Polistirenas (50 Nuotraukų): Kokia Tai Medžiaga? Granulių Panaudojimas Ir Paruošimas, Skaidraus Ir Kitokio Polistireno Tankis, Lydymosi Temperatūra Ir Kitos Savybės

2024 Autorius: Beatrice Philips | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-18 12:18

Įvairios plastiko rūšys radikaliai pakeitė mūsų supratimą apie kasdienį gyvenimą - šiandien mūsų gyvenimas nebeįsivaizduojamas be tam tikrų plastikinių daiktų. Tačiau yra įvairių rūšių plastiko, ir kiekviena jo veislė turi savo specifines savybes, kurios lemia tam tikros medžiagos naudojimą tam tikrose srityse. Kadangi polistirenas šiandien yra vienas iš populiariausių plastiko variantų, verta atidžiau apsvarstyti jo savybes.

Kas yra ši medžiaga?

Polistirenas yra polimerizuotas stirenas, tai yra chemijos pramonės produktas. Galite jį gaminti naudodami įvairius metodus, kurių kiekvienas turi savo privalumų ir trūkumų, o populiariausius mes išsamiau aptarsime šiame straipsnyje. Kurioje polistirene yra tik tokių įprastų medžiagų kaip anglis ir vandenilis molekulės , tačiau jis pagamintas iš skysto stireno, kuris, savo ruožtu, gaunamas iš naftos ir akmens anglių.

Polimerizuotas stirenas atrodo kaip kieta ir elastinga, bespalvė ir net skaidri medžiaga, kuri gali sulenkti nesulaužant ir yra labai higroskopiška.

Pirmą kartą polistirenas buvo gautas ankstyvosiose pramonės revoliucijos stadijose - žinoma 1839 metais jis buvo susintetintas Vokietijoje … Kitas dalykas, kad jo gamyba pramoniniu mastu prasidėjo daug vėliau - tik 1920 m., Ir net tada pirmaisiais dešimtmečiais ji nebuvo taip aktyviai naudojama. Tik per Antrąjį pasaulinį karą valstybėse jie tikrai susidomėjo jais, gamindami dirbtinę gumą polistireno pagrindu, o SSRS šios medžiagos pramoninė gamyba buvo visiškai atidėta iki pokario metų.

Negalima sakyti, kad šiuolaikinis polistirenas visiškai atitinka prieš šimtmetį buvusius pavyzdžius . - per visą tą laiką mokslininkai ieškojo būdų, kaip pagerinti medžiagos savybes. Dėl to plastikas po Antrojo pasaulinio karo tapo daug patvaresnis, be to, daug geriau atlaikė smūgius - tai tapo įmanoma sukūrus stireno kopolimerus, gautus dar sudėtingesniais cheminiais procesais.

Savybės

Tiksliai šiuolaikinio polistireno fizinės savybės labai priklauso nuo jo gamybos būdo , bet apskritai, kai mes kalbame apie paprastą polistireną be jokio paaiškinimo, turime omenyje medžiagą su labai specifiniais parametrais. Jo tankis nėra pats didžiausias (1060 kg / m

Molekulinė masė medžiaga taip pat jokiu būdu nėra specifinė ir labai priklauso nuo polistireno gavimo būdo - paprastai ji svyruoja nuo 50 tūkst. iki 300 tūkst., nors emulsijos variantai kartais rodo žymiai didesnius rodiklius. Tirpumas polistirenas yra svarbus daugelyje medžiagų, įskaitant jo monomerą, taip pat acetoną, aromatinius angliavandenilius ir esterius.

Jis netinka daugeliui tirpiklių, įskaitant eterius, žemesniuosius alkoholius, fenolius ir alifatinius angliavandenilius.

Polistirenas turi ryškias dielektrines savybes kurie nesikeičia nepriklausomai nuo aplinkos. Ši medžiaga taip pat praktiškai abejinga rūgščių ir šarmų, druskų, alkoholių destruktyviam poveikiui. Aukščiau mes jau išvardinome medžiagas, kurios vis dar gali jį ištirpinti, o taip pat oksiduoja, halogenina, nitruoja ir sulfonuoja.

Pradine forma, be papildomo atspalvio, polistirenas (bent jau jo bloko įvairovė) yra ne tik bespalvis, bet ir skaidrus … Konstrukcija praktiškai nesulaiko matomos šviesos, praleidžia 90% jos kiekio, ir tai leidžia naudoti tokią medžiagą gaminant optinius stiklus. Tuo pačiu metu ultravioletinė ir infraraudonoji spinduliuotė ne taip užtikrintai praeina pro polistireno paviršius.

Jei polistireno savybes laikytume pranašumais, dėl kurių jis yra toks populiarus įvairiose srityse, visų pirma verta pabrėžti šiuos svarbius dalykus

• Mažos kainos ir lengvo apdorojimo derinys … Dėl savo kainos polistirenas gali būti laikomas vienu iš pagrindinių šiuolaikinės civilizacijos variklių, atsižvelgiant į jo savybes. Ne veltui šiandien tiek daug produktų gaminama tiesiogiai dalyvaujant šiai medžiagai - ji tiesiog neturi realios alternatyvos.
• Geras cheminis atsparumas . Dauguma medžiagų, kurios kasdien gali patekti ant polistireno paviršiaus, nekelia jam jokio pavojaus - tai puiki žinia gamintojams, norintiems gaminti gaminius, pasižyminčius ilgaamžiškumu. Tuo pačiu metu chemijos laboratorijoje, po ranka turint įspūdingą reagentų rinkinį, nėra sunku ištirpinti polistireną.
• Toksiškumas yra gana saugus . Polistirenas išskiria palyginti nedaug kenksmingų dūmų, o aplinkos požiūriu, laikantis tam tikrų išlygų, laikomas nekenksmingu. Bent jau ekspertai nepateikia jokių apribojimų dėl polistireno medžiagų naudojimo gyvenamosiose patalpose ir netgi gali būti pagaminti polistireno indai.
• Platus pritaikymo spektras … Dėl savo savybių, lengvo apdorojimo ir dažymo polistirenas gali būti naudojamas kaip žaliava bet ko gamybai.

Turėdamas visus polistirolo privalumus, jis taip pat turi apribojimai , ir nors jų nėra daug, kartais jie atlieka labai svarbų vaidmenį.

Visų pirma, bet koks tokio plastiko perkaitimas yra pavojingas, ir net buitinėmis sąlygomis vis tiek reikia pagalvoti, kur galima naudoti polistireną, o kur ne. Be to, daugumos rūšių medžiagoms, be atsparumo smūgiams, smūgiai kelia didelį pavojų, ir apskritai problema yra bendras pažeidžiamumas.

Palyginimas su polipropilenu

Vienas iš pagrindinių polistireno konkurentų yra dar vienas populiarus polimeras - polipropilenas … Kai kuriose srityse, pavyzdžiui, pakavimo medžiagų gamyboje, jie yra tiesioginiai konkurentai, tačiau skirtumas tarp šių dviejų medžiagų yra gana didelis. Verta pradėti bent jau nuo to, kad polistireną sunku perdirbti , ir nors dažnai galite išgirsti, kad tai saugu, aplinkosaugininkai vis dar mėgsta surasti kaltę.

Polipropilenas taip pat nėra be nuodėmės, tačiau vis tiek kyla šiek tiek mažiau klausimų ir lengviau jį perdirbti. Jei kalbėsime vien apie abiejų medžiagų fizines savybes, tada polipropilenui taip pat būdingas padidėjęs lankstumas - ten, kur polistirenas jau lūžta ar įtrūksta, kalusis polipropilenas tiesiog sulenkiamas. Kalbant apie kainą, polistirenas, ko gero, jau seniai būtų praradęs konkurenciją savo varžovui, bet daugiau žema kaina Ar tai veiksnys, kuris iki šiol jį išlaiko.

Vizualiai atskirti vieną nuo kito nėra taip sunku, tačiau reikia žinoti, į ką žiūrėti. Polistirenas atrodo gražesnis jis yra blizgus ir blizgus, be papildomos spalvos atrodo skaidrus, nors gali turėti būdingą šaltą mėlyną atspalvį. Polipropilenas dėl savo miglos atrodo šiek tiek purvinesnis ., šviesos sklaidos efektas yra daug didesnis. Paliesdami taip pat galite atskirti dvi medžiagas: polistirenas yra skambus ir skleidžia būdingus spragtelėjimus, kai mušamas, o polipropilenas skamba dusliai.

