Polystyren (50 Fotografií): Co Je To Za Materiál? Aplikace A Příprava Granulí, Hustota Transparentního A Jiného Polystyrenu, Teplota Tání A Další Vlastnosti

2024 Autor: Beatrice Philips | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-18 12:06

Různé druhy plastů radikálně změnily naše chápání každodenního života - dnes si náš život již nelze představit bez určitých plastových věcí. Existují však různé druhy plastů a každá z jeho odrůd má své vlastní specifické vlastnosti, které určují použití konkrétní látky v určitých oblastech. Vzhledem k tomu, že polystyren je dnes jednou z nejoblíbenějších možností plastů, stojí za to blíže zvážit jeho vlastnosti.

Co je to za materiál?

Polystyren je polymerovaný styren, to znamená, že je produktem chemického průmyslu. Jeho výroby můžete dosáhnout různými metodami, z nichž každá má své vlastní výhody a nevýhody, a v tomto článku se podrobněji podíváme na ty nejoblíbenější. Kde polystyren obsahuje pouze molekuly takových běžných látek, jako je uhlík a vodík , ale vyrábí se z tekutého styrenu, který se zase získává z ropy a uhlí.

Polymerizovaný styren vypadá jako tvrdá a elastická, bezbarvá a dokonce průhledná látka, která se může ohýbat bez lámání a je vysoce hygroskopická.

Polystyren byl poprvé získán v raných fázích průmyslové revoluce - to je známo v roce 1839 byl syntetizován v Německu … Další věcí je, že jeho výroba v průmyslovém měřítku začala mnohem později - až v roce 1920 a ani tehdy v prvních desetiletích nebyla využívána tak aktivně. Teprve během druhé světové války ve státech se o ně skutečně začali zajímat, vyráběli umělou gumu na bázi polystyrenu a v SSSR byla průmyslová výroba tohoto materiálu zcela odložena až do poválečných let.

Nelze říci, že moderní polystyren plně odpovídá vzorkům před stoletím . - po celou tu dobu vědci hledali způsoby, jak zlepšit vlastnosti materiálu. Díky tomu se plast po druhé světové válce stal mnohem odolnějším, včetně mnohem lépe odolných nárazů - to bylo možné díky tvorbě styrenových kopolymerů získávaných ještě složitějšími chemickými procesy.

Vlastnosti

Přesný fyzikální vlastnosti moderního polystyrenu jsou velmi závislé na tom, jak byl vyroben , ale obecně, když mluvíme o jednoduchém polystyrenu bez jakéhokoli objasnění, máme na mysli materiál s velmi specifickými parametry. Jeho hustota není nejvyšší (1060 kg / m

Molekulová hmotnost látka také není nijak specifická a silně závisí na způsobu získávání polystyrenu - obvykle se pohybuje od 50 tisíc do 300 tisíc, i když varianty emulzí někdy vykazují výrazně vyšší sazby. Rozpustnost polystyren je významný v řadě látek, včetně vlastního monomeru, jakož i v acetonu, aromatických uhlovodících a esterech.

Nehodí se k řadě rozpouštědel, včetně etherů, nižších alkoholů, fenolů a alifatických uhlovodíků.

Polystyren má výrazné dielektrické vlastnosti které se nemění bez ohledu na prostředí. Tento materiál je také prakticky lhostejný k ničivým účinkům kyselin a zásad, solí, alkoholů. Výše jsme již uvedli látky, které ji mohou ještě rozpustit, a také oxiduje, halogenuje, nitruje a sulfonuje.

Ve své původní podobě, bez dalšího tónování, polystyren (alespoň jeho bloková odrůda) je nejen bezbarvý, ale také průhledný … Struktura prakticky nezachovává viditelné světlo, prochází 90% svého množství, a to umožňuje použití takového materiálu při výrobě optických skel. Ultrafialové a infračervené záření přitom neprochází polystyrénovými povrchy tak suverénně.

