Способ получения полистирола формула

Полистирол

ПС и сополимеры стирола

Полистирол (ПС, PS, polystyrene) – это твердый, аморфный полимерный материал, получающийся путем полимеризации стирола и относящийся к категории термопластов. Полистирол бывает общего назначения (ПСОН, GPPS), ударопрочный, вспенивающийся, а также разработано большое количество прочих сополимеров стирола. Ударопрочный ПС (УПС, УПМ) является блоксополимером стирола и каучука. Полимер в чистом виде достаточно хрупок, нуждается в модификаторе ударной вязкости или других аддитивах.

Ударопрочный полистирол за счет включений каучуковых мономерных звеньев обладает большей гибкостью и ударной вязкостью. При этом он имеет более низкую прочность на растяжение и термостойкость, чем ПС общего назначения. Также каучуковые звенья в УПС снижают его хрупкость и ухудшают оптические свойства материала. Такой сополимер отлично подходит для получения листов с дальнейшим термоформованием продуктов.

Вспенивающиеся полистиролы (ПСВ) – группа материалов, в состав которых включены специальные вспенивающие агенты, они применяются для изготовления пенопластовых изделий. ПСВ имеют отличные теплоизоляционные характеристики, минимальный удельный вес и используются для производства упаковки и отделочных строительных материалов.

Полистиролы в России производят ОАО «Нижнекамскнефтехим», ООО «Газпром нефтехим Салават», ООО «Стайровит» (Группа «Пеноплэкс»), и СИБУР (выпускает ПСВ).

Как следует из названия полимера, полистирол получают путем полимеризации стирола или фенилэтилена, представляющим собой жидкое вещество, имеющее резкий запах. Синтез проходит в массе в присутствии катализатора. Схематически реакция полимеризации стирола показана на рис.1. Обычно ПС выпускают в форме гранул от 2 до 5 мм в диаметре, расфасованных в мешки по 25 кг.

ПС при нормальных условиях выглядит как аморфное стекловидное вещество. Примерно при 80 градусах С пластик становится высокоэластичным, при 239 градусах С плавится. Ниже приведены основные свойства ПС общего назначения (GPPS).

— плотность около 1060 кг/куб.м;

— минимальная температура эксплуатации -40°С;

— максимальная температура эксплуатации +75 °С;

— невысокий коэффициент термического расширения;

— хорошая водостойкость и химстойкость, в том числе к кислотам и щелочам;

— хорошая стойкость к радиации;

— слабая стойкость к ультрафиолетовым лучам;

— сильные электроизоляционные свойства;

— экологически чистый, некоторые марки имеют пищевой допуск.

Разновидности стирольных пластиков

Помимо ПСОН промышленность производит большое количество других модификаций стирола и его сополимеров с другими мономерами. Рассмотрим наиболее часто применяющиеся из них.

2. Гомополимер

GPPS — полистирол аморфного типа общего назначения.

SPS — кристаллизующийся синдиотактический ПС.

ПС высокой ударной прочности, УПС

Переработка

Полистирол и сополимеры являются одной из самых крупнотоннажных групп полимеров, производимых в мире. Технология их переработки, как правило, не представляет большого труда. Полимеры стирольной группы могут перерабатываться всеми основными методами. Причем хуже всех поддается переработке именно самый простой ПСОН ввиду своей хрупкости, ломкости и склонности к растрескиванию при любых напряжениях (в том числе внутренних). Это связано с тем, что линейная усадка ПС при переработке может достигать трех процентов, тогда как относительная деформация до разрушения обычно меньше этого значения. Сополимеры стирола перерабатываются без каких-либо проблем.

Полистирольные листы и плиты (в том числе из вспененного ПС или EPS) получают методом экструзии на плоскощелевых экструзионных линиях, это касается и вспененного ПС. Зачастую, лист не является самостоятельным изделием и отправляется на дальнейшую переработку методом пневмо- или вакуумформования (термоформования) в упаковочные продукты или одноразовую посуду. Термоформование производится либо на специальных машинах периодического действия, либо на автоматических термоформовочных линиях высокой производительности.

