Polystyrén (50 Fotografií): čo Je To Za Materiál? Aplikácia A Príprava Granúl, Hustota Transparentného A Iného Polystyrénu, Teplota Topenia A ďalšie Vlastnosti

2024 Autor: Beatrice Philips | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-18 12:23

Rôzne druhy plastov radikálne zmenili naše chápanie každodenného života - dnes si náš život už nemožno predstaviť bez určitých plastových vecí. Existujú však rôzne druhy plastov a každá z jeho odrôd má svoje vlastné špecifické vlastnosti, ktoré určujú použitie konkrétnej látky v určitých oblastiach. Pretože polystyrén je dnes jednou z najobľúbenejších plastových možností, stojí za to bližšie zvážiť jeho vlastnosti.

Čo je to za materiál?

Polystyrén je polymerizovaný styrén, to znamená, že je to produkt chemického priemyslu. Jeho výrobu môžete dosiahnuť rôznymi spôsobmi, z ktorých každá má svoje výhody a nevýhody, a v tomto článku podrobnejšie zvážime tie najobľúbenejšie. Kde polystyrén obsahuje iba molekuly takých bežných látok, akými sú uhlík a vodík , ale je vyrobený z tekutého styrénu, ktorý sa zase získava z ropy a uhlia.

Polymerizovaný styrén vyzerá ako tvrdá a elastická, bezfarebná a dokonca priehľadná látka, ktorá sa môže ohýbať bez lámania a je vysoko hygroskopická.

Polystyrén sa prvýkrát získal v raných fázach priemyselnej revolúcie - je to známe v roku 1839 bol syntetizovaný v Nemecku … Ďalšou vecou je, že jeho výroba v priemyselnom meradle začala oveľa neskôr - až v roku 1920 a dokonca ani v prvých desaťročiach sa nevyužívala tak aktívne. Až počas druhej svetovej vojny sa v štátoch o ne skutočne začali zaujímať, vyrábali umelú gumu na báze polystyrénu a v ZSSR bola priemyselná výroba tohto materiálu úplne odložená až do povojnových rokov.

Nedá sa povedať, že moderný polystyrén úplne zodpovedá vzorkám spred storočia . - počas celého tohto času vedci hľadali spôsoby, ako zlepšiť vlastnosti materiálu. Vďaka tomu sa plast po druhej svetovej vojne stal oveľa odolnejším, vrátane oveľa lepšie odolávajúcich nárazov - to bolo možné vďaka tvorbe styrénových kopolymérov získavaných ešte zložitejšími chemickými procesmi.

Vlastnosti

Presne fyzikálne vlastnosti moderného polystyrénu veľmi závisia od toho, ako bol vyrobený , ale vo všeobecnosti, keď hovoríme o jednoduchom polystyréne bez akéhokoľvek objasnenia, máme na mysli materiál s veľmi špecifickými parametrami. Jeho hustota nie je najvyššia (1060 kg / m

Molekulová hmotnosť látka tiež nie je nijako špecifická a silne závisí od spôsobu získavania polystyrénu - zvyčajne sa pohybuje od 50 tisíc do 300 tisíc, aj keď varianty emulzií niekedy vykazujú výrazne vyššie rýchlosti. Rozpustnosť polystyrén je významný v mnohých látkach vrátane vlastného monoméru, ako aj v acetóne, aromatických uhľovodíkoch a esteroch.

Nie je vhodný pre množstvo rozpúšťadiel, vrátane éterov, nižších alkoholov, fenolov a alifatických uhľovodíkov.

Polystyrén má výrazné dielektrické vlastnosti ktoré sa nemenia bez ohľadu na prostredie. Tento materiál je tiež prakticky ľahostajný k deštruktívnym účinkom kyselín a zásad, solí, alkoholov. Vyššie sme už uviedli látky, ktoré ho ešte môžu rozpustiť, a tiež oxiduje, halogenuje, nitruje a sulfonuje.

V pôvodnej forme, bez dodatočného zafarbenia, polystyrén (aspoň jeho bloková odroda) je nielen bezfarebný, ale aj priehľadný … Štruktúra prakticky nezachováva viditeľné svetlo, ktoré prechádza 90% jeho množstva, a to umožňuje použitie takéhoto materiálu na výrobu optických skiel. Ultrafialové a infračervené žiarenie zároveň neprebieha povrchmi polystyrénu tak sebavedomo.

Ak považujeme vlastnosti polystyrénu za výhody, ktoré ho robia tak populárnym v rôznych oblastiach, v prvom rade stojí za to zdôrazniť nasledujúce dôležité body

• Kombinácia nízkych nákladov a jednoduchosti spracovania … Polystyrén je vzhľadom na svoje vlastnosti vzhľadom na svoje ceny považovaný za jeden z hlavných motorov modernej civilizácie. Nie nadarmo sa dnes vyrába toľko výrobkov s priamou účasťou tohto materiálu - jednoducho nemá skutočnú alternatívu.
• Dobrá chemická odolnosť . Väčšina látok, ktoré sa môžu v každodennom živote dostať na povrch polystyrénu, pre neho nepredstavuje žiadne nebezpečenstvo - je to skvelá správa pre výrobcov, ktorí chcú vyrábať výrobky, ktoré sa vyznačujú trvanlivosťou. V chemickom laboratóriu, s pôsobivou súpravou reagencií po ruke, nie je ťažké rozpustiť polystyrén.
• Toxicita je relatívne bezpečná . Polystyrén emituje relatívne málo škodlivých výparov a z environmentálneho hľadiska je s určitými výhradami považovaný za neškodný. Odborníci aspoň nenavrhujú žiadne obmedzenia na používanie polystyrénových materiálov v obytných priestoroch a dokonca je možné vyrobiť aj polystyrénové nádoby.
• Široká škála aplikácií … Vďaka svojim vlastnostiam, ľahkému spracovaniu a farbeniu môže byť polystyrén použitý ako surovina na výrobu čohokoľvek.

So všetkými výhodami polystyrénu má tiež obmedzenia , a aj keď ich nie je veľa, niekedy zohrávajú veľmi významnú úlohu.

V prvom rade je akékoľvek prehriatie takéhoto plastu nebezpečné a aj v domácich podmienkach musíte stále premýšľať o tom, kde môžete použiť polystyrén a kde nie. Navyše, pre väčšinu typov materiálov predstavujú nárazy odolné voči nárazom značné nebezpečenstvo a vo všeobecnosti je všeobecná krehkosť problémom.

Porovnanie s polypropylénom

Jedným z hlavných konkurentov polystyrénu je ďalší populárny polymér - polypropylén … V niektorých oblastiach, ako je výroba obalových materiálov, sú priamymi konkurentmi, ale rozdiel medzi týmito dvoma materiálmi je dosť významný. Stojí za to začať aspoň tým, že polystyrén je ťažké recyklovať , a hoci často môžete počuť, že je to bezpečné, ekológovia na ňom stále radi hľadajú chyby.

Polypropylén tiež nie je bez hriechu, ale stále je na neho trochu menej otázok a je jednoduchšie ho recyklovať. Ak hovoríme čisto o fyzických vlastnostiach týchto dvoch materiálov, potom polypropylén sa tiež vyznačuje zvýšenou flexibilitou - tam, kde sa polystyrén už láme alebo praská, sa kujný polypropylén jednoducho ohýba. Pokiaľ ide o cenu, polystyrén by možno už dávno stratil konkurenciu svojmu rivalovi, ale viac nízke náklady Je to faktor, ktorý ho zatiaľ drží nad vodou.

Vizuálne rozlíšenie jedného od druhého nie je také ťažké, ale musíte vedieť, na čo sa pozrieť. Polystyrén vyzerá krajšie je lesklý a lesklý, bez dodatočného zafarbenia vyzerá priehľadne, aj keď môže mať charakteristický studený modrý odtieň. Polypropylén sa zdá byť trochu špinavejší kvôli svojmu oparu ., efekt rozptylu svetla je oveľa vyšší. Klepnutím na môžete tiež rozlíšiť dva materiály: polystyrén je zvukový a pri údere vydáva charakteristické cvaknutia, zatiaľ čo polypropylén znie tlmene.

Je to škodlivé pre ľudí?

Polystyrén je jedným z najkontroverznejších materiálov z hľadiska hodnotenia poškodenia a nebezpečenstva pre zdravie . Na jednej strane sa široko používa v ľudských obydliach a dokonca aj na výrobu riadu, čo už naznačuje, že to nie je zakázané. Na druhej strane početné vyhlásenia spochybňujúce ekologickosť plastov sa týkajú predovšetkým polystyrénu. Bude spravodlivé povedať, že aj keď to nie je najnebezpečnejší z existujúcich materiálov, nemôže byť ani považovaný za bezpečný - nemohol by byť použitý tak aktívne.

Malo by byť zrejmé, že styrén, ktorý je surovinou na výrobu polystyrénu, je považovaný za veľmi toxický.

Polystyrén môže emitovať nie toľko toxických látok, ktoré nebudú mať taký vplyv na ľudské zdravie , ale je to len dovtedy, kým s ním nie ste v neustálom kontakte, a kým sa nezahreje. Čím je teplota vyššia, tým je okolie polystyrénových výrobkov nebezpečnejšie, najmä ak vznikol požiar a materiál horí. Chemické výpary narúšajú pečeň, ale problémy môžu byť dokonca aj so srdcom a pľúcami a niektorí odborníci sa domnievajú, že banálne vdýchnutie pár styrénu je spojené s rozvojom hepatitídy.

Musíte tiež pochopiť, že polystyrén a polystyrén sú odlišné: na zlepšenie vlastností plastu môže výrobca pridať rôzne zmäkčovadlá, farbivá a ďalšie prísady, ktoré ovplyvňujú pevnosť a pružnosť materiálu.

V niektorých prípadoch môžu byť tieto aditíva ešte nebezpečnejšie ako samotný styrén a výrobca nemusí uvádzať ďalšie údaje o nebezpečenstve, aby neprišiel o zákazníkov.

Keď sme vyššie nazývali polystyrén relatívne bezpečným, mysleli sme tým, že existujú aj ďalšie, ešte škodlivejšie produkty ľudskej činnosti, ktorých sa stále nemôžeme vzdať - napríklad výfuk z auta. Polystyrén je navyše teoreticky možné používať takmer úplne bezpečne - za predpokladu, že poznáte a dôsledne dodržiavate pokyny, najmä nie podporou zahrievania materiálu, ale jeho ochranou pred ním. Ale aj tak Polystyrén by ste nemali vnímať ako úplne bezpečnú látku, pretože ani vo svete plastov, ktorý je v posledných rokoch stále viac kritizovaný, nie je polystyrén najbezpečnejší.

Prehľad druhov

Na Teraz na výrobu polystyrénu sa používa niekoľko spôsobov získavania požadovaný materiál a pokiaľ ide o jeho vlastnosti, konečný výsledok nebude vždy rovnaký. Aby ste pochopili, ako to funguje, Pozrime sa na každú z troch populárnych metód.

Každý z týchto materiálov má označenie s charakteristickým označením spôsobu získavania polystyrénu.

Emulzia

Dnes toto metóda je už do značnej miery zastaraná a vo výrobe sa prakticky nepoužíva … Princíp činnosti je nasledujúci: po prvé, styrén sa vyčistí od inhibítorov, potom sa zmieša vo vode s emulgátormi (soli mastných a sulfónových kyselín, mydlo), ako aj s iniciátormi polymerizácie - persíranom draselným a oxidom uhličitým. Pri zahriatí na 85 - 95 stupňov nastáva chemická reakcia - postupný polymerizačný proces, ktorý sa považuje za ukončený, ak množstvo styrénu klesne pod 0,5%.

Výsledná emulzia sa potom koaguluje s roztokom obyčajného chloridu sodného a podrobí sa sušeniu, v dôsledku čoho sa vytvorí jemný granulovaný prášok, ktorého každá granula má veľkosť nie väčšiu ako 0,1 mm. Aj keď je polystyrén obvykle popisovaný ako biely a priehľadný, touto metódou sa tieto vlastnosti nedosiahnu . - guličky majú žltkastý odtieň, čo naznačuje prítomnosť alkalických nečistôt, ktoré sa nedajú úplne odstrániť.

Aj keď je metóda dnes nepopulárna, je to práve táto metóda, ktorá poskytuje látku s najvyššou možnou molekulovou hmotnosťou.

Odpruženie

Ďalší spôsob, ktorý je už považovaný za zastaraný, aj keď sa stále považuje za vhodný na recykláciu polystyrénu na kopolyméry, ako je expandovaný polystyrén. Na výrobu je potrebný pripravený styrén, respektíve jeho suspenzia vo vode, hydroxid horečnatý, polyvinylalkohol, polymetakrylát sodný a iniciátory polymerizácie. To všetko sa posiela do reaktora, kde sa látka aktívne mieša s postupným zahrievaním až na 130 stupňov a vysokým tlakom. Potom je potrebné výslednú suspenziu ešte podrobiť odstredivému spracovaniu a až po premytí a vysušení zozbieraného materiálu sa získa polystyrén.

Blocky

Táto metóda je v súčasnej dobe považovaná za najobľúbenejšiu a najrelevantnejšiu a väčšina dnešného polystyrénu sa vyrába týmto spôsobom . Odôvodnenie je celkom jednoduché: výstup je čistý materiál, ideálny z hľadiska svetelno -technických parametrov, charakterizovaných stabilitou parametrov. Použitie uvažovanej technológie je zároveň účinné a zaručuje takmer úplnú absenciu výrobného odpadu.

Bloková výroba polystyrénu je založená na miešaní styrénu v benzénovom médiu v dvoch stupňoch - najskôr pri teplote asi 90 stupňov a potom s postupným zahrievaním od 100 do 220. Bloková výroba sa zastaví v štádiu, keď je asi 85% styrénu hmota sa zmenila na polystyrén. Odstránenie styrénu, ktorý nemal čas polymerizovať, sa vykonáva pomocou vákua.

Aplikácia

Polystyrén sa používa v obrovskom počte oblastí ľudskej činnosti a dokonca sa používa aj na výrobu remesiel vlastnými rukami. Doma vyrábajú sa z neho malé suveníry pomocou laserového rezania, frézovania, maľovania v akýchkoľvek farbách - od červenej po zlatú a čiernu a v niektorých prípadoch - a tlače na polystyrénový povrch. Najširšia aplikácia polystyrénu sa našla v stavebníctve , kde sa z neho vyrábajú stenové panely a stropné obklady, rôzne priečky a bagety. V listovej forme možno tento materiál použiť aj na fasády. Nakoniec na základe tohto materiálu vyrobia nedávno populárne polystyrénbetón.

Nábytkársky priemysel aj tento materiál používa čoraz aktívnejšie, aj keď v súčasnosti nie je konkurentom dreva a jeho derivátov. Tam, kde je vlhkosť vysoká, sa však používa neustále - napríklad sprchová vanička sa dnes dá úplne vyrobiť aj z nej. Okrem toho sa používajú polystyrénové granule ako výplň do vankúšov , a na tieto účely sa predávajú hotové vo vreciach.

Bežnému človeku je potravinová odroda polystyrénu dobre známa ako takmer hlavný materiál. na výrobu jednorazového riadu … Väčšina plastových pohárov, ktoré sú dnes tak obľúbené pri plnení nealkoholických nápojov, je vyrobená z neho. Okrem toho sa vo veľkej miere používa potravinársky polystyrén ako baliaci materiál vďaka svojim nízkym nákladom a relatívnej sile. Vzhľadom na dielektrické vlastnosti materiálu je potrebné poznamenať, že našiel tiež široké uplatnenie v elektrotechnika.

Súčasne v skutočnosti existuje toľko možností použitia polystyrénových výrobkov, že nie je možné vymenovať všetky.

Ako s ním pracovať?

V každodennom živote musíte najčastejšie pracovať s listovým polystyrénom , ktoré je možné spracovať mechanicky aj tepelne. Tvarovanie ohýbaním, lepením, rezaním a vŕtaním môže byť bežným druhom materiálu a je odolné voči nárazom. Na fragmentáciu plechu s hrúbkou menej ako 2 mm sa používa bežná skladačka, hrubšie listy je možné odoberať brúskou alebo ručným nástrojom. V priemyselnej dielni je možné rezanie laserom . Rezná línia sa ukazuje byť trochu rozstrapkaná, preto si vyžaduje následné spracovanie - najskôr sa preloží pilníkom a potom šmirgľom.

Ak je potrebné do plechu urobiť dieru, použite vŕtačku, na ktorú potrebujete vrták vytvorený špeciálne na vŕtanie plastového plechu. Ak je hrúbka plechu malá, počas vŕtania sa môže zdeformovať podľa želania majstra - takémuto vývoju udalostí sa môžete vyhnúť umiestnením dreveného bloku pod plech. Plech sa vytvára buď vákuovou technikou, alebo fúkaním vzduchu pod vysokým tlakom. Spracovanie ktoroukoľvek z uvedených metód zahŕňa významné (až 160-200 stupňov) zahriatie materiálu.

Spojenie jednotlivých dielov vyrobených z polystyrénu je povolené zváraním aj lepením. V oboch prípadoch musíte pred spájaním fragmentov povrchu najskôr starostlivo odmastiť. Na lepenie je potrebné variť buď plynovou alebo ultrazvukovou metódou - s polymérnymi kompozíciami na báze kyanoakrylátu alebo neoprénu.

Ak hovoríme o matnom polystyréne, potom môže prejsť aj takým typom spracovania, ako je brúsenie a leštenie . Na tento účel sa používa brúska, ale v žiadnom prípade nie s brúsnym kotúčom - namiesto toho sa odoberá mäkký kotúč, na ktorý sa nanáša špeciálna leštiaca pasta. Ak je súčiastka malá, môžete ju tiež leštiť alebo brúsiť ručne.

Okrem iného, na povrch polystyrénu je možné naniesť akékoľvek špeciálne nátery – od kovovej vrstvy po zrkadlový film . Dá sa na neho vytlačiť čiernobielo alebo farebne, akýmkoľvek zo známych spôsobov. Súčasne je na ochranu výsledného textu alebo obrázku potrebné povrch otvoriť lakom, pretože polymér neabsorbuje vlhkosť.

Spracovanie

Zdá sa, že polystyrén vo svojej čistej forme veľmi neškodí životnému prostrediu, ale zároveň jeho odpad, ako by mal byť pre plasty, pretrváva obrovské časové obdobie a znečisťuje planétu … Okrem toho sú polymér a jeho kopolyméry v prírodnom prostredí vystavené nadmernému zahrievaniu, vrátane spaľovania v ohni, a potom môžu byť následky oveľa hrozivejšie. Rovnako tak je nekontrolovaný kontakt polystyrénových predmetov s látkami schopnými rozpúšťať materiál nežiaduci, inak sa nedá vyhnúť uvoľňovaniu toxických pár styrénu, benzénu, toluénu, oxidu uhoľnatého a etylbenzénu.

Relatívna výhoda materiálu je, že vo väčšine prípadov sa dá recyklovať , s využitím priameho odpadu a jednoducho opotrebovaných produktov z neho. Ako techniky spracovania sa používa vytláčanie, lisovanie a odlievanie. Na výstupe sa získavajú výrobky, ktoré nie sú kvalitou nižšie ako nové, pričom sa netvoria žiadne odpadky. Okrem toho bol v posledných rokoch vyrobený nový stavebný materiál na báze polystyrénu - polystyrénbetón , ktorý je vhodný pre nízkopodlažnú výstavbu. Žiaľ, obrovské množstvo polystyrénového odpadu, najmä v chudobných krajinách, sa jednoducho spaľuje. Toto správanie sa pri plastovom odpade je mimoriadne negatívne pre životné prostredie.