Pokud vezmeme v úvahu vlastnosti polystyrenu jako výhody, díky nimž je tak populární v různých oblastech, v první řadě stojí za to zdůraznit následující důležité body

• Kombinace nízkých nákladů a snadného zpracování … Polystyren lze za svou cenu vzhledem ke svým vlastnostem považovat za jeden z hlavních motorů moderní civilizace. Ne nadarmo se dnes vyrábí tolik produktů s přímou účastí tohoto materiálu - prostě nemá žádnou skutečnou alternativu.
• Dobrá chemická odolnost . Většina látek, které se v každodenním životě mohou dostat na povrch polystyrenu, pro něj nepředstavuje žádné nebezpečí - to je skvělá zpráva pro výrobce, kteří chtějí vyrábět výrobky, které se vyznačují trvanlivostí. Přitom v chemické laboratoři s působivou sadou reagencií po ruce není těžké polystyren rozpustit.
• Toxicita je relativně bezpečná . Polystyren vypouští relativně málo škodlivých výparů a z ekologického hlediska je s určitými výhradami považován za neškodný. Odborníci přinejmenším nepředkládají žádná omezení týkající se používání polystyrenových materiálů v obytných prostorách a dokonce lze vyrobit i polystyrenové nádobí.
• Široká řada aplikací … Díky svým vlastnostem, snadnému zpracování a barvení lze polystyren použít jako surovinu pro výrobu čehokoli.

Se všemi výhodami polystyrenu má také omezení , a přestože jich není mnoho, někdy hrají velmi významnou roli.

Za prvé, jakékoli přehřátí takového plastu je nebezpečné a i v domácích podmínkách musíte stále přemýšlet o tom, kde můžete použít polystyren a kde byste neměli. Kromě toho pro většinu typů materiálů kromě rázů odolných proti nárazu představují nárazy značné nebezpečí a obecně je obecná křehkost problémem.

Srovnání s polypropylenem

Jedním z hlavních konkurentů polystyrenu je další populární polymer - polypropylen … V některých oblastech, jako je výroba obalových materiálů, jsou přímými konkurenty, ale rozdíl mezi těmito dvěma materiály je poměrně značný. Stojí za to začít alespoň tím, že polystyren je obtížné recyklovat , a přestože můžete často slyšet, že je to bezpečné, ekologové stále rádi hledají chyby.

Polypropylen také není bez hříchu, ale stále je na něj trochu méně otázek a je snazší jej recyklovat. Pokud budeme hovořit čistě o fyzických kvalitách těchto dvou materiálů, pak polypropylen se také vyznačuje zvýšenou flexibilitou - tam, kde se polystyren již láme nebo praská, se kujný polypropylen jednoduše ohýbá. Pokud jde o cenu, polystyren by možná již dávno ztratil konkurenci svému rivalovi, ale více nízké náklady Je to faktor, který ji zatím drží nad vodou.

Vizuální rozlišení jednoho od druhého není tak obtížné, ale musíte vědět, na co se dívat. Polystyren vypadá krásněji je lesklý a lesklý, bez dalšího barvení vypadá průhledně, i když může mít charakteristický studený odstín modré. Polypropylen se díky svému oparu zdá být trochu špinavější ., efekt rozptylu světla je mnohem vyšší. Můžete také rozlišovat mezi dvěma materiály klepnutím: polystyren je zvukový a při úderu vydává charakteristická kliknutí, zatímco polypropylen zní tlumeně.

Je to škodlivé pro lidi?

Polystyren je jedním z nejkontroverznějších materiálů, pokud jde o posuzování poškození a ohrožení zdraví . Na jedné straně se hojně používá v lidských obydlích a dokonce i na výrobu nádobí, což již naznačuje, že to není zakázáno. Na druhé straně řada prohlášení zpochybňujících ekologičnost plastů se týká především polystyrenu. Bude spravedlivé říci, že i když to není nejnebezpečnější ze stávajících materiálů, stále to nemůže být považováno za bezpečné - ani to nemohlo být používáno tak aktivně.

Mělo by být zřejmé, že styren, který je surovinou pro výrobu polystyrenu, je považován za velmi toxický.

Polystyren může emitovat ne tolik toxických látek, které tolik neovlivní lidské zdraví , ale to je jen tak dlouho, dokud s tím nejste v neustálém kontaktu, a dokud se to nezahřeje. Čím vyšší je teplota, tím nebezpečnější je okolí polystyrenových produktů, zvláště pokud došlo k požáru a materiál hoří. Chemické výpary narušují játra, ale problémy mohou být i se srdcem a plícemi a někteří odborníci se domnívají, že banální vdechování par styrenu je spojeno s rozvojem hepatitidy.

