Фактурний полістирол (колотий лід, пінспот, призма) та кольоровий полістирол часто використовується для виготовлення вітражів, перегородок, підвісних стель, світильників, у тому числі вбудованих. Фактурний полістирол добре розсіює світло, яке, відбиваючись від численних граней на поверхні, іскриться.

Антибліковий полістирол - з односторонньою обробкою поверхні, перешкоджає відображенню джерел світла, запобігає небажаним тіням, зберігає натуральні кольори картини.

Щоб уникнути пошкодження поверхні, листи покривається захисною плівкою з двох сторін.

Основні переваги полістиролу, порівняно з силікатним склом, у тому, що він зменшує втрату тепла, збільшує теплоізоляцію, перешкоджає протягам та конденсації вологи, скорочує витрати на обігрів, хімічно інертний. Білий полістирол добре формується, поступово розподіляючи товщину стін готового виробу. На відміну від ПВХ, він має більш жорстку міцну структуру.

2. Основні технічні характеристики полістиролу

Характеристики	Стандарт	Од. змін.
1. Загальні:
питома вага	D 1505	г/см³	1,05
твердість за Роквеллом	D-785	M scale	76
2. Оптичні:
світлопроникність	5036	%	93,7
коефіцієнт заломлення	53491		1,59
3. Мехнічні:
модуль гнучкості	53452	МПа	3200
стійкість на вигин	53452	МПа	100
модуль розтягування	53455	МПа	3100
стійкість до розтягування	53455	МПа	50
стійкість до подовження	53455	%	3
4. Термічні:
температура розм'якшення по Віка	53460	°С	>98
температура відхилення	53461	°С	86/98
тепловий обсяг	D-2766	Дж/г К	1,8
коефіцієнт лінійного розширення	53752	К-1 х 10-5	8
теплопровідність	52612	Вт/м К	0,17
температура розкладання		°С	>280
максимальна робоча температура		°С	80
температура формування		°С	130 — 170
5. Ударні:
ударна в'язкість при випробуванні з надрізом (Ізод)	ISO 180	кДж/м²	10
ударна в'язкість при випробуванні з надрізом (Харп)	53453	кДж/м²	14

3. Застосування:

- Виготовлення вивісок
- Виготовлення рекламних щитів, штендерів
- Виготовлення покажчиків та інформаційних табличок
- Виготовлення декорації об'ємних букв, може служити задньою стінкою об'ємних букв
- Виготовлення внутрішнього скління приміщень
- Заміна шибок
— оздоблення внутрішнє та зовнішня
- Виробництво торгового та виставкового обладнання, перегородок
- Виготовлення душових кабін
- в оранжереях та теплицях
- Виготовлення електротехніки: захисні екрани для цифрових табло, розсіювачі світильників, декоративні елементи розеток та вимикачів.
- Створення тривимірних об'єктів методом термоформування.

4. Обробка матеріалу

1. Обробка краю
2. Термоформування
3. Зварювання
4. Склеювання
5. Друк
6. Лакування
7. Металізація
8. Флокування
9. Гаряче тиснення
10. Фрезерування
11. Вакуумне формування

Полістирол досить легкий. Має хороші електроізоляційні властивості, характеризується невеликими діелектричними втратами. Максимальна рекомендована температура застосування 70 о С. Полістирол можна легко обробляти інструментами і верстатами для обробки дерева і металу.

1. Обробка краю
Для обробки країв використовують рубанок, грубий напилок, рашпіль, шабер. Інструмент має бути добре заточений.

2. Термоформування
Полістирол є ідеальним матеріалом для цього виду обробки та надає величезні можливості для створення тривимірних форм. Об'ємні літери, барельєфи, складні об'ємні фігури та багато іншого може бути виконано за допомогою термо- або вакуумформування. Найпростіший інструмент для термообробки – промисловий фен.

Температура обробки: 130-150 про С.
В екстремальних випадках: до 200 о.

Температура формування:
- для технічних деталей до 75 о С
- Для упаковки без нагрівання величина усадки: прибл. 0,5%

Коефіцієнт витяжки:
- При негативній матриці -1:1,25
- При позитивній матриці - 1:2
- Час нагрівання: залежно від джерела нагрівання. При товщині матеріалу понад 2 мм необхідне нагрівання з обох боків.