Ar tai kenksminga žmonėms?

Polistirenas yra viena iš labiausiai prieštaringų medžiagų vertinant žalą ir pavojų sveikatai . Viena vertus, jis plačiai naudojamas žmonių būstuose ir netgi gaminant patiekalus, o tai jau rodo, kad tai nėra draudžiama. Kita vertus, daugelis teiginių, keliančių abejonių dėl plastiko ekologiškumo, pirmiausia susiję su polistirenu. Teisingai sakysime, kad nors ir nėra pati pavojingiausia iš esamų medžiagų, ji vis tiek negali būti laikoma saugia - jos negalima taip aktyviai naudoti.

Reikėtų suprasti, kad stirenas, kuris yra žaliava polistireno gamybai, laikomas labai toksišku.

Polistirenas gali išmesti ne tiek daug toksiškų medžiagų, kurios nepakenks žmonių sveikatai , bet tai tik tol, kol jūs su juo nuolat nesiliečiate ir kol jis neįkaista. Kuo aukštesnė temperatūra, tuo pavojingesnė kaimynystė su polistireno gaminiais, ypač jei kilo gaisras ir dega medžiaga. Labiausiai dėl cheminių dūmų sutrinka kepenys, tačiau problemų gali kilti net su širdimi ir plaučiais, o kai kurie ekspertai mano, kad banaliai įkvėpus stireno garų, atsiranda hepatitas.

Taip pat turite suprasti, kad polistirenas ir polistirenas yra skirtingi: norėdamas pagerinti plastiko savybes, gamintojas gali pridėti įvairių plastifikatorių, dažiklių ir kitų priedų, turinčių įtakos medžiagos stiprumui ir elastingumui.

Kai kuriais atvejais šie priedai gali pasirodyti dar pavojingesni už patį stireną, o gamintojas gali nenurodyti papildomų pavojaus duomenų, kad neprarastų klientų.

Kai aukščiau polistireną vadinome palyginti saugiu, turėjome omenyje, kad yra ir kitų, dar labiau kenksmingų žmogaus veiklos produktų, kurių vis dar negalime atsisakyti - pavyzdžiui, automobilių išmetamosios dujos. Be to, teoriškai polistireną galima naudoti beveik visiškai saugiai - su sąlyga, kad žinote ir griežtai laikotės nurodymų, visų pirma ne skatindami medžiagos kaitinimą, bet apsaugodami ją nuo jos. Bet vis tiek Jūs neturėtumėte suvokti polistireno kaip visiškai saugios medžiagos, nes net ir plastiko pasaulyje, kuris pastaraisiais metais sulaukia vis daugiau kritikos, polistirenas nėra pats saugiausias.

Rūšių apžvalga

Dabar polistireno gamybai naudojami keli metodai norimą medžiagą, o pagal jos savybes galutinis rezultatas ne visada bus tas pats. Norėdami suprasti, kaip tai veikia, Pažvelkime į kiekvieną iš trijų populiarių metodų.

Kiekviena iš šių medžiagų turi ženklinimą su būdingu polistireno gavimo metodo pavadinimu.

Emulsija

Šiandien tai metodas jau yra pasenęs ir praktiškai nenaudojamas gamyboje … Veikimo principas yra toks: pirma, stirenas išgryninamas iš inhibitorių, po to sumaišomas vandenyje su emulsikliais (riebalų ir sulfonrūgščių druskomis, muilu), taip pat polimerizacijos iniciatoriais - kalio persulfatu ir vandenilio dioksidu. Šildant iki 85–95 laipsnių, įvyksta cheminė reakcija - laipsniškas polimerizacijos procesas, kuris laikomas užbaigtu, jei stireno kiekis nukrenta žemiau 0,5%.

