Полистирол и ударопрочный полистирол - ABCD42.RU

Полистирол и ударопрочный полистирол

Что такое полистирол: свойства материала, его характеристики и преимущества

Полистирол – термопластичный полимер, с линейной структурой, продукт полимеризации стирола. Способ получения определяет физико-химические свойства полистирола и его предназначение.

  • Методы получения
    • Эмульсионный
    • Суспензионный
    • Получаемый в массе или блочный пенополистирол
  • Виды полистирола
    • Полистирол общего назначения
    • Ударопрочный полистирол
    • Экструдированный полистирол
  • Сфера применения полистирола

Методы получения

Промышленное получение полистирола базируется на химической реакции: полимеризация стирола. Три метода получения полистирола, выделяют в промышленности. Но не все из них нашли широкую признательность по тем или иным причинам.

Эмульсионный

Способ достаточно старый и не особо используемый. Синтез проходит при температуре 85-95 С. Суть его состоит в том, что стирол полимеризуется в водном растворе гидроксида натрия.

Для реакции необходимо:

  • сырье (стирол),
  • вода,
  • эмульгатор,
  • инициатор.

Раствор касторового масла заливают в специальный реактор. В него добавляют при перемешивании сырье. Для начала реакции вводится инициатор.

Мономер, свободно плавающий среди мицелл мыла, начинает полимеризоваться. После того, как полимеризация достигнет 20%, процесс переходит на стадию «самосоврершенства» и продолжается внутри полимера. С достижением 0,5% отметки по содержанию «вольного» стирола вся «каша» отправляется на стадию осаждения. Высожденный полистирол сушат.

Суспензионный

По данному способу получения синтез проходит в специальных реакторах, при постоянном перемешивании и поддержанием заданной температуры.

В дистиллированной воде с добавлением стабилизаторов эмульсии (ПВС, гидроксид магния) и инициаторов полимеризации суспензируют стирол. В процессе синтеза постепенно поднимается давление и температура. В результате взаимодействия образуется суспензия, из нее путем центрифугирования отделяют полистирол. Затем материал промывают и сушат. Данным способом главным образом получают пенополистирол.

Получаемый в массе или блочный пенополистирол

Полимеризация проходит постадийно в среде бензола. В первой стадии температура составляет 80-100 С. Во второй 100-120 С. Весь процесс непрерывно проходит в реакторах с мешалками. Процесс признается оконченным, когда степень перехода стирола в полистирол составляет 80-90% массы. Непрореагировавшее сырье возвращается в начало процесса. Полученный продукт имеет высокую степень чистоты, а процесс практически лишен отходов.

Виды полистирола

Ученые нашли возможность смешивать полистирол с другими его «стирольными собратьями»: полимерами, сополимерами. Это позволяет получать новые соединения с уникальными свойствами: высокой теплостойкостью, ударопрочностью и т.п. Наибольшим промышленным интересом пользуются блочные, привитые, статические сополимеры.

Выделяют три вида полистирола:

  • общего назначения,
  • ударопрочный,
  • экструдированный.

Рассмотрим подробнее представителя каждого вида.

Полистирол общего назначения

Полимер отличающейся повышенной хрупкостью и жесткостью. Производится по ГОСТу с помощью суспензионного и блочного способа.

Физические свойства: прозрачный материал, повышенной твердости, имеет низкое влагопоглощение, радиационную устойчивость, отличные диэлектрические свойства, но характеризуется низкой устойчивостью к ультрафиолетовому излучению.

Химические свойства: инертен к воде, действию кислот и оснований, плохо растворим в маслах и растворителях.

Применяется для изготовления бытовых товаров, пищевой упаковки, игрушек. Используется также при выпуске щитов наружной рекламы.

Ударопрочный полистирол

Продуктом взаимодействия стирола с бутадиеновым и бутадиен-стирольным каучуком является ударопрочный полистирол. Свойства полимера определяются соотношением стирол/каучук. Выделяют средне-, высоко- и сверхударопрочный материал.

Свойства данного образца по теплостойкости, твердости, диэлетрическим характеристиками схожи с собратом общего назначения. Используют в приборостроении, в мебельном производстве, в бытовой области для производства посуды, игрушек. Данный материал отличается не только высокопрочными характеристиками, но и низкой стоимостью.

Экструдированный полистирол

Полимер изготавливается методом экструзии полимеризированного стирола. С середины 20 века, с момента изобретения, экструдированный полистирол пользуется повышенной популярностью и не имеет аналогов.

Данный полистирол является универсальным утеплителем. Применяют в промышленном и гражданском строительстве.

Основные физико-химические свойства:

  • Низкая теплопроводность.
  • Химическая стойкость к агрессивным веществам.
  • Повышенная прочность.
  • Влаго-, морозостойкость.
  • Долговечность.
  • Устойчивость к биопоражениям.

Нетоксичный, безопасный для человека и животных, удобный в работе материал имеет лишь один недостаток – высокая горючесть, но со способностью к самозатуханию.

Сфера применения полистирола

Бытовая: из полистирола изготавливают канцтовары, игрушки, предметы интерьера, упаковочные материалы. Строительство: используется при изготовлении утеплителей, звукоизоляционныхплит, декоративных отделочных материалов и клеевых основ. Медицина: изготовление станций переливания крови, одноразовых инструментов.

Электротехника: применяется при изготовлении кабелей, антенн, элементов крупной бытовой техники.

Промышленность: применятся при изготовлении различных конструкций, а также турбин и агрегатов.

Полистирол – это доступный недорогой материал, с прекрасными экологично-безопасными показателями, теплоизолирующими, сверхпрочными характеристиками. Каждый его вид по-своему хорош и незаменим. В настоящее время нет аналогов данного материала. А насколько с его появление стала комфортнее и теплее жизнь человека! Теперь от громких соседей можно отгородиться специальными звукопоглощающими элементами, утеплить дом с минимальными затратами, поехать на шашлыки и взять с собой одноразовую посуду. Полимеры делают нашу жизнь лучше, единственное, что остается нам использовать и утилизировать их без вреда для окружающей природы.

Полистирол: виды, свойства и характеристики

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

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.

  • 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.

Читайте также  Принципы кредитования и сущность кредита

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%.
  • 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.

  • 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.

Недостатком является его высокая горючесть, ему присвоен класс Г4, однако он имеет способность к самозатуханию.

Отличается доступной ценой, которая варьируется в зависимости от производителя, размеров и плотности плит.

Сфера применения

Бытовая сфера. Полимер не имеет запаха и может контактировать с пищей без вреда для здоровья человека. Именно благодаря высокой экологичности и безопасности, он используется для изготовления большого количества бытовых мелочей: одноразовая посуда, упаковка и тара, детские игрушки, предметы интерьера, канцтовары.

Строительство. Материал широко применяется в строительстве для теплоизоляции, при производстве сэндвич панелей, как декоративный и отделочный материал. Из него изготавливают потолочную плитку, звукопоглощающие элементы, клеевую основу и многое другое. Кроме того, его часто используют в дорожном строительстве, возведении промышленных зданий и сооружений.

Медицина. Пластик применяется при изготовлении различного медицинского инвентаря и инструментария. В частности, в производстве систем переливания крови, одноразовых инструментов, расходных материалов, чашек Петри.

Электротехника и бытовая электроника. Хорошие диэлектрические свойства полистирола нашли применение в производстве антенн, кабелей, тонких ориентированных конденсаторных пленок. Он также применяется при изготовлении корпусов бытовой техники, холодильных установок.

Промышленность. В гражданской промышленности его используют для возведения различных конструкций, агрегатов, турбин, зданий и сооружений. Его также применяют и в военной промышленности для производства напалма и некоторых взрывчатых веществ.

Полистирол является высокотехнологичным и недорогим материалом с превосходными теплоизоляционными и звукоизоляционными свойствами. Экологическая безопасность и доступность обуславливают его широкое применение в самых разных сферах человеческой жизни. В настоящий момент полимер не имеет аналогов, которые смогли бы его заменить. Близкие к полистиролу материалы либо имеют худшие эксплуатационные свойства, либо отличаются более высокой ценой. По всей видимости, он еще долгие годы будет оставаться востребованным как на российском, так и на мировом рынке.

Полистирол – характеристики, свойства, область применения

Листовой полистирол (polystyrene) – одна из разновидностей термопластичных полимеров, образуемая путем полимеризации мономера стирола. Продукт относится к практичному и легкому пластику, используемому в строительстве, медицине, промышленной и сельскохозяйственной сфере. На сегодня он почти не имеет аналогов. Родственные ему материалы обладают более высокой ценой и худшими эксплуатационными характеристиками, поэтому изделия из полистирола еще долго будут востребованы на рынке.

Что это за материал?

В основе материала лежит бесцветная жидкость винилбензол, которая после прохождения полимеризации преобразуется в твердое стеклоподобное вещество с высокой степенью пропускания света. Производство продукта осуществляется несколькими способами:

  • Эмульсионный – чтобы получить полистирол листовой, винилбензол подвергают реакции в водном растворе щелочи при температуре около 95 °C.
  • Суспензионный – стирол смешивают со стабилизаторами эмульсии и полимеризируют под давлением с плавным поднятием температуры до 130 °С.
  • Блочный – для производства применяют схемы полной либо неполной конверсии с поэтапной полимеризацией сначала при t до 100 °С, затем – до 220 °С.

В рамках производственного процесса происходит образование прозрачных гранул, которые перерабатывают в лист полистирола посредством литья или экструзионным методом. Получаемый продукт имеет малую плотность и может пропускать до 90 % солнечных лучей.

Виды материала

В зависимости от способа изготовления и структурных особенностей материал может быть общего назначения (ПС), ударопрочным (УПМ) и экструдированным (вспененным).

Общего назначения

Обычный полистирол ГОСТ 20282-86 похож на акриловое стекло. Он отличается повышенной хрупкостью, но имеет хорошие диэлектрические свойства, устойчивость к кислотам и щелочам. Изготовление пластиковых гранул осуществляется блочным или суспензионным методом. В дальнейшем стеклоподобное вещество принято экструдировать в листовой материал следующих видов:

  • Гладкий плазгаль – светорассеивающий полистирол с небольшой прочностью и стойкостью к низким температурам (до -40 °C). Толщина листов составляет от 2 до 6 мм.
  • Рифленый плазгаль – листы толщиной 1,7–3 мм с тиснением, преломляющим потоки солнечного света. Наибольшее распространение он находит в светотехнической сфере и оформлении интерьера.

Ударопрочный

Данный тип материала производят путем полимеризации винилбензола с добавлением бутадиенового каучука. Ударопрочный полистирол характеризуется мягкоплавкостью, простотой в механической обработке и экологической чистотой. Степень его прочности зависит от объема добавляемого каучука. Так, содержание добавок в сверхударопрочном продукте составляет 10–15 %, а в материале средней прочности – не более 4,5 %.

В связи с каучуковой фазой полимер обладает низким уровнем светопропускания. Как правило, он представляет собой полистирол листовой черный глянцевый или матовые листы в различном цветовом исполнении. По твердости и диэлектрическим параметрам ударопрочный пластик имеет одинаковые значения с материалом общего назначения.

Экструдированный

Экструдированный ПС – это продукт с пористой закрытой структурой, которая значительно повышает его плотность. Изготовление термопласта осуществляется посредством нагревания гранул с пенообразованием и последующей экструзией в полистирол прозрачный листовой или рулонный. Сфера применения этого вида пластмассы охватывает теплоизоляцию фундаментов в гражданских и промышленных сооружениях, утепление полов, кровли, внутренних и наружных стен.

Близкими к вспененному продукту являются пенопласт и пенополистирол. Однако рассматриваемый полимер имеет более высокую плотность, отличается хорошей степенью светопропускания (до 90 %) и стойкостью к агрессивной среде. Экструдированный материал полистирол можно использовать в местах с повышенным уровнем влажности, поскольку он влагоустойчив и невосприимчив к грибкам.

Технические характеристики

Во многих сферах хозяйствования полистирольные листы служат отличным заменителем стекла. Будучи эффективным светорассеивателем, они могут использоваться в изготовлении декоративной подсветки или для остекления парников и теплиц. Но прежде, чем купить полистирол, характеристики и описание этого материала следует рассмотреть в первую очередь.

Физические и химические свойства

Многие свойства полимера зависят от его молекулярной массы, способа получения и других факторов. Чем выше низкомолекулярная фракция гранул, тем ниже температура размягчения и прочность полистирола. В целом полимер общего назначения имеет следующие характеристики:

  • плотность – 1,05 г/см³;
  • коэффициент преломления – 12,59;
  • стойкость на изгиб – 103 МПа;
  • теплопроводность – 0,16 Вт/м К;
  • стойкость на растяжение – 55 МПа;
  • устойчивость на удлинение – 3 %.
Читайте также  Проектирование кулачковых самоцентрирующих патронов

Габариты тех или иных разновидностей материала могут существенно различаться, поэтому выбирая полистирол, размер листа лучше уточнять у производителя. В частности, компания «Полигаль Восток» реализует гладкий плазгаль в Москве в размерах 2050х3050 мм, рифленый – 1200х1800 мм.

Пожароопасные свойства

Значение кислородного индекса ПС составляет 17–19 %, а это значит, что негорючесть – не самая сильная его сторона. Продукт является сгораемым материалом, не теряющим своих горючих качеств даже в составе железобетонного каркаса. Если при строительстве используется полистирол, характеристики и свойства листов часто привлекают внимание пожарных служб. Поэтому при реализации продукции производители придерживаются открытой позиции и уведомляют покупателей о повышенной пожарной опасности предлагаемого товара.

Вместе с тем, полимер не склонен к самовозгоранию. Его воспламенение может происходить только при контакте с открытым огнем, но при этом он способен выделять токсичные газы. Стоит отметить, что в последние годы многие производители стремятся улучшить пожаробезопасность материала и создают негорючий полистирол, используя в этих целях различные добавки (агенты антипирена) и дымопоглощающие компоненты.

Область применения

Благодаря прочностным и светопропускающим характеристикам, материал находит обширное применение в быту и хозяйственной сфере:

  • Он не имеет запаха и безопасен для человеческого здоровья, поэтому может контактировать с продуктами питания. Полистирол матовый или глянец часто применяют для производства одноразовой посуды, изготовления упаковки, детских игрушек, канцелярских товаров.
  • В строительстве полимер востребован при теплоизоляции зданий, изготовлении потолочных панелей, различных звукопоглощающих компонентов. Нередко его используют для устройства оранжерей, отделки жилых помещений или создания предметов декора.
  • Отличные диэлектрические качества материала обусловили его распространение в светотехнической сфере. Полистирол черный применяют в производстве кабеля, антенн, конденсаторной пленки.
  • Из матовых разновидностей полимера изготавливают медицинский инструментарий – системы переливания крови, шприцы, чашки Петри.
  • Такой вид продукта, как полистирол опал светорассеивающий, распространен в интерьерной и наружной рекламе, изготовлении выставочного оборудования, витрин, электротехники.

Методы обработки

Если возникла необходимость обработать полистирол, свойства этого пластика необходимо изучить с особым вниманием. Несмотря на высокую прочность, при сгибании он может резко сломаться, поэтому при сверлении под листы подкладывают деревянный брусок. Разрезание материала производится ручным инструментом или дисковой пилой. Если разрезается полистирол, толщина которого менее 2 мм, можно использовать лобзик.

Для формовки листов применяют вакуумный способ или метод нагнетания воздуха под давлением. Если планируется создание специальных покрытий, изделия подвергают металлизации или оклеивают зеркальной пленкой. Также существует возможность нанесения на полистирол прозрачный красок или печати, что особенно актуально при изготовлении рекламных конструкций.

Преимущества

По своим свойствам и эксплуатационным параметрам материал успешно конкурирует со многими другими видами термопластов. Он обладает высокой химической стойкостью и не реагирует на контакт со спиртсодержащими веществами или разбавленными кислотами. Однако нужно учитывать, что на полистирол пластик не лучшим образом воздействуют технические масла и органические растворители.

Материал отличается простотой в обработке. Он легко поддается сверлению, фрезерованию, распиливанию и другим необходимым работам. Если необходимо склеить полистирол, вес 1м2 и небольшая толщина позволяют сделать это без особых усилий. Его можно соединять при помощи полимерных составов или сваривать некоторыми видами сварки (термосваркой, ультразвуком).

Среди других преимуществ отметим:

  • термопластичность, позволяющая создавать пластиковые изделия любых форм и размеров;
  • большой выбор цветовой гаммы – opal, черный, белый, зеленый и др. (если вы планируете купить полистирол, фото готовых конструкций помогут подобрать нужный оттенок);
  • устойчивость к влажности и биологическая безопасность;
  • повышенная износостойкость и способность сохранять свои эстетические характеристики долгие годы.

В завершение нужно отметить, что полистирольные листы – это недорогой материал, который обходится гораздо дешевле многих своих аналогов. Разнообразные цвета и размеры полистирола позволяют покупателям подобрать приемлемый вариант, обеспечив существенную экономию средств на производственных или строительных работах.

Полистирол

Полистирол — пластик, получаемый путем полимеризации стирола. Он прозрачен, лишен запаха, физиологически безвреден. Немодифицированный полистирол жесткий, но довольно хрупкий, по сравнению с другими листовыми пластиками, материал, причем под воздействием ультрафиолета желтеет и становится ломким, поэтому используется в основном в помещениях. Однако, при этом, полистирол разбить сложнее, чем обычное стекло.
Полистирол в 2,5 раза легче обычного стекла (плотность 1060 кг/м3), превосходит его по теплоизоляционным свойствам и близок по прозрачности (прозрачный полистирол имеет светопропускание около 90%). Он имеет большую влагостойкость и лучшие электроизоляционные свойства, чем любой другой распространенный листовой пластик. Диапазон температур, при которых немодифицированный полистирол сохраняет свои свойства от -40 до +80 градусов С.
Главное достоинство полистирола — это один из самых дешевых пластиков.

Листовой полистирол — пластик, внешне идентичный прозрачному оргстеклу, поэтому прозрачный полистирол часто служит альтернативой оргстеклу при внутреннем остеклении помещений, изготовлении защитного остекления стендов, производстве торгового и выставочного оборудования. Эти материалы для остекления влагоустойчивы и долговечны, легки в обработке.

Наиболее широкое применение получил ударопрочный полистирол (модифицированный полистирол), представляющий собой сополимер стирола с бутадиеновым и бутадиен-стирольным каучуком, увеличивающими его прочность и вязкость. Прозрачность при этом теряется, но сам материал становится намного прочнее. Этот пластик морозостоек, влагостоек, гибок. Поэтому ударопрочный полистирол и применяется в столь разных областях — от строительства до производства игрушек, он идеально подходит для всех видов термоформования, причем без предварительной сушки.
Большим спросом пользуется белый ударопрочный полистирол с коэффициентом светопропускания около 25%, а также листовой ударопрочный полистирол толщиной 3-4 мм., с односторонним тиснением «под кожу», который получил название «шагрень», и имеющий несколько разновидностей текстур. Яркий пример — крепость «Чудоград» в столичном парке им. Горького. Она облицована листами полистирола, отформованными «под камень».Полистирол «шагрень» также применяется при изготовлении аквариумов (самый «модный» материал для крышек и подставок).

Полистирол легок в обработке, склеивается, окрашивается, имеет хорошее сцепление с виниловыми пленками, отлично формуется. Недостатками материала можно считать его горючесть и то, что при наружном применении он со временем выцветает.
Качество и цена полистирола очень сильно зависят от производителей. Отечественное производство обеспечивает более дешевым материалом, но ассортимент несколько ограничен. Импортные производители предлагают расширенный ассортимент, но цена на полистирол будет выше. В ЗАО «Оргстекло» Вы можете купить российский полистирол и листовой полистирол производства Metzeler Plastics, Германия.

Другим сополимером стирола является АБС-пластик (Акрилонитрилбутадиенстирол), получивший свое название по заглавным буквам наименований мономеров, из которых он состоит. АБС-пластик, непрозрачный материал, обычно темного или черного цвета, обладает высокой жесткостью, стойкостью к ударным нагрузкам, в том числе при достаточно низких температурах, высокой стойкостью к воздействию масел и жиров, отлично формуется. Благодаря своим свойствам АБС-пластик сегодня широко используется, например, при изготовлении передних панелей автомобилей, кейсов. По прочности, теплостойкости и жесткости листовой пластик АБС превосходит ударопрочный полистирол.

Полистирол ударопрочный российского производства,УПС, УПМ, Светорассеивающий (60%,65%,83%), рифленый (ПСМ, ПСС), с тиснением «манка», «шагрень». АБС пластик, экструдированные листы черного цвета с тиснением «манка», «шагрень».


Полистирол листовой, ударопрочный, марки Metzoplast®, производства компании Metzeler Plastics (Германия).Фреоностойкий полистирол для холодильного оборудования.

Полистирол: виды и свойства

Общая информация

Физико-механические и диэлектрические свойства полистирола зависят от способа его получения, молекулярной массы, полидисперсности и ряда других факторов. С увеличением содержания низкомолекулярной фракции снижаются механическая прочность и температура размягчения полимера; наличие высокомолекулярных фракций затрудняет переработку полистирола в изделия. Нагревание полистирола, особенно выше температура стеклования (Тс полистирола 78-85 оС ), приводит к снижению почти всех его механических характеристик, в том числе разрушающего напряжения при растяжении.

Полистирол имеет следующие недостатки:

  • склонность к старению,
  • невысокая теплостойкость,
  • максимальная рабочая температура (70 – 75 о С),
  • повышенная хрупкость.

Это ограничивают его применение в изделиях, которые подвергаются ударным нагрузкам при эксплуатации. При сгибании полоски полистирола легко гнется, потом резко ломается с характерным треском. На изломе наблюдается мелкозернистая структура.

Горит ярким, сильно коптящим пламенем [хлопья копоти тонкими паутинками взмывают вверх!]. Запах сладковатый, цветочный. Плотность полистирола: от 1,05 до 1,08 г/см. куб. [тонет в воде!].

Читайте также  Педагогическая теория Н.К.Крупской

Полистирол является сильно горючим материалом. Значение кислородного индекса составляет 17-19% кислорода, что говорит о том, что полистирол поддерживает устойчивое горение на воздухе, в котором содержится 21% кислорода. По американскому стандарту UL-94, полистиролимеет высокий класс горючести UL-94 HB.

Полимер перерабатывают литьем под давлением и экструзией при 190-230 °С. Применяют как конструкционный, электроизоляционный (пленки, нити и др.) и декоративно-отделочный материал в приборо-и машиностроении, радио- и электротехнике (напр., корпуса и панели приборов), для изготовления изделий ширпотреба (посуда, авторучки, игрушки, осветит. арматура и др.).

Для получения материалов, обладающих более высокими теплостойкостью и ударной прочностью, чем полистирол, используют смеси последнего с др. полимерами и сополимеры стирола, из к-рых наиб. пром. значение имеют блок- и привитые сополимеры, так называемые ударопрочные материалы (см. Полистирол ударопрочный), а также статистические сополимеры стирола с акрилонитрилом (АБС-пластик), акрилатами и мета-крилатами, а-метилстиролом и малеиновым ангидридом. Статистич. сополимеры с виниловыми мономерами получают по той же технологии, что и полистирол,-чаще всего суспензионной или эмульсионной сополимеризацией.

Повышение теплостойкости и снижение хрупкости достигаются при получении сополимеров стирола с каучуками (ударопрочный полистирол). Этот процесс иначе называется модификацией материала.

В зависимости от способа получения сополимеры могут иметь линейную (блок- сополимеры) или разветвлённую (привитые сополимеры) структуру макромолекул.