Рис.2. Виды вспененного материала EPS

Литьем под давлением из ПС производят товары для дома, кухни (масленки, хлебницы, баночки для хранения сыпучих и т.п.), автомобильные и строительные изделия и т.д. Для переработки полистирольных пластиков литьем нет необходимости в специальном оборудовании. Можно применять стандартные термопластавтоматы и использовать любые разновидности форм, в том числе горячеканальные, запорные, многокомпонентные и т.п. Важно иметь ввиду, что литьевые уклоны для ПСОН желательно проектировать больше, чем для других термопластов (не менее 2 градусов). Это связано с описанной выше совсем небольшой относительной деформацией при разрушении. Кроме того, отливку в форме нельзя сильно охлаждать, желательно извлекать изделие как можно более горячим.

Для окраски изделий из ПС в массе существуют специальные суперконцентраты пигментов на основе полистирола. Также при малом процентном вводе и невысоких требованиях к прозрачности, полистирольные изделия можно окрашивать СКП на основе полиолефинов.

Вспенивающийся ПС (не путать со вспененным) перерабатывается на специальных машинах, где вспенивание происходит при помощи горячего пара. Таким образом выпускают защитную пенопластовую упаковку и строительные отделочные плитки, профили, панели.

Применение

Уникальные свойства ПС и пластиков полистирольной группы, вариативность их свойств, относительная простота и доступность привели к тому, что стирольные полимеры стали очень популярны в различных областях применений. Их используют в том числе:

В домашнем хозяйстве, прежде всего на кухне. ПС применяется для производства многочисленной недорогой кухонной утвари и посуды, например всем известных недорогих пластиковых кружек с печатью. Практически все изделия с высокой степенью прозрачности и твердости в наших домах изготовлены из полистиролов, таких как САН и т.п. ПС – безусловный лидер по выпуску посуды и столовых приборов однократного применения, которые, однако, переживают не лучшие времена и подвергаются ограничениям и запрету во многих странах.

Рис.3. Хлебница – классическое ПС изделие для кухни

Для строительной индустрии из полистирола и его производных выпускают теплоизолирующие и мембранные материалы, сэндвич-панели, отделочные материалы, остекление, звукоизоляцию, клеи и краски и т.п. Полистирол в форме прозрачных или цветных листов применяют внутри зданий и даже снаружи вместо неорганического стекла, для изготовления вывесок, душевых, теплиц, перегородок, дверей.

В медицине из ПС состоят корпуса медоборудования, посуда, компоненты одноразовых изделий и т.д.

В светотехнике из полистиролов изготавливают рассеиватели недорогих светильников. Особенно это направление обрело популярность в последние годы ввиду распространения светодиодов, которые не нагревают светильник так сильно, как лампы накаливания.

В электротехнике ПС используют для производства фильтров, элементов электроизоляции, и других деталей.

Широчайшее значение материал имеет в упаковке. ПС пленка в огромных количествах применяется для изготовления контейнеров, лотков (используется также вспененный полистирол), коррексов и проч. Кроме того ПС используют наряду с ПВХ для выпуска все более популярной блистерной упаковки.

Кроме того, полистирол используют для производства пластиковых карт, канцтоваров, детских товаров, корпусных деталей, сантехнических компонентов, в дизайне и рекламной индустрии и т.д.

Экология и вторичная переработка

Полистирол безопасен для здоровья человека и живых организмов. Однако, мономер, из которого получается пластик – стирол вещество достаточно опасное. В случае деструкции ПС (например, при горении или даже при переработке) он может выделяться вкупе с некоторыми другими ядами. Нужно иметь этот факт в виду, и принимать меры против возгорания в помещениях, отделанных полистиролом.

