Полістирол - продукт полімеризації стиролу (вінілбензола) відноситься до полімерів класу термопластів. Має хімічну формулу виду: [-СН2-СН (С6Н5) -] n-
Фенільного групи перешкоджають впорядкованого розташування макромолекул та формування кристалічних утворень. Це
жорсткий, крихкий, аморфний полімер з високим ступенем оптичного
світлопропускання, невисокою механічною міцністю, випускається у вигляді
прозорих гранул циліндричної форми. Полістирол має низьку щільність (1060 кг / м ³), термічну стійкість (до 105 ° С), усадка при литтєвий переробки 0,4-0,8%. Полістирол володіє відмінними діелектричними властивостями і непоганий морозостійкістю (до -40 ° C). Має невисоку хімічну стійкість (крім розбавлених кислот, спиртів і лугів). Для
поліпшення властивостей полістиролу його модифікують шляхом змішування з
різними полімерами - піддають зшивання, таким чином отримуючи
сополімери стиролу.
Широке
застосування полістиролу (ПС) і пластиків на його основі базується на
його невисокої вартості, простоті переробки і величезному асортименті
різних марок. Найбільш
широке застосування (понад 60% виробництва полістирольних пластиків)
отримали удароміцні полістироли, що представляють собою сополімери
стиролу з бутадієновий і бутадієн-стирольним каучуком. В даний час створені й інші численні модифікації сополімерів стиролу.
У світі використовуються такі стандартні абревіатури:
PS - polystyrene, полістирол (ПС) GPPS
- general purpose polystyrene (полістирол загального призначення,
неударопрочний, блоковий, іноді званий «кристалічним», ПСЕ, ПСС або ПСМ
маркування залежить від способу отримання) MIPS - medium-impact polystyrene (середньої удароміцності) HIPS - high-impact polystyrene (ударостійкий, УПС, ПСС) EPS - expandable polystyrene (полістирол, що спінюється, ПСВ) Абревіатура MIPS використовується порівняно рідко.
Сополімери стиролу
ABS - Акрилонітрил-бутадієн-стирольний сополімер (АБС-пластик, АБС сополімер) ACS - Акрилонітрил-хлоретілом-стіроловий сополімер (АГС сополімер) AES, A / EPDM / S - Сополимер акрилонітрилу, СКЕПТ і стиролу (АЕС сополімер) ASA - Сополимер акрилового ефіру, стиролу і акрилонітрилу (АСА-сополімер) ASR - Ударостійкий сополімер стиролу (Advanced Styrene Resine)) MABS, M-ABS - Сополимер метилметакрилату, акрилонітрилу, бутадієну й стиролу, прозорий АБС MBS - метилметакрилат бутадієн стірольний сополімер (МБС сополімер) MS, SMMA - Сополимер метилметакрилату і стиролу (МС) MSN - Сополимер метилметакрилату, стиролу і акрилонітрилу (МСН) SAM - Сополимер стиролу і метилстиролом (САМ) SAN, - AS - Сополимер стиролу і акрилонітрилу (САН, СН) SMA, S / MA - Стирол малеїнової ангідридних сополімер.
Сополімери стиролу - термопластичні еластомери
ESI - Етилен-стірольний інтерполімер SB, S / B - Стирол-бутадієновий сополімер SBS, S / B / S - Стирол-бутадієн-стирольний сополімер SEBS, SE / BS - Стирол-етилен-бутилен-стірольний сополімер SEEPS, SEE / PS - Стирол-этилен-этилен/пропилен- стірольний сополімер SEP - Стирол-етилен-пропіленовий сополімер SEPS, SE / PS - Стирол-етилен-пропілен-стірольний сополімер SIS - Стирол-ізопрен-стірольний сополімер
Отримання
Промислове виробництво полістиролу засноване на радикальної полімеризації стиролу. Розрізняють 3 основних способу його отримання: Емульсійний (ПСЕ) Найбільш застарілий метод отримання, не отримав широкого застосування у виробництві. Емульсійний
полістирол отримують в результаті реакції полімеризації стиролу у
водному розчині лужних речовин при температурі 85-95 ° C. Для цього методу потрібні: стирол, вода, емульгатор і ініціатор полімеризації. Стирол попередньо очищають від інгібіторів: требут-пірокатехіна або гідрохінону. Як ініціаторів реакції застосовують водорозчинні сполуки, двоокис водню або персульфат калію. Як емульгаторів застосовують солі жирних кислот, лугу (мило), солі сульфокислот. Реактор
наповнюють водним розчином касторової олії і ретельного перемішуючи
вводять стирол та ініціатори полімеризації, після чого отримана суміш
нагрівається до 85-95 ° C. Мономер, розчинений в міцелах мила, починає полимеризоваться, вступаючи з крапель емульсії. В результаті чого утворюються полімер-мономерні частинки. На
стадії 20% полімеризації міцелярної мило витрачається на освіту
адсорбованих шарів і процес далі протікає всередині частинок полімеру. Процес закінчується, коли вміст вільного стиролу стане менше 0,5%. Далі
емульсія транспортується з реактора на стадію осадження з метою
подальшого зниження залишкового мономера, для цього емульсію коагулюють
розчином кухонної солі і сушать, отримуючи порошкоподібну масу з
розмірами частинок до 0,1 мм. Залишки
лужних речовин впливають на якість отриманого матеріалу, оскільки
повністю усунути сторонні домішки неможливо, а їх наявність надає
полімеру жовтуватий відтінок. Даним методом можна отримувати полістирол з найбільшою молекулярною масою. Полістирол
отримується за цим методом має абревіатуру - ПСЕ, яка періодично
зустрічається в технічній документації та старих підручниках з
полімерних матеріалів. Суспензійний (ПСС) Суспензійний метод полімеризації проводиться з періодичної схемі в реакторах з мішалкою і тепловідводної сорочкою. Стирол
готують, суспендіруя його в хімічно чистій воді за допомогою
застосування стабілізаторів емульсії (полівінілового спирту,
поліметакрилат натрію, гідроксиду магнію) та ініціаторів полімеризації. Процес полімеризації проводиться при поступовому підвищенні температури (до 130 ° С) під тиском. Результатом є - отримання суспензії з якої полістирол виділяють шляхом центрифугування, потім його промивають і сушать. Даний метод отримання полістиролу також є застарілим і найбільш придатний для отримання та кополімерів стиролу. Даний метод в основному застосовується у виробництві пінополістиролу. Блоковий або отримується в масі (ПСМ) Розрізняють дві схеми виробництва: повної та неповної конверсії. Термічна
полімеризацією в масі по безперервній схемі являє собою систему
послідовно з'єднаних 2-3 колонних апарату-реактора з мішалками. Полімеризацію проводять постадійно в середовищі бензолу - спочатку при температурі 80-100 ° С, а потім стадією 100-220 ° С. Реакція
припиняється при ступеня перетворення стиролу в полістирол до 80-90%
маси (при методі неповної конверсії ступінь полімеризації доводять до
50-60%). Прореагували
стирол-мономер видаляють з розплаву полістиролу вакуумированием,
знижуючи вміст залишкового стиролу в полістиролі до 0,01-0,05%, не
прореагували мономер повертається на полімеризацію. Полістирол, отриманий блоковим методом відрізняється високою чистотою і стабільністю параметрів. Дана технологія найбільш ефективна і практично не має відходів.
Застосування
Стаканчик для йогурту з ударостійкого полістиролу Основні методи переробки: екструзія, лиття під тиском. Діапазон температур переробки лежить в межах 190-240 ° С. З
полістиролів виробляють найширшу гаму виробів, які в першу чергу
застосовуються в побутовій сфері діяльності людини (одноразовий посуд,
упаковка, дитячі іграшки тощо), а також будівельної індустрії
(теплоізоляційні плити, незнімна опалубка, сандвіч панелі), облицювальні
й декоративні матеріали
(стельовий багет, стельова декоративна плитка, полістирольні
звукопоглинальні елементи, клейові основи, полімерні концентрати),
медичний напрям (частини систем переливання крові, чашки Петрі,
допоміжні одноразові інструменти). Полістирол,
що спінюється після високотемпературної обробки водою або парою може
використовуватися в якості фільтруючого матеріалу (фільтруючої насадки) в
колонних фільтрах при водопідготовці і очищенні стічних вод. Високі
електротехнічні показники полістиролу в області надвисоких частот
дозволяють застосовувати його у виробництві: діелектричних антен, опор
коаксіальних кабелів. Можуть
бути отримані тонкі плівки (до 100 мкм), а в суміші з со-полімерами
(стирол-бутадієн-стирол) до 20 мкм, які також успішно застосовуються в
пакувальній та кондитерської індустрії, а також виробництві
конденсаторів.
Ударостійкий
полістирол і його модифікації отримали широке застосування у сфері
побутової техніки та електроніки (корпусні елементи побутових приладів).
Полістирол - продукт полімеризації стиролу (вінілбензола) відноситься до полімерів класу термопластів.