Tada susidariusi emulsija koaguliuojama įprasto natrio chlorido tirpalu ir išdžiovinama, todėl susidaro smulkūs granuliuoti milteliai, kurių kiekvienos granulės yra ne didesnio kaip 0,1 mm dydžio. Nors polistirenas paprastai apibūdinamas kaip baltas ir skaidrus, šis metodas negalės pasiekti šių savybių . - rutuliai turi gelsvą atspalvį, rodantį, kad yra šarminių priemaišų, kurių negalima visiškai pašalinti.

Nors metodas šiandien nepopuliarus, būtent šis metodas suteikia medžiagą, kurios molekulinė masė yra didžiausia.

Pakaba

Kitas metodas, kuris jau laikomas pasenusiu, nors vis dar laikomas tinkamu perdirbti polistireną į kopolimerus, tokius kaip putų polistirenas. Gamybai reikalingas paruoštas stirenas, tiksliau, jo suspensija vandenyje, magnio hidroksidas, polivinilo alkoholis, natrio polimetakrilatas ir polimerizacijos iniciatoriai. Visa tai siunčiama į reaktorių, kur medžiaga aktyviai maišoma palaipsniui kaitinant iki 130 laipsnių ir aukštu slėgiu. Po to gautą suspensiją vis dar reikia apdoroti centrifuga ir tik nuplovus ir išdžiovinus surinktą medžiagą, gaunamas polistirenas.

Blokuotas

Šis metodas šiuo metu laikomas populiariausiu ir aktualiausiu, o dauguma polistireno šiandien gaminama būtent taip . Pagrindimas yra gana paprastas: išvestis yra gryna medžiaga, idealiai tinkanti apšvietimo techniniams parametrams, pasižyminti parametrų stabilumu. Tuo pačiu metu nagrinėjamos technologijos naudojimas yra efektyvus ir garantuoja beveik visišką gamybos atliekų nebuvimą.

Blokinė polistireno gamyba grindžiama stireno maišymu benzeno terpėje dviem etapais - iš pradžių maždaug 90 laipsnių temperatūroje, o po to palaipsniui kaitinant nuo 100 iki 220. Blokų gamyba nutraukiama toje stadijoje, kai apie 85% stireno masė virto polistirenu. Stirenas, kuris neturėjo laiko polimerizuotis, pašalinamas naudojant vakuumą.

Taikymas

Polistirenas naudojamas daugelyje žmogaus veiklos sričių ir netgi naudojamas amatų gamybai savo rankomis. Namie iš jo gaminami nedideli suvenyrai, naudojant pjovimą lazeriu, frezavimą, dažymą bet kokiomis spalvomis - nuo raudonos iki auksinės ir juodos, o kai kuriais atvejais - ir spausdinant ant polistireno paviršiaus. Rastas plačiausias polistireno panaudojimas statybose , kur iš jo gaminamos sienų plokštės ir lubų plytelės, įvairios pertvaros ir batonai. Lakšto pavidalu ši medžiaga taip pat gali būti naudojama fasadams. Galų gale, remiantis šia medžiaga, jie gamina neseniai populiarius polistireninis betonas.

Baldų pramonė taip pat vis aktyviau naudoja šią medžiagą, nors šiuo metu ji nėra konkurentė medienai ir jos dariniams. Tačiau ten, kur didelė drėgmė, ji naudojama nuolat - pavyzdžiui, šiandien iš jos galima visiškai pagaminti dušo padėklą. Be to, naudojamos polistireno granulės kaip užpildas pagalvėse , ir šiems tikslams parduodami paruošti maišuose.

Paprastam žmogui polistireno maisto įvairovė yra gerai žinoma kaip beveik pagrindinė medžiaga. vienkartinių indų gamybai … Dauguma plastikinių puodelių, kurie šiandien yra tokie populiarūs gaiviųjų gėrimų išpilstymui, yra pagaminti iš jo. Be to, labai naudojamas maistinis polistirenas kaip pakavimo medžiaga dėl mažos kainos ir santykinio stiprumo. Atsižvelgiant į medžiagos dielektrines savybes, verta paminėti, kad ji taip pat buvo plačiai pritaikyta elektros inžinerija.

Tuo pačiu metu iš tikrųjų yra tiek daug galimybių naudoti polistireno gaminius, kad tiesiog neįmanoma išvardyti visų.

Kaip su juo dirbti?

Kasdieniame gyvenime dažniausiai turite dirbti su lakštiniu polistirenu , kurį galima apdoroti tiek mechaniškai, tiek termiškai. Formavimas lenkiant, klijuojant, pjaunant ir gręžiant gali būti ir įprasta, ir atspari smūgiams medžiaga. Paprastas dėlionė naudojama mažesnio nei 2 mm storio lakšto suskaidymui, o storesnius lakštus galima paimti šlifuokliu arba rankiniu įrankiu. Pramonės dirbtuvėse galimas pjovimas lazeriu . Pjovimo linija yra šiek tiek nudžiūvusi, todėl ją reikia vėliau apdoroti - pirmiausia ji perduodama su failu, o paskui - su švitriniu popieriumi.

Jei lape reikia padaryti skylę, naudokite grąžtą, kuriam jums reikia specialiai gręžimo gręžtuvo, skirto lakštinio plastiko gręžimui. Jei lakšto storis yra mažas, gręžimo metu jis gali deformuotis prieš kapitono pageidavimus - galite išvengti tokios įvykių raidos, padėdami po lape medinį bloką. Lakštas suformuojamas naudojant vakuumo metodą arba pučiant orą aukštu slėgiu. Apdorojimas bet kuriuo iš nurodytų metodų apima didelį (iki 160-200 laipsnių) medžiagos kaitinimą.

Sujungti atskiras dalis iš polistireno leidžiama suvirinant ir klijuojant. Abiem atvejais, prieš sujungdami paviršiaus fragmentus, pirmiausia turite kruopščiai nuriebalinti. Būtina virti dujomis arba ultragarsu, klijuoti - polimerinėmis kompozicijomis, kurių pagrindą sudaro cianoakrilatas arba neoprenas.

Jei mes kalbame apie matinį polistireną, jis taip pat gali būti apdorojamas kaip šlifavimas ir poliravimas . Tam naudojamas šlifuoklis, bet jokiu būdu ne su abrazyviniu ratuku - vietoj to imamas minkštas ratas, ant kurio užtepama speciali poliravimo pasta. Jei dalis yra maža, taip pat galite poliruoti arba šlifuoti rankomis.

Be kita ko, ant polistireno paviršiaus galima padengti bet kokias specialias dangas – nuo metalinio sluoksnio iki veidrodinės plėvelės . Jį galima atspausdinti juodai arba spalvotai bet kuriuo žinomu būdu. Tuo pačiu metu, norint apsaugoti gautą tekstą ar vaizdą, būtina paviršių atidaryti laku, nes polimeras nesugeria drėgmės.

Apdorojimas

Gryna forma polistirenas, atrodo, nedaro didelės žalos aplinkai, tačiau tuo pat metu jo atliekos, kaip ir plastiko atveju, išlieka didžiulį laiką, teršiant planetą … Be to, būdamas natūralioje aplinkoje, polimeras ir jo kopolimerai gali būti perkaisti, įskaitant degimą gaisro metu, ir tada pasekmės gali būti daug baisesnės. Taip pat nepageidautinas nekontroliuojamas polistireno objektų sąlytis su medžiagomis, galinčiomis ištirpinti medžiagą, kitaip negalima išvengti toksiškų stireno, benzeno, tolueno, anglies monoksido ir etilbenzeno garų išsiskyrimo.

Santykinis medžiagos pranašumas yra tas daugeliu atvejų jį galima perdirbti , naudojant tiesiogines atliekas ir tiesiog susidėvėjusius produktus. Ekstruzija, presavimas ir liejimas naudojami kaip apdorojimo būdai. Prie išėjimo gaunami produktai, kurių kokybė nenusileidžia naujiems, o šiukšlės nesusidaro. Be to, pastaraisiais metais polistireno pagrindu buvo pagaminta nauja statybinė medžiaga - polistireninis betonas , kuris tinka mažaaukštei statybai. Deja, didžiuliai polistireno atliekų kiekiai, ypač neturtingose šalyse, tiesiog sudeginami. Toks elgesys su plastiko atliekomis yra labai neigiamas aplinkai.