Вторичная переработка ПС аналогична переработке других полимеров. Полистирольные изделия собирают, моют, сушат, а затем регранулируют на грануляторах экструзионного типа. Проблему составляет отделить стирольные пластики от других полимеров похожего внешнего вида и плотности. Также дело портит большое разнообразие самих сополимеров стирола и небольшой объем применения каждого из них по сравнению с общей массой полимеров.

Объявления о покупке и продаже оборудования можно посмотреть на

Обсудить достоинства марок полимеров и их свойства можно на

Зарегистрировать свою компанию в Каталоге предприятий

Источник

Полистирол: формула, свойства, получение, применение

Основные свойства полистирольных пластиков

Свойства полистирола	ПС	УПС	АБС	МСН
Плотность, кг/м3	1050	1060	1040	1040
Температура плавления, 0С	190-230	190-230	210-240	205-220
Разрушающее напряжение, МПа, при:
Растяжении	35-40	27-56	36-60	90-100
Изгибе	55-70	55-60	50-87	—
Сжатии	80-100	—	46-80	—
Относительное удлинение при разрыве, %	1,0-1,5	1,0-2,0	1,0-3,0	—
Ударная вязкость, кДж/м2	12-20	40-50	80-100	11-18
Твердость по Бринеллю, МПа	150	110	100	170
Теплостойкость по Мартенсу, 0С	60-70	65	86-98	70-72
Диэлектическая проницаемость при 106 Гц	2,5	2,7	2,4-5,0	2,9
Тангенс угла диэлектрических потерб при 106 Гц, х104	2-4	4-8	300	1,8
Удельное объемное электрическое сопротивление, Ом∙м	1015	5∙1013	5∙1013	4∙1014
Электрическая мощность, МВ/м	25-40	—	12-15	24

АБС — пластик является продуктом привитой сополимеризации трех мономеров — акрилонитрила, бутадиена и стирола, причем статический сополимер стирола и акрилонитрила образует жесткую матрицу, в которой распределены частицы каучука размером до 1 мкм. Повышение ударной прочности сопровождается сохранением на высоком уровне основных физико-механических и теплофизических свойств (табл. 1). АБС непрозрачен. Выпускается стабилизированным в виде порошка и гранул. Применяется для изготовления изделий технического назначения. В марке АБС первые две цифры означают величину ударной вязкости по Изоду, следующие две — ПТР (показатель текучести расплава), буква в конце марки указывает на метод переработки или на особые свойства. Например, АБС-0809Т характеризуется ударной вязкость — 8 кДж/м2 , ПТР — 9г/10 мин, повышенной теплостойкостью (Т). В промышленности используются сополимеры стинола с акрилонитрилом (САН), стинола с метилиетакрилатом (МС) и стинола с метиметакрилатом и акрилонитрилом (МСН). Полистирол перерабатывается всеми известными способами.

Технология производства

Литье полистирола под давлением имеет свои особенности. Предварительно масса нагревается до вязко-тягучего состояния, а после этого под давлением выдавливается посредством использования плунжера или шнека. Предварительная пластикация полимера обеспечивает равномерный нагрев материала, снижая вероятность изготовления бракованных деталей. После того, как давление перестаёт оказываться, температура полимера имеет тенденцию к постепенному снижению. На финальном этапе производства детали изымаются из формы и упаковываются для дальнейшей доставки в пункт назначения, отмеченный заказчиком.

Размеры и конструкция литьевой формы определяются задачей, поставленной на первоначальном этапе литья. Возможен вариант создания индивидуальной формы. Однако этому должны обязательно предшествовать проектировочные работы.

выполняет качественное литье из полистирола с 1997 года. Штатные сотрудники фирмы имеют богатый практический опыт разрешения задач любой сложности. Все продукция, представленная на сайте, отличается высоким качеством.

Ведущий специалист +7

Калькулятор стоимости изготовления

Стоимость 709 руб

Вы так же можете отправить нам письмо с черетежом эксизом для получения точной цены и сроков

Механические свойства полистирола

Полистирол	Разрушающее напряжение , МПа при:			Е, ГПа
	растяжении	изгибе	сжатии
ПС	95	60	70	1,2

Эмульсионный (ПСЭ)

Это самый старый метод синтеза, который так и не получил широкого промышленного применения. Эмульсионный полистирол получают в процессе полимеризации стирола в водных растворах щелочей при температуре 85-95 °С. Для этой реакции необходимы такие вещества: вода, стирол, эмульгатор и инициатор процесса полимеризации. Стирол предварительно избавляют от ингибиторов (гидрохинона и трибутил-пирокатехина). Инициаторами реакции выступают водорастворимые соединения. Как правило, это персульфат калия или двуокись водорода. В качестве эмульгаторов применяют щелочи, соли сульфокислот и соли жирных кислот.

Процесс происходит следующим образом. В реактор наливают водный раствор касторового масла и при тщательном перемешивании вводят стирол вместе с инициаторами полимеризации. Полученную смесь греют до 85-95 градусов. Растворенный в мицеллах мыла мономер, поступая из капель эмульсии, начинает полимеризоваться. Так получаются полимер-мономерные частицы. На протяжении 20 % времени реакции мицеллярное мыло идет на образование слоев адсорбции. Далее процесс идет внутри частиц полимера. Реакция завершается, когда содержание стирола в смеси будет составлять примерно 0,5 %.

Далее эмульсия поступает на стадию осаждения, позволяющую снизить содержание остаточного мономера. С этой целью ее коагулируют раствором соли (поваренной) и высушивают. В результате получается порошкообразная масса с размером частиц до 0,1 мм. Остаток щелочи сказывается на качестве получаемого материала. Устранить примеси полностью невозможно, а их наличие обуславливает желтоватый оттенок полимера. Этот метод позволяет получить продукт полимеризации стирола с наибольшей молекулярной массой. Получаемое таким способом вещество имеет обозначение ПСЭ, которое периодически можно встретить в технических документах и старых учебниках по полимерам.

Механическая стойкость полистиролов к кислотам и растворителям:

Полистирол

Н2SO4

20-60%

HNO3 50% HCl до 37% Ацетон Этанол Бензол Фенол ПС 3 2 3 1; 2 3 1-3 — УПС 3 2 3 1; 2 3 1 — АБС 3 2 3 — — — —

Блочный (ПСМ)

Получение полистирола общего назначения в рамках этого метода можно проводить по двум схемам: полной и неполной конверсии. Термическая полимеризация по непрерывной схеме осуществляется на системе, состоящей из 2-3 последовательно соединенных колонных аппаратов-реакторов, каждый из которых оборудован мешалкой. Реакцию проводят постадийно, увеличивая температуру с 80 до 220 °С. Когда степень превращения стирола доходит до 80-90 %, процесс прекращается. При методе неполной конверсии степень полимеризации достигает 50-60 %. Остатки непрореагировавшего стирола-мономера удаляют из расплава путем вакуумирования, доводя его содержание до 0,01-0,05 %. Полученный блочным методом полистирол отличается высокой стабильностью и чистотой. Эта технология является наиболее эффективной, в том числе и потому, что практически не имеет отходов.

Теплофизические свойства полистиролов:

Полистирол	Теплопроводность, λ, Вт/(м*К)	Теплоемкость, с, кДж/(кг*К)	Температуропроводность, a*107, м2/с	Средний КЛР (β*105),К-1
ПС	0,09-0,14	1,16-1,3	0,94	6-7
АБС	0,12	1,24	0,9	8-10

Применение

Стаканчик для йогурта из ударопрочного полистирола
Выпускается в виде прозрачных гранул цилиндрической формы, которые перерабатываются в готовые изделия литьем под давлением либо экструзией при 190—230 °С. Широкое применение полистирола (ПС) и пластиков базируется на его невысокой стоимости, простоте переработки и огромном ассортименте различных марок.

Наиболее широкое применение (более 60 % производства полистирольных пластиков) получили ударопрочные полистиролы, представляющие собой сополимеры стирола с бутадиеновым и бутадиен-стирольным каучуком. В настоящее время созданы и другие многочисленные модификации сополимеров стирола.

Из полистиролов производят широчайшую гамму изделий, которые в первую очередь применяются в бытовой сфере деятельности человека (одноразовая посуда, упаковка, детские игрушки и т. д.), а также строительной индустрии (теплоизоляционные плиты, несъемная опалубка, сэндвич панели), облицовочные и декоративные материалы (потолочный багет, потолочная плитка, полистирольные звукопоглощающие элементы, клеевые основы, полимерные концентраты), медицинское направление (части систем переливания крови, чашки Петри, вспомогательные одноразовые инструменты). Вспенивающийся полистирол после высокотемпературной обработки водой или паром может использоваться в качестве фильтрующего материала (фильтрующей насадки) в колонных фильтрах при водоподготовке и очистке сточных вод. Высокие электротехнические показатели полистирола в области сверхвысоких частот позволяют применять его в производстве: диэлектрических антенн, опор коаксиальных кабелей. Могут быть получены тонкие пленки (до 100 мкм), а в смеси с со-полимерами (стирол-бутадиен-стирол) до 20 мкм, которые также успешно применяются в упаковочной и кондитерской индустрии, а также производстве конденсаторов.

Ударопрочный полистирол и его модификации получили широкое применение в сфере бытовой техники и электроники (корпусные элементы бытовых приборов).

Предельно низкая вязкость полистирола в бензоле, позволяющая даже в предельных концентрациях получать всё ещё подвижные растворы,[4] обусловила использование полистирола в составе одной из разновидностей напалма[5] в качестве загустителя, зависимость «вязкость-температура» которого, в свою очередь, уменьшается с увеличением молекулярной массы полистирола[4].

Температурные характеристики:

Полистирол	Пределы рабочих температур, С		Температура размягчения по Вика	Теплостойкость по Мартенсу	Температура плавления С
	верхний	нижний
ПС	65-70	-40	82-105	76-82	160-175
АБС	75-85	-60	99-100	90-104	165-180

Диэлектрическая проницаемость полистиролов:

Полистиро	έ при v, Гц
	50	103	106
ПС	2,65	2,6	2,6

Показатель возгораемости (К) — безразмерная величина, выражающая отношение количества тепла, выделенного при горении к количеству тепла, затраченному на поджигание образца материала. Материал с показателем К>0,5 является горючим. Для полистирола показатель К-1,4 материал является горючим

Пей, ешь, гадь пластиком — солнце его уничтожит всего за 10 лет. Или нет?

Подробнее

Но было известно, что под прямыми солнечным лучами он желтеет и начинает крошиться. Теперь ученые доказали, что ультрафиолет химически разлагает полистирол всего за десятилетие.

Эксперты, используя лампы, имитирующие солнечные лучи, обнаружили, что ультрафиолет медленно химически разлагает полистирол на органический углерод и некоторое количество углекислого газа.

Исследователи считают, что этот факт будет небезынтересно узнать правительствам многих стран мира, которые законодательно запретили его использовать в производстве упаковок.

«Политики обычно считают, что полистирол в окружающей среде сохраняется навечно. Это оправдывает их запреты», — заявил автор исследования и химик Коллин Уорд из Океанографического института Вудс-Хоул (WHOI) штата Массачусетс, США.

Но доктор Уорд и его коллеги решили узнать, действительно ли полистирол вечен.

Источник фото: Instagram

«Мы не говорим, что пластическое загрязнение не так уж и плохо, просто стойкость полистирола к воздействию окружающей среды может быть ниже, и, вероятно, процесс его разложения сложнее, чем мы раньше полагали», — объяснил он.

Подробнее

Полистирол стали использовать в качестве материала для изготовления контейнеров для фаст-фуда и одноразовых стаканчиков в 70-х годах прошлого столетия. Со временем, когда вред окружающей среде был доказан, его стали запрещать. Но ученые знали, что, как и многие пластмассы на основе полимеров, полистирол медленно желтеет и становится ломким под воздействием солнечных ультрафиолетовых лучей. Для этого достаточно взглянуть на старые пластиковые игрушки с детских площадок, скамейки в парке или шезлонги на пляже. Они довольно быстро выцветают.

Теперь ученые выяснили, что полистирол начинает химически разрушаться при прямом воздействии солнечного света, распадаясь на органический углерод и небольшое количество углекислого газа, в концентрации, которая не может повлиять на изменение климата.

Доктор Уорд считает, что понимание процессов преобразования полистирола может иметь жизненно важное значение для будущих оценок того, сколько пластиковых отходов на самом деле выбрасывается в окружающую среду. Предыдущие оценки скорости разрушения полистирола основывались на воздействии микроорганизмов и других факторов.

Пластиковые отходы уже в Марианской впадине

Соавтор исследования химик Крис Редди, тоже из Океанографического института Вудс-Хоул, подчеркнул, что пластик — просто еще одна форма органического углерода. Микробы поедают его, хотя и весьма избирательно, так как структура полистирола делает его наименее привлекательным видом корма.

Редди отметил, что выделившийся углекислый газ растворяется в воде, но чтобы выяснить, как взаимодействуют с Мировым океаном другие продукты выделения, нужны дополнительные исследования. Ученые выяснили, что разные добавки к полистиролу влияют на изменение его цвета и гибкость. Весь цикл изменений еще предстоит выяснить.

Пластиковые трубочки, тарелки и вилки запретят в Евросоюзе

Пластмассовое загрязнение считается одним из самых ужасных бедствий, обрушившихся на планету. Причем полистирол все глубже опускается на дно океана. Он был обнаружен даже в Марианской впадине, чья глубина составляет 11 тысяч метров. Это больше, чем высота 33 Эйфелевых башен.

Обломки пластиковых контейнеров дрейфуют в океане годами и удаляются на очень большие расстояния. Один из них был зафиксирован в тысяче километров от ближайшего побережья. Это больше, чем длина Франции от границы до границы.

Источник фото: Instagram

По данным Глобального центра океанографических данных (Godac) Японского агентства по науке и технологиям морской Земли (Jamstec), более 33% найденного в мировом океане мусора составляли макропластичные материалы, металл — 26%, резина — 1,8%, рыболовные снасти — 1,7%, стекло — 1,4%, и другие «антропогенные объекты» — 35%.

Из всех найденных отходов 89% были предназначены для одноразового использования. Это пластиковые пакеты, бутылки и коробки.

Показатели пожароопасности полистиролов:

Полистиро	Температура, С		Теплота сгорания
Тв	Тсв	МДж/кг
Полистирол ПС	345	490	39-41

Особенности горения полистирола и ударопрочного полистирола:Поведение пламени: Вспыхивает при поджигании, горит легко. Горит и после удаления из пламени. Окраска пламени: Оранжево-желтое, светящееся. Характер горения: Горит с образованием большого количества копоти, плавится. Запах : Сладковатый цветочный с оттенком запаха бензола. Запах корицы, если уколоть раскаленной иглой. Сладковатый запах стирола.

Виды отходов полистирола

При сортировке ПС отдельно раскладывают:

• обычный полистирол – общего назначения, это литьевые и экструзионные изделия, их повторно перерабатывают;

• вспененный – пенопласт, используемый как утеплитель и упаковка;

• химически вспененный – прослойка сэндвич-панелей, термоизоляции трубопроводов;

• модифицированный с добавлением каучука или других пластификаторов, ударопрочный.

Советуем почитать: Способы утилизации отходов пенопласта | Что можно сделать?

Источник