3. Зварювання
Рекомендується газозварювання (гаряче повітря) при температурі 260-330 oС, зварювання нагрівальним елементом (температура 180-260 oС, час нагрівання 20-60сек), і особливо ультразвукове зварювання (амплітуда коливань 35 мм, опромінення ультразвуком проводиться менше 1 сек).

4. Склеювання
Деталі з полістиролу легко склеюються один з одним та з іншими матеріалами, утворюючи довговічні та надійні з'єднання. Дуже добре підходять для цієї мети контактні клеї, водорозчинний клей, клей з неопрену, а також розчинні або ціанакрилатні клеї.

5. Друк
На поверхню полістиролу легко наноситься і довго тримається друк, нанесений офсетним чи трафаретним способом. При цьому не потрібно попередньої обробки поверхні. При офсетному друку використовуються фарби для «непоглинаючих поверхонь». При шовкографічному друкуванні у разі застосування розчинників слід звернути увагу на рекомендації виробників фарб.

6. Лакування
Поверхня пластику добре покривається сумісними лаками.

7. Металізація
Металізацію полістиролу з утворенням дзеркальної поверхні можна здійснити за допомогою високовакуумної технології після відповідної обробки поверхні.

8. Флокування
Полістирол добре піддається флокування (електростатичного нанесення волокон).

9. Гаряче тиснення
Виробляють фольгою для тиснення, яка підходить для термопластиків та є у продажу.

10. Фрезерування

11. Вакуумне формування

Полістирол– це із високими діелектричними показниками. Він хімічно стійок, водостійк, безбарвний, прозорий, розчиняєтьсяв ароматичних та хлорованих вуглеводнях, простих та складних ефірах. Однак полістирол має низьку механічнуі невисоку теплостійкість.

Тривале оброблення полістиролу при температурі вище 500 °С у присутності кисню повітря призводить до його деструкції.

Полістирол отримують полімеризацією мономерного. Для поліпшення властивостей полістиролу його кополімеризують з різними вініловими. Особливо важливе значення мають щеплені і блок-сополімери стиролу з каучуками, що мають підвищену ударну в'язкість ( ударостійкі полістироли).

Короткий історичний нарис

Вперше полістирол було отримано у Німеччині ще 1839 р., проте його промислове виробництво термічною полімеризацією стиролу було освоєно лише 1920 р. (за патентом Остромисленського).

Великим стимулом для збільшення обсягу виробництва стиролу та полістиролу послужила організація у США під час Другої світової війни виробництва бутадієн-стирольного каучуку.

У СРСР дослідження в галузі синтезу та полімеризації стиролу проводилися в 30-40-х роках Залкіндом, Зелінським, Ваншейдтом та ін. Промислове виробництво полістиролу розгорнулося у післявоєнні роки.

У 50-60-х роках було розроблено процеси виробництва сополімерів стиролуз іншими вініловими мономерами, суміщення полістиролу та кополімерів стиролу з акрилонітрилом та каучуками, отримано ізотактичний полістирол. Це дозволило значно покращити механічну міцністьполістиролу, підвищити його теплостійкість.

У 1980-х найбільшого поширення набув ударостійкий полістирол, що виробляється в промисловості щепленою кополімеризацією стиролу або стиролу та акрилонітрилу до бутадієнового каучуку.

У 1980-х рр. в СРСР були освоєні безперервні процеси отримання гомо- та кополімерів стиролу в апаратах великої одиничної потужності, що забезпечують високу продуктивність та гарну якість полістирольних продуктів.

Одержання полістиролу (полімеризація стиролу)

Стирол може полімеризуватися як за радикальним, так і за іонними механізмами. Полімер, одержуваний полімеризацією має атактичну структуру і є аморфним; полімер, що отримується іонно-координаційною полімеризацією, залежно від типу каталізатора, може бути аморфним або кристалічним (ізотактичним).

Аморфний полістирол отримують різними способами - у блоці (у масі), емульсії, суспензіїабо розчиніу присутності ініціаторів або без них (шляхом термічної полімеризації).

Ізотактичний полістиролодержують у присутності стереоспецифічних каталізаторів Циглера – Натта.У процесі переробки при нагріванні вище за температуру плавлення (близько 250 °С) ізотактичний полістирол незворотно переходить в аморфний стан, що обмежує його застосування.

У промисловості полімеризацію стиролу здійснюють у блоці, емульсіїі суспензії. Полімеризація у розчиніне знайшла широкого застосування, так як одержуваний полімер має порівняно невелику і виділення його з розчину становить значні труднощі. До того ж розчин полістиролу (наприклад, лак, клей) не може бути використаний через низьку ударну міцність лакового покриття, що утворюється, клейового шва.

Найбільш перспективними промисловими методами одержання полістиролу є:

1. з неповною конверсією мономеру (безперервний спосіб);
2. (періодичний спосіб);
3. блочно-суспензійна полімеризація стиролу(Періодичний спосіб).

Блокова полімеризація стиролу з повною конверсією мономеру практично втратила своє значення у зв'язку з малою інтенсивністю процесу отриманням полімеру з властивостями, що не відповідають сучасним вимогам.

Останнім часом все більшого значення набуває суспензійна полімеризація стиролу (періодичний спосіб) в апаратах великої одиничної потужності (100 м 3 і більше).

(періодичний спосіб) знаходить у промисловості набагато менше застосування, ніж блочна, суспензійна та блочно-суспензійна.

Емульсійний полістиролвикористовується тільки для виготовлення плиткових пінопластівконструкційного призначення, де потрібно полімер з високою молекулярною масою. Виробництво емульсійного полістиролу включає трудомісткі стадії сушіння тонкодисперсного полімеру та очищення великої кількості стічних вод, забруднених токсичним стиролом та іншими речовинами. Необхідність попередньої грануляції тонкодисперсного емульсійного полістиролу перед його переробкою створює певні технологічні труднощі. Отриманий емульсійний полістирол має гірші діелектричні властивості, ніж полістирол, що синтезується блоковим та суспензійним способами.

Властивості полістиролу

Полістирол є твердим аморфним продуктом. густиною 1050-1080 кг/м 3. Молекулярна маса промислових марок полістиролу залежить від способу його отримання та коливається в межах від 50 000 до 300 000 . Виняток становить , молекулярна маса якого може бути значно вищою.

Великий вплив на властивості полістиролу робить його полідисперсність, Яка у блочного полістиролу досить значна.

Для промислових марок полістиролу молекулярно-масовий розподіл, що характеризується співвідношенням. М̅ w /M̅ n, відповідає 2-4 (Залежно від умов отримання).

Присутність низькомолекулярних фракцій у полімері:

• зменшує руйнівну напругу при розтягуванні, ударі, згинанні;
• знижує теплостійкість полістиролу.

У зв'язку з цим удосконалення технологічного процесу одержання блочного полістиролу спрямовані на зниження його полідисперсності.

У техніці застосовують полістирол з показником плинності розплаву 2-30 .

У присутності каталізаторів Циглера-Натта виходить ізотактичний кристалічний полістирол, який відрізняється від аморфного підвищеною температурою плавлення(230-240 ° С) і більше високими механічними показниками. Однак ізотактичний полістирол важко переробляється на вироби.

Показники основних властивостей полістиролу загального призначення, отриманого різними способами, наведено у таблиці 1.

Таблиця 1: Фізико-механічні властивості полістиролу, отриманого різними методами

Показник	Полістирол
	Блоковий	Емульсійний	Суспензійний
Щільність кг/м 3	1050-1060	1050-1070	1050-1060
Руйнівна напруга при розтягуванні, МПа	39,2	39,2-44	41,1
Ударна в'язкість, кДж/м2	19,6-21,6	21,6	19,6-27,4
Відносне подовження при розриві, %	2,0	2,0	2,0
Твердість по Брінеллю, МПа	137-157	137-196	137-157
Теплостійкість до Віка, °С	95-100	100-105	105
Тангенс кута діелектричних втрат при 106 Гц	4·10 -4	2·10 -4 -3·10 -4	4·10 -4
Діелектрична проникність при 106 Гц	2,4-2,7	2,6	2,5-2,6
Зміст залишкового мономеру, %	0,5-0,8*	0,15-0,2	0,1-0,5
за 24 год, %	0	0,07	0,01-0,02

* При застосуванні вакуум-камери або екструдерів з вакуум-відсмоктуванням вміст стиролу в полістиролі знижується до 0,2%.

Для підвищення міцності при виробництві полістирольних плівок та ниток полімер піддають орієнтації.