Musíte také pochopit, že polystyren a polystyren jsou různé: ke zlepšení vlastností plastu může výrobce přidávat různá změkčovadla, barviva a další přísady, které ovlivňují pevnost a pružnost materiálu.

V některých případech mohou být tyto přísady ještě nebezpečnější než samotný styren a výrobce nemusí uvádět další údaje o nebezpečnosti, aby nepřišel o zákazníky.

Když jsme nahoře nazývali polystyren relativně bezpečným, mysleli jsme tím, že existují i další, ještě škodlivější produkty lidské činnosti, kterých se stále nemůžeme vzdát - například výfuky automobilů. Polystyren lze navíc teoreticky používat téměř zcela bezpečně - za předpokladu, že znáte a striktně dodržujete pokyny, zejména nikoli podporou zahřívání materiálu, ale jeho ochranou před ním. Ale i tak Polystyren byste neměli vnímat jako zcela bezpečnou látku, protože ani ve světě plastů, který je v posledních letech stále více kritizován, není polystyren nejbezpečnější.

Přehled druhů

Pro teď pro výrobu polystyrenu se používá několik metod požadovaný materiál a pokud jde o jeho vlastnosti, konečný výsledek nebude vždy stejný. Abychom pochopili, jak to funguje, Podívejme se na každou ze tří populárních metod.

Každý z těchto materiálů má označení s charakteristickým označením způsobu získávání polystyrenu.

Emulze

Dnes toto metoda je již z velké části zastaralá a ve výrobě se prakticky nepoužívá … Princip činnosti je následující: za prvé se styren čistí od inhibitorů a poté se ve vodě kombinuje s emulgátory (soli mastných a sulfonových kyselin, mýdlo) a iniciátory polymerace - persíran draselný a oxid uhličitý. Při zahřátí na 85–95 stupňů dochází k chemické reakci - postupné polymerizaci, která je považována za ukončenou, pokud množství styrenu klesne pod 0,5%.

Výsledná emulze se poté sráží s roztokem běžného chloridu sodného a podrobí se sušení, v důsledku čehož se vytvoří jemný granulovaný prášek, jehož každá granule má velikost nejvýše 0,1 mm. Ačkoli je polystyren obvykle popisován jako bílý a transparentní, tato metoda nebude schopna dosáhnout těchto charakteristik . - kuličky mají nažloutlý odstín, což naznačuje přítomnost alkalických nečistot, které nelze zcela eliminovat.

Přestože je metoda dnes nepopulární, je to právě tato metoda, která poskytuje látku s nejvyšší možnou molekulovou hmotností.

Suspenze

Další metoda, která je již považována za zastaralou, přestože je stále považována za vhodnou pro recyklaci polystyrenu na kopolymery, jako je expandovaný polystyren. K výrobě je zapotřebí připravený styren, respektive jeho suspenze ve vodě, hydroxidu hořečnatém, polyvinylalkoholu, polymethakrylátu sodném a iniciátorech polymerace. To vše je odesláno do reaktoru, kde je látka aktivně míchána s postupným zahříváním až na 130 stupňů a vysokým tlakem. Poté je třeba výslednou suspenzi ještě podrobit odstředivkovému zpracování a až po promytí a vysušení sebraného materiálu se získá polystyren.

Blocky

Tato metoda je v současné době považována za nejpopulárnější a nejrelevantnější a většina dnešního polystyrenu se vyrábí tímto způsobem . Odůvodnění je celkem jednoduché: výstupem je čistý materiál, ideální z hlediska světelných technických parametrů, charakterizovaný stabilitou parametrů. Využití uvažované technologie je současně efektivní a zaručuje téměř úplnou absenci produkčního odpadu.

Bloková výroba polystyrenu je založena na míchání styrenu v benzenovém médiu ve dvou stupních - nejprve při teplotě asi 90 stupňů a poté s postupným zahříváním od 100 do 220. Bloková výroba je zastavena ve fázi, kdy asi 85% styrenu hmota se změnila na polystyren. Odstranění styrenu, který neměl čas polymerovat, se provádí pomocí vakua.

aplikace

Polystyren se používá v obrovském počtu oblastí lidské činnosti a dokonce se používá k výrobě řemesel vlastními rukama. Doma vyrábějí se z něj malé upomínkové předměty, využívající laserové řezání, frézování, malování v jakýchkoli barvách - od červené po zlatou a černou a v některých případech - a tisk na polystyrenový povrch. Byla nalezena nejširší aplikace polystyrenu ve výstavbě , kde se používá k výrobě stěnových panelů a stropních desek, různých příček a baget. V listové formě lze tento materiál použít i na fasády. Nakonec na základě tohoto materiálu vyrobí nedávno populární polystyrenbeton.

Nábytkářský průmysl také stále aktivněji využívá tento materiál, i když v tuto chvíli není konkurentem dřeva a jeho derivátů. Kde je však vlhkost vysoká, tam se používá neustále - například sprchová vanička se z ní dnes dá celá vyrobit. Kromě toho se používají polystyrenové granule jako výplň do polštářů , a pro tyto účely se prodávají hotové v pytlích.

Pro běžného člověka je potravinářská rozmanitost polystyrenu dobře známá jako téměř hlavní materiál. pro výrobu jednorázového nádobí … Z nich je vyrobena většina plastových kelímků, které jsou dnes tak oblíbené pro plnění nealkoholických nápojů. Kromě toho se hojně používá potravinářský polystyren jako obalový materiál díky své nízké ceně a relativní síle. Vzhledem k dielektrickým vlastnostem materiálu je třeba poznamenat, že také našel široké uplatnění v elektrotechnika.

Přitom ve skutečnosti existuje tolik možností použití polystyrenových výrobků, že je prostě není možné vyjmenovat všechny.

Jak s ním pracovat?

V každodenním životě musíte nejčastěji pracovat s listovým polystyrenem , které lze zpracovat mechanicky i tepelně. Tváření ohýbáním, lepením, řezáním a vrtáním může být jak běžný druh materiálu, tak nárazuvzdorný. Běžná skládačka se používá k fragmentaci plechu o tloušťce méně než 2 mm, zatímco silnější listy lze odebírat pomocí brusky nebo ručního nástroje. V průmyslové dílně je možné řezání laserem . Řezná čára se ukáže být trochu otrhaná, proto vyžaduje následné zpracování - nejprve se předá pilníkem a poté smirkem.

Pokud je nutné do plechu udělat díru, použijte vrták, ke kterému potřebujete vrták vytvořený speciálně pro vrtání plastového plechu. Pokud je tloušťka plechu malá, při vrtání se může deformovat proti přání mistra - takovému vývoji událostí se můžete vyhnout umístěním dřevěného bloku pod plech. Plech se vytváří buď vakuovou technikou, nebo foukáním vzduchu pod vysokým tlakem. Zpracování jakoukoli z uvedených metod zahrnuje významné (až 160-200 stupňů) zahřátí materiálu.

Spojení jednotlivých dílů z polystyrenu je povoleno jak svařováním, tak lepením. V obou případech musíte před spojením fragmentů povrchu nejprve pečlivě odmastit. K lepení je nutné vařit buď plynovou nebo ultrazvukovou metodou - polymerními kompozicemi na bázi kyanoakrylátu nebo neoprenu.

Pokud mluvíme o matném polystyrenu, pak může také projít takovým typem zpracování jako broušení a leštění . K tomu se používá bruska, ale v žádném případě s brusným kotoučem - místo toho se vezme měkké kolo, na které se nanáší speciální lešticí pasta. Pokud je součást malá, můžete ji také leštit nebo brousit ručně.

Mimo jiné, na povrch polystyrenu lze nanést jakékoli speciální nátěry – od kovové vrstvy po zrcadlový film . Lze na něj vytisknout černobíle nebo barevně, jakýmkoli známým způsobem. Současně je pro ochranu výsledného textu nebo obrázku nutné povrch otevřít lakem, protože polymer neabsorbuje vlhkost.

zpracovává se

Ve své čisté formě se zdá, že polystyren nepoškozuje životní prostředí, ale zároveň jeho odpad, jak by měl být pro plasty, přetrvává po obrovskou dobu a znečišťuje planetu … Kromě toho mohou být polymer a jeho kopolymery v přirozeném prostředí vystaveny nadměrnému zahřívání, včetně spalování v ohni, a pak mohou být následky mnohem hrozivější. Stejně tak je nekontrolovaný kontakt polystyrenových předmětů s látkami schopnými rozpustit materiál nežádoucