Полистирол – это продукт химической промышленности, сложный полимер, который состоит из молекул углерода и водорода. Фактически этот материал образуют из специфического вещества, жидкого стирола, а его в свою очередь создают из каменного угля и нефти.
Что нужно для изготовления полистирола? Химическое прозрачное вещество нагревают в несколько этапов определенным способом, в итоге оно превращается в прочный полимер. Полистирол изготавливается в виде маленьких прозрачных гранул. Итоговый материал твердый, упругий, гибкий и обладает высокой гигроскопичностью, поэтому часто используется в разных сферах. Внешне в чистом виде очень похож на оргстекло, более выгодный с экономической точки зрения и поэтому широко используется в производстве.
Обычно полистирол производится в виде листов стандартной толщиной от 2 до 6 мм. Может быть тонированный, прозрачный, цветной или светорассеивающий, что является дополнительным преимуществом при производстве дальнейших предметов.
В процессе литья под давлением расплавленный полистирол заливают в форму и подвергают высокому давлению, чтобы он принял нужную форму. Этот метод часто используется для создания предметов со сложной геометрией.
Предметы могут быть совершенно разными: зависит от способа производства и цели его применения. Например, большое количество предметов из пластика созданы благодаря полистиролу.
Впервые полистирол был получен в начале 19 века, однако в промышленных масштабах стал использоваться в первой половине 20-го века. Больше чем за 100 лет материал постепенно улучшали, увеличивали его прочность и расширяли сферу его применения. Сейчас продолжаются новые разработки по устранению недостатков материала и улучшению его свойств.
Далее в этой статье подробнее расскажем о составе, важных характеристиках полистирола и областях его применения.
Свойства полистирола сильно зависят от способа его производства, поэтому итоговый результат может сильно отличаться. Однако, когда описывают полистирол без уточнений можно определить базовые его характеристики.
Физические качества:
Полистирол не токсичен, относится к диэлектрикам с низкой теплопроводностью. Плотность его невысока, примерно равна 1060 кг/м3. Молекулярная масса и выбранный способ получения материала влияют на итоговые физические свойства. В целом материал хрупкий, поэтому ведутся постоянные работы по повышению его прочности.
Отдельно стоит отметить, что полистирол считается пожароопасным материалом и конечный продукт должен иметь маркировку с предупреждением об этом свойстве.
Например, при 60 градусах Цельсия изделие из полистирола уже начинает терять свою форму. При нагреве до 105 градусов Цельсия может начать гореть, а при 200 градусах разрушается вся структура. Таким образом, он относится к легковоспламеняемым полимерам. Кислородный индекс полистирола может достигать 19%, а если кислородный индекс меньше 20%, это означает, что материал сгорает в воздухе очень быстро. Поэтому противопожарные службы отслеживают наличие полистирола в строительной сфере и ограничивают его использование в сложных строительных конструкциях.
Во время горения предметы из полистирола могут выделять токсичный дым. Однако современные разработки и добавление антипиренов в пенополистирол значительно снижают его пожароопасность. Благодаря этим улучшениям, пенополистирол не поддерживает горение и не выделяет опасных веществ при воздействии огня.
Специалисты на крупных производствах продолжают работать над улучшением характеристик материала, таких как снижение запаха во время возгорания и разработка компонентов, блокирующих возгорание. Эти меры значительно повышают пожаробезопасность, но работа в этом направлении продолжается, чтобы полностью достичь поставленных целей.
Полистирол создается бесцветным и стеклоподобным материалом. Химическая формула: [СН2 СН (С6Н5)]n, сокращенная формула — (C8H8)n.
Он создаётся из стирола, химической жидкости с едким запахом, с помощью полимеризации. Из полученных маленьких гранул цилиндрической формы делают листы и другие предметы.
Сложный полимер растворяется в своем мономере, а также быстро может раствориться в ацетоне, сложных эфирах, сероуглероде и ряде других веществ. Полистирол легко поддается обработке, переработке, окрашиванию. Полимер обладает хорошей клейкостью, что тоже является положительным свойством при создании разных изделий.
Он практически не впитывает влагу и не реагирует при взаимодействии с водой. Материал морозостойкий, а также обладает стойкостью перед грибками и микроорганизмами.
Типы полистирола определяются способами получения материала, их выделяют два:
В эмульсионном способе производства материала используется вода, регулятор, эмульгатор и инициатор полимеризации. Суть этого метода — очистить стирол от всех примесей, которые замедляют реакцию при создании полистирола. При температуре примерно 90 градусов получается высокомолекулярный полимер в самые короткие сроки. О готовности и завершении реакции говорит снижение объема винилбензола до 0,5% от всего вещества. Этим методом полистирол получится с желтым оттенком, это означает, что в составе остается щелочь. На вид материал получается как мелкий гранулированный порошок. Практически не используется в производстве на данный момент.
Блочный способ самый эффективный. Именно этим способом получается чистый материал, который стабилен по своим параметрам. Производство таким методом почти не оставляет после себя отходов.
Для производства используется уже три специальных реактора, итоговый результат образуется постепенным нагревом вещества до 200 градусов. Когда примерно 85% стирола превратилось в полистирол, цикл производства завершается. Именно этим методом получаются те самые гранулы, которые чаще всего и используются в дальнейшем производстве изделий.
Вторая градация видов полистирола наиболее важная для конечного потребителя – это виды по назначению:
Полистирол дешевле примерно в 1,5 раза в сравнении с оргстеклом, при всем этом свет рассеивается равномерно и не требует дополнительных светодиодных точек. Но не стоит забывать, что любые листы полистирола нельзя использовать рядом с лампами накаливания.
Благодаря его свойствам и преимуществам, а также с учетом недостатков, определяется область применение материала.
Где используется полистирол? Например, в следующих областях:
Пенополистирол широко используется в строительстве гражданской промышленности. Например, при возведении зданий, при производстве турбин, сложных устройств, различных агрегатов, а также в автомагистралях.
Полистирол часто вспенивают и используют в таком виде для создания конечного продукта, но и его изначальный вид тоже часто применяется при производстве предметов. Вспененный пенополистирол часто применяется для утепления зданий, создания упаковочных материалов, например, для защиты электроники и хрупких товаров в транспорте, а также для изготовления различных формованных изделий, включая контейнеры и стаканчики.
Например, в компании «КНАУФ ПЕНОПЛАСТ» полистирол используется для производства жесткой PS-пленки в матах КНАУФ Терм Теплый пол ПРО для применения в системе теплых полов водяного типа. Такая конструкция более износостойкая и позволяет быстрее выполнить все работы по монтажу, чем при использовании металлической сетки и скоб. Специфическая форма самих листов и бобышек на ней помогает установить все трубы идеально с первого раза.
Это далеко не весь перечень применения полистирола. Изделия используются в самых разных областях, и перечислить их все невозможно.
Кроме его особенностей, уникальных химических и физических свойств, есть и положительные характеристики:
Но стоит также отметить и недостатки материала:
Например, компания «КНАУФ ПЕНОПЛАСТ» использует качественное и безопасное сырье при производстве пенополистирола. Это означает, что итоговый материал полностью безопасен для человека и окружающей среды. Пенополистирол КНАУФ Терм производится в соответствии со всеми нормами и требованиями и может перерабатываться, что делает его экологически чистым материалом.
К сожалению, количество готовых продуктов из полистирола в разы превышает количество мест их переработки. Все это безусловно влияет на экологию не лучшим образом. При этом сам материал повторно используется в изготовлении утеплителей, различной упаковки и других сферах.
При всем сочетании преимуществ и недостатков нет никаких оснований думать, что спрос на материал будет падать. Скорее наоборот, регулярно расширяется список областей его применения.
Материал, как правило, изначально выпускается в виде листов, из него можно получать изделия путем механической обработки или с помощью термической обработки. Его можно клеить, резать, формовать. Для этого используют лобзики, сверла или лазерную резку. После разреза требуется несложная обработка краев изделия. Обработка любым методом возможна при нагреве материала от 160 до 200 градусов.
После обработки и шлифовки на поверхность можно нанести металлический или зеркальный слой, если это требуется.
Материал легко перерабатывать и использовать вторично, однако, заводы по переработке не успевают за количеством производства изделий из полистирола. Тут также существует и проблема отсутствия культуры сортировки мусора с последующей сдачей отходов для переработки.
Все это приводит к неприятным экологическим последствиям. Предметы из полистирола долго разлагаются и могут выделять токсины при взаимодействии со множеством различных веществ. Среди мусора контакты с другими предметами, веществами, растворами – не контролируются. При таких обстоятельствах токсичные пары стирола, бензола, этилбензола и другие – неизбежны.
В качестве новых методов переработки придумываются новые способы создания улучшенных материалов. Например, так появился полистиролбетон — прочные блоки, из которых строится малоэтажное экономичное жилье.
Однако, не все страны уделяют внимание этой проблеме, и мусор просто сжигается. А как мы уже выяснили выше, из-за особенностей материала – сжигание сильно влияет на загрязнение окружающей среды.
Полистирол при сравнительно низкой массе — гибкий, прочный, часто используется в звукоизоляции и теплоизоляции. Его уникальные свойства помогают заменить другие материалы в производстве предметов из области медицины, строительства, бытового потребления и так далее. Соотношение его физических и химических свойств с ценой – оптимальное.
Кроме этого возможна сополимеризация с некоторыми другими веществами, поэтому характеристики материала постоянно улучшаются. Благодаря преимуществам и свойствам более ста лет у полистирола нет аналогов, которые бы сохраняли такую же эффективность как для производителей, так и для потребителей.