Полістирол характеризується високими діелектричними показниками, хімічною стійкістю, водостійкістюі добрими оптичними властивостями.

Діелектричні властивості полістиролу

Він є дуже добрим діелектриком. Його діелектричні властивостіне залежать від вологості навколишнього середовища та практично не змінюються при температурах від -80 до 90 ° С та при зміні частоти від 1 · 10 2 до 1 · 10 9 Гц. Діелектричні показники емульсійного полістиролу нижчі, ніж блочного до суспензійного.

Стійкість полістиролу до дії кислот та розчинників

Полістирол має високу кислото- і лугостійкість, він стійкий до неорганічних неокислювальних кислот (соляної, сірчаної, плавикової), а також до спиртів і солей. Однак полістирол розчиняєтьсяу тетрахлориді вуглецю, бензолі, нестійкий до дії простих та складних ефірів, ароматичних, аліфатичних та хлорованих вуглеводнів. Він досить легко окислюється, сульфується, галогенується, нітрується.

Оптичні властивості полістиролу

Блоковий полістиролпрозорий, безбарвний, він пропускає 90% видимої частини світла. В ультрафіолетовій та інфрачервоній областях прозорість полістиролу нижча. Високий показник заломлення n D 25 =1,5-1,6 обумовлює застосування блочного полістиролу для виготовлення оптичного скла.

Недоліки полістиролу

Недоліками полістиролу є низькі теплостійкістьі ударна міцність, схильність до старіння.

Термостійкість полістиролу

Теплостійкість полістиролуза Мартенсом не перевищує 70-75 °С. Емульсійний полістирол теплостійкіший (на 5-10°С), ніж блоковий, внаслідок його більшої молекулярної маси і меншої полідисперсності. Однак цього замало, щоб забезпечити його ширше застосування.

80-82 ° С;

Температура експлуатації виробів із полістиролуне повинна перевищувати 60 ° С (на 10-15 ° С нижче теплостійкості за Мартенсом).

При нагріванні до 300-400 ° С полістирол деполімеризуєтьсяіз заснуванням мономера.

Ударна в'язкість полістиролускладає всього 19,6-27,4 кДж/м 2. У процесі експлуатації його крихкість збільшується через старіння полімеру. У зв'язку з цим застосування полістиролу загального призначення як конструкційний матеріал обмежено.

Порівняно з іншими термопластами полістирол має високою поверхневою твердістю. Його модуль пружності при розтягуваннідосить високий (12,9-103 МПа), а одне суттєве подовження при розривімало (1,5%) ; руйнівна напруга при розтягуваннііз підвищенням температури зменшується.

Переробка полістиролу

Полістирол легко переробляється у вироби всіма способами, які застосовуються для переробки термопластів. Основним методом його переробки у вироби є

Полістиролу через кільцеву або плоску щілинну головку (або грати) одержують плівку (або нитки). На виході з екструдера полістирольні плівки та нитки піддаються розтягуванню, при якому відбувається орієнтація макромолекул. Це призводить до значного зміцнення плівок та ниток у напрямку розтягування та збільшення їхньої гнучкості.

Полістирольні плівки товщиною 10-100 мкм, одержувані орієнтацією у двох перпендикулярних напрямках, називаються стирофлексом. Вони відрізняються великою міцністю та високими діелектричними показниками.

Для фарбування полістиролузастосовують барвники: червоний, тіоіндиго, жировий жовтий Ж і ін. При синтезі полістиролу блоковим способом його фарбування проводять в екструдері шляхом подачі за допомогою шнека розплаву, що являє собою концентровану суміш полістиролу, барвника і стабілізатора.

Фарбування суспензійного полістиролуа здійснюють його попереднім змішуванням з барвником (опудрювання) з подальшим гранулюванням в екструдері.

Області застосування полістиролу

Полістирол широко використовується як електроізоляційного матеріалудля високочастотної техніки. Основними споживачами полістиролу як діелектрика є приладобудівна промисловість (деталі електро- та радіоелектронних приладів, плівка для виготовлення конденсаторів) та кабельна промисловість (ізоляція кабелів стирофлексом та нитками).

Полістирол використовується як конструкційний матеріал у промисловості будівельних матеріалів для виготовлення деталей, що не працюють під великими механічними навантаженнями (панелі, облицювальні плитки, дверні ручки та ін.)

Високий показник заломленняблочного полістиролу дозволяє використовувати його для виготовлення оптичного скла.

Полістирол широко застосовується для виробництва виробів побутового призначення:посуду, галантереї, іграшок, тари тощо.

Для електроізоляційнихі антикорозійних цілейвикористовуються полістирольні лаки.

Емульсійний полістирол широко застосовується у виробництві деяких марок пінополістиролупресовим способом.

Пінополістирол використовується як теплоізоляційний матеріал у будівельній техніці, залізничних вагонах і холодильниках.

Блоковий полістиролмає найвищий вміст залишкового мономеру, тому застосування його в харчової промисловості обмежено. Для виробництва виробів, що контактують із харчовими продуктами, використовується головним чином суспензійний полістирол.

Для виготовлення технічних деталейта безлічі виробів побутового призначення використовується блоковий полістирол.

Для поліпшення властивостей полістиролу, наприклад, підвищення теплостійкості, в нього вводять мінеральні наповнювачі: мармуровий пил, слюдяне та кварцове борошно, тальк та ін., проте при цьому знижуються діелектричні показники. Введення в полістирол пластифікаторів (трифенілфосфату, трикрезил-фосфату та ін.) запобігає розтріскуванню, проте при вмісті пластифікатора більше 2% помітно знижуються теплостійкість полістиролу та руйнівна напруга при розтягуванні.

Теплостійкість та механічну міцність полістиролу можна підвищити шляхом армування його скляним волокном(скляне волокно просочують водяною дисперсією полістиролу, потім висушують і пресують). Армований полістиролхарактеризується підвищеною руйнівною напругою при розтягуванні та згинанні, високою ударною в'язкістю, підвищеною теплостійкістю.

Більш високу теплостійкість мають полімери заміщених стиролів.

Для покращення властивостей полістиролу його кополімеризують з іншими мономерами.

В останні роки значно збільшився обсяг виробництва ударостійкого полістиролумарки УПС(щеплений кополімер стиролу до каучуку), що має високу ударну в'язкість та інші покращені показники механічних властивостей.

Все більший розвиток отримує виробництво, що є сополімером стиролу, акрилонітрилу і бутадієну.

Прямою кополімеризацією цих трьох мономерів не вдається отримати продукт із заданими властивостями, тому, як і при отриманні ударостійкого полістиролумарки УПС, проводять щеплену кополімеризацію стиролу на полібутадієні та бутадієн-стирольному каучуку. Частка гомополімеру стиролу у загальному випуску полістирольних пластмас безперервно зменшується.

Список літератури:
Зубакова Л. Б. Твеліка А. С, Даванков А. Б. Синтетичні іонообмінні матеріали. М., Хімія, 1978. 183 с.
Салдадзе До М., Валова-Копилова Ст Д. Комплексоутворюючі іоніти (комплексити). М., Хімія, 1980. 256 с.
Казанцев Є. Я., Пахолков В. С, Кокошко 3. /О., Чупахін О. Я. Іонообмінні матеріали, їх синтез та властивості. Свердловськ. Вид. Уральського політехнічного університету, 1969. 149 з.
Самсонов Г. Ст, Тростянська Є. Би., Єлькін Г. Е. Іонний обмін. Сорбція органічних речовин. Л., Наука, 1969. 335 с.
Тулупов П. Є. Стійкість іонообмінних матеріалів. М., Хімія, 1984. 240 с. Полянський Я. Г. Каталіз іонітами. М., Хімія, 1973. 213 с.
Кассіді Г. Дж.у Кун К А. Окисно-відновні полімери. М., Хімія, 1967. 214 с. Херніг Р. Хелатоутворюючі іонообмінники. М., Світ, 1971. 279 с.
Тремійон Б. Поділ на іонообмінних смолах. М., Світ, 1967. 431 с.
Ласкорін Б. Я., Смирнова Я. М., Гантман М. Я. Іонообмінні мембрани та їх застосування. М., Держатоміздат, 1961. 162 с.
Єгоров Є. В., Новіков П. Д. Дія іонізуючих випромінювань на іонообмінні матеріали. М., Атоміздат, 1965. 398 с.
Єгоров Є. В., Макарова С. Б. Іонний обмін в радіохімії. М., Атоміздат,