Материал полистирол что это
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;
— 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.
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
Полистирол — практичный, в ряде случаев незаменимый пластик
Полистирол — материал, получаемый из углеводорода стирола методом полимеризации. Это очень распространенный пластик, широко используемый в строительстве, промышленности и быту.
Свойства полистирола
Полистирол выпускается в виде стеклоподобных гранул. 
Этот твердый прозрачный (пропускает 90% света) материал отличается невысокой устойчивостью к ударным нагрузкам. Как и стекло, это аморфное вещество, хотя выпускаются модификации с частичной кристаллизацией.
Полистирол — полимер с линейной структурой. Очень устойчив к воде, разбавленным кислотам, щелочам, низшим спиртам, простым эфирам, фенолам. Не устойчив к большинству органических растворителей. Горит коптящим пламенем. Не проводит ток, морозоустойчив — выдерживает температуры до минус 40 градусов Цельсия. При нагревании выше 60 °С начинает терять твердость и прочность. Плохо переносит солнечный свет и ультрафиолетовое излучение, на свету мутнеет, желтеет и стареет. Зато материал стоек к радиационному облучению.
Полистирол не токсичен, в нормальных условиях не выделяет в воздух вредные вещества, поэтому он допускается для контакта с пищевыми продуктами и многими хим. реактивами, так как не вступает с ними в реакцию.
Улучшенный полистирол
Свойства полистирола во многом зависят от способа полимеризации, а также от состава реакционной массы. Смешивая стирол с другими веществами, например, с искусственными каучуками разных марок, получают сополимеры стирола с нужными свойствами. Больше половины пластмассы из полистирола приходится на ударопрочные пластики. Модифицированные полистиролы могут обладать, кроме этого, большей теплостойкостью, химической стойкостью.
Изделия из полистирола и его сополимеров производятся методом литья или экструзии (выдавливания). Пластики легко обрабатывается механическими инструментами, их можно клеить, окрашивать, формовать. К преимуществам следует также отнести простоту вторичной переработки, невысокую стоимость и огромный ассортимент материалов с разными свойствами. В нашем магазине тоже достаточно широкий выбор лабораторной посуды и других товаров из полистирола. В частности, имеются сушилки для химической посуды, шпатели, серологические пипетки и чашки Петри из этого материала.
Применение полистирола
— Благодаря своей безопасности и нетоксичности, полистирол используется для изготовления одноразовой посуды, детских игрушек, бытовых товаров, упаковки. Большинство прозрачных пластмассовых изделий бытового назначения изготавливается из полистирола, например, различные прозрачные пластиковые коробки, упаковки компакт-дисков, школьные линейки и угольники.
—В медицине, биологии, химии, научных исследованиях применяются 
инструменты, посуда и корпуса приборов из полистирола: одноразовые чашки Петри и пипетки, шпатели и ложки, штативы для пробирок, элементы систем переливания крови и т.д.
—В строительной индустрии — для производства пенопласта, пенополистирола, облицовочных, звукопоглощающих и теплоизолирующих плит, плиток, панелей, несъемной опалубки, сэндвич-панелей.
—В электротехнике из полистирола изготавливают диэлектрические антенны, части бытовых приборов, осветительную арматуру, оптоволоконные кабели, корпуса для изоляции трубопроводов.
—Для нужд водоподготовки и очистки стоков применяют фильтры из вспенивающегося полистирола.
—В военном деле полистирол входит в некоторые виды напалма.
—Используется в производстве модифицированного полистирола.
—Сополимеры стирола находят применение для получения пленок и лаков.
Полистирол (ПС, PS)
Полистирол (сокращенно ПС, PS) является прочным, бесцветным стеклоподобным материалом, который способен пропускать до 90% лучей видимого света и относится к группе синтетических полимерных продуктов класса термопластов.
Химическая формула
Сам термин «полистирол», уже исходя из его названия, говорит о том, что в качестве первичного материала выступает стирол (жидкость, обладающая достаточно неприятным и сильным запахом), а получен он посредством полимеризации.
Полистирол представляет собой полимерный материал, обладающий небольшой механической прочностью, который производится в виде прозрачных гранул, имеющих цилиндрическую форму. Из этих гранул затем изготавливают листы и другую продукцию экструзионным и литьевым способом.
Физические свойства
1. Плотность материала составляет 1060 кг/м 3
2. Насыпная плотность гранул составляет от 550 кг/м 3 до 560 кг/м 3
4. Усадка линейная в форме составляет 0,4-0,8%
5. Диэлектрическая проницаемость равняется от 2,4 до 2,6
7. Теплоемкость имеет значение 34х10 3 Дж/кг*К
8. Электрическая прочность составляет частоту 50 Гц
11. Не происходит растворения материала в простых эфирах, низших спиртах, алифатических углеводородах, уксусной кислоте, воде и фенолах, устойчив к действию минеральных и растительных масел, растворам солей
12. Растворение происходит в углеводородах (хлорированных и ароматических), сложных эфирах, ацетоне
Для улучшения качественных характеристик полистирола проводят его сополимеризацию с разнообразными виниловыми мономерами. Немаловажное значение также имеют привитые и блок-сополимеры стирола, которые имеют высокую ударную вязкость. Проведение данного процесса имеет название модификации материала.
Способы получения
В производстве получают 3 способами:
Суспензионный способ (ПСС) используется для изготовления пенополистирола и сополимеров. Выполняется этот метод в реакторах с рубашкой для нагрева и при непрерывном смешивании, с использованием таких компонентов, как инициатор процесса полимеризации (в роли него применяют перекись бензола, гидроперекись кумола и др.), стабилизатор, эмульсии. Температура в ходе процесса постепенно увеличивается (до +120°C), и процесс полимеризации длится 12-15 ч. В результате теплового воздействия получается суспензия. Из нее путем разделения неоднородных систем получают нужное вещество, подвергающееся промыванию и высушиванию.
Самым эффективным считается блочный способ (ПСМ), обеспечивающий получение полимерного вещества с высокой молекулярной массой и почти свободного от остаточного мономера. Изготовление данным методом возможно осуществить путем термически инициируемой полимеризации в массе с использованием двух или трех реакторов колонного типа, оборудованных механическими устройствами для смешивания и соединенных в последовательном порядке. Процесс полимеризации выполняется в несколько стадий в бензоле. Температура в ходе данного процесса идет на повышение до 200°C. Выпускают произведенный таким образом полистирол в виде мелкодисперсного или крупнозернистого порошка, а также в виде гранулята, имеющего размер не больше 10-16 мм.
Сравнительная таблица физико-механических свойств полистирола, полученного разными методами
По назначению выделяют 3 основных вида полистирола:
2. Общего назначения
Основные виды ударопрочного полистирола:
Технические характеристики ударопрочного полистирола
1. Модуль упругости при растяжении составляет не менее 1800 МПа
2. Прочность при изгибе составляет не менее 35 МПа
3. Глянец под углом 60° составляет не менее 100
4. Прочность при растяжении составляет не менее 21 МПа
5. Модуль эластичности составляет не менее 50 МПа
6. Относительное удлинение составляет не менее 45%
Технические характеристики полистирола общего назначения:
1. Модуль упругости при растяжении составляет от 2850 МПа до 2930 МПа
2. Прочность на изгиб составляет от 80 МПа до 104 МПа
3. Предел хрупкости составляет от 60°C до 70°C
5. Максимальная температура эксплуатации составляет от 75°C до 105°C
6. Стеклование составляет от 80°C до 113°C
7. Плотность составляет от 1,04 г/см 3 до 1,06 г/см 3
Экструдированный полистирол изготавливается посредством экструзии и представляет собой листы прозрачные, цветные или молочные. Используется данный материал при долговременном сроке эксплуатации под постоянным воздействием УФ-излучения. Сфера применения достаточно обширна. Используется данный вид полистирола при изготовлении фурнитуры, дверей, пленок, оконных стекол, перегородок и пр. Экструдированный полистирол также является универсальным материалом для строительства, благодаря простоте в монтаже, устойчивостью к влаге, химическим воздействиям, грибкам.
Технические характеристики экструдированного полистирола:
1. Модуль упругости составляет от 3200 МПа до 3500 МПа
2. Предел прочности при изгибе составляет от 75 МПа до 80 МПа
3. Предел прочности при растяжении составляет от 45 МПа до 55 МПа
4. Коэффициент линейного расширения составляет 8х10-5 1/0°C
Маркировки
В мире используются следующие типовые аббревиатуры:
Аббревиатура MIPS используется сравнительно редко.
Области применения
Благодаря своим исключительным свойствам, полистирол применяют:
— в бытовой и хозяйственной сфере для изготовления детских игрушек, ведер, упаковочных материалов, тары, канцелярских товаров, принадлежностей для кухни и пр.;
— в строительстве необходим при изготовлении звукопоглощающих компонентов, потолочных панелей, при тепловой изоляции зданий. Также этот материал используется при создании предметов декора, отделки жилых площадей, для устройства оранжерей и пр.;
— для медицинского оборудования и инструментария, включая различное лабораторное оборудование и инструменты для одноразового использования, которые изготавливают из матовых разновидностей полимера;
— распространение в светотехнической сфере (производство конденсаторной пленки, антенн, кабеля) обусловлено отличными диэлектрическими качествами полистирола;
— в военном деле полистирол входит в некоторые виды напалма;
— в отрасли сельского хозяйства при производстве контейнеров для хранения овощей, теплиц, сельскохозяйственного инвентаря и пр.
— сополимеры стирола с высокими показателями твердости находят применение в сферах, где требуется пластик для изготовления ударопрочных изделий.
Полистирол является высококачественным и одновременно доступным материалом, который обладает отличными показателями влагостойкости, химической стойкости, прекрасными термоизоляционными и прочими свойствами. Обусловлено массовое использование данного материала в различных сферах жизни человека невысокой стоимостью и экологической безопасностью. Пока что не имеет аналогов, которые были бы способны его полностью заменить. Похожие материалы либо стоят гораздо дороже, либо обладают худшими эксплуатационными характеристиками. Полистирол, скорее всего, еще длительное время будет востребован как в России, так и за рубежом.
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:
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:
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:
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:
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:
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.