Полистирол общего назначения

Другие обозначения: PS, PS-GP, GPPS. Прозрачные неокрашенные марки иногда обозначают: Сrystal PS или XPS.

Прозрачный жесткий хрупкий аморфный материал. Максимальная температура эксплуатации: 75 – 80 о С (отдельные марки работают при температурах до 105 о С). Температура стеклования: 80 – 113 о С. Температура хрупкости: -60 -70 о С. Имеет высокую твердость. При старении наблюдается большое падение прочности. Эксплуатационные свойства:

  • имеет низкое влагопоглощение,
  • высокие диэлектрические свойства,
  • радиационно стоек.
  • не стоек к УФ-излучению (устойчивость к УФ-излучению повышается при введении специальных добавок).

Полистирол общего назначения устойчив к воде, разбавленным кислотам, щелочам, спиртам. Не стоек к органическим растворителям, техническим маслам. Полистирол общего назначения – прозрачный, хорошо окрашиваемый, легко перерабатываемый материал, представляющий собой продукт полимеризации стирола в массе или в суспензии, или в эмульсии, и предназначенный для изготовления изделий различными методами термоформования и литья под давлением.

При производстве полистирола общего назначения основными являются способы суспензионной полимеризации и полимеризации в массе. Эмульсионную полимеризацию применяют в сравнительно небольшом масштабе.Продукт выпускается в виде стабилизированных гранул в окрашенном или неокрашенном виде с содержанием остаточного мономера в соответствии с требованиями Европейских стандартов.

Полистирол общего назначения, получаемый непрерывной полимеризацией в массе по ряду качественных показателей (прозрачность, теплостойкость, диэлектрические свойства) превосходит аналогичный продукт, полученный суспензионной полимеризацией. Полистирол общего назначения допущен Министерством здравоохранения РФ для изготовления изделий, контактирующий с пищевыми продуктами (тара, упаковка), а также детских игрушек.

Ударопрочный полистирол

Непрозрачный бесцветный материал, продукт привитой сополимеризации стирола с бутадиеновым или бутадиен-стирольным каучуком, имеющий двухфазную структуру. Непрерывная фаза (матрица) образована полистиролом. Дискретная фаза (микрогель) – частицами каучука овальной формы с размерами 2-5 мкм. Каучуковые частицы окружены тонкой пленкой привитого сополимера стирола на каучуке, а внутри частиц содержится также окклюдированный полистирол, в результате чего увеличивается эффективный объем каучуковой фазы. От объема последней во многом зависят свойства ударопрочного полистирола. Ударопрочный полистирол выпускается стабилизированным, в виде белых гранул. Основные методы переработки – литье под давлением и экструзия листа с последующим пневмо- или вакуумформованием.

Он имеет двухфазную структуру: непрерывная фаза (матрица) образована полистиролом., дискретная (микрогель) – овальной формы частицами размером 1 – 5 мкм, окруженными тонкой пленкой привитого сополимера стирола – каучук; внутри частиц содержится окклюдированный полистирол. Материал обладает свойствами термопласта и сохраняет свою структуру в расплаве; при переработке частицы дискретной фазы (микрогеля) ориентируются в направлении приложения напряжения сдвига. Обычно содержание каучука в пересчете на исходную смесь составляет от 3 до 12%. В результате прививки полистирольных цепей на каучук и окклюзии при образовании микрогеля объем дискретной фазы в готовом материале возрастает в 3 – 4 раза по сравнению с объемом каучука и составляет 10 – 40% от общего объема. Свойства готового материала во многом определяются именно объемом микрогеля.
При температурах выше 230 град.Ц.и больших напряжениях сдвига частицы микрогеля могут быть разрушены; при этом механические свойства ударопрочного полистирола резко ухудшаются.
При одинаковом содержании каучука ударная прочность ударопрочного полистирола в 5-10 раз выше, чем смеси полистирола с каучуком. Это обусловлено большей однородностью дискретной фазы, увеличением ее объема в результате окклюзии П. Привитой сополимер С.- каучук действует как эффективный стабилизатор твердой эмульсии полимер – полимер (к-рую представляет собой готовый продукт), повышая адгезию микрогеля к матричному П.
При одинаковом содержании исходного каучука объем микрогеля в ударопрочном полистироле можно изменять, варьируя условия получения материала. При увеличении содержания микрогеля ударная вязкость и относительное удлинение достигают максимума (при содержании 20 – 30%), прочность при растяжении снижается, модуль упругости возрастает.

Основные виды ударопрочного полистирола

В зависимости от содержания стирола и каучука в сополимере или смеси получают материалы с различной стойкостью к ударным нагрузкам. Можно выделить три основных вида УПС:

  • Сверхударопрочный полистирол (10-15% каучука, SHIPS – Super High Impact Polystyrene);
  • ударопрочный полистирол или полистирол высокой ударной прочности (92,5-91% стирола и 7,5-9% каучука, HIPS – High Impact Polystyrene);
  • полистирол средней ударной прочности (96,5-95% стирола и 3,5-4,5% каучука, MIPS – Middle Impact Polystyrene).

Полистирол ударопрочный по модулю упругости, теплостойкости, твердости, диэлектрическим, реологическим и другим свойствам мало отличается от полистирола общего назначения.

Атмосферостойкость повышают, заменяя бутадиеновый каучук на акрилатный или этилен-пропиленовый. Используя в качестве матрицы тройные сополимеры стирола с акрилатами и уменьшая размер частиц каучуковой фазы, получают оптически прозрачный полистирол ударопрочный.

Полистирол ударопрочный перерабатывают литьем под давлением при 190-230 °С и т-ре литьевых форм 50-60 °С и экструзией при 130-190 °С. Экструзией производят также в небольших кол-вах пленки и нити. Используют как конструкц. материал вместо дерева и металлов для изготовления корпусов приборов и аппаратов, объемных деталей бытовых и пром. холодильников, емкостей, бутылей, посуды разового пользования, мебели, конторского оборудования, игрушек, осветит. приборов и арматуры к ним, чемоданов, авторучек и т.п. Это один из самых дешевых и доступных пластиков.

Правильнее было бы называть ударопрочный полистирол сополимером, т.к. он является привитым сополимером стирола с каучуками, чаще всего с полибутадиеном или бутадиен-стирольными, а также смеси этих сополимеров с полистиролом общего назначения и другими сополимерами.

Кстати, эту путаницу в терминологии взяли на вооружение таможенные службы, т.к. таможенная пошлина на полистирол и сополимеры различна.

Структурно УПС представляет собой трёхфазную систему, состоящую из полистирола, гель-фракции привитого сополимера и каучука с привитым стиролом в виде частиц размером до 1-5 мкм, равномерно распределённых по всему объёму УПС. Несмотря на низкую молекулярную массу матричного полистирола (70-100 тыс.), присутствие каучука существенно замедляет рост микротрещин при ударных нагрузках, что и повышает прочность материала.

Ударопрочный полистирол производится методом непрерывной полимеризации в массе. Продукт выпускается в виде стабилизированных гранул в окрашенном и неокрашенном виде и представляет собой сополимер стирола с полибутадиеном. Применяемая технология получения ударопрочного полистирола обеспечивает высокую однородность материала, отсутствие включений гель-образований и низкое содержание остаточного мономера в соответствии с требованиями Европейских стандартов.

Ударопрочный полистирол допущен Министерством здравоохранения РФ для изготовления изделий, контактирующих с пищевыми продуктами (тара, упаковка). УПС получают привитой сополимеризацией стирола с полибутадиеновыми или бутадиенстирольными каучуками. Структурно УПС представляет собой трехфазную систему, состоящую из полистирола, гельфракции привитого сополимера и каучука с привитым стиролом в виде частиц размером до 1-5 мкм, равномерно распределенных по объему УПС. Несмотря на низкую ММ матричного ПС (ММ = 70-100 тыс.), присутствие каучука существенно замедляет рост микротрещин, что и повышает прочность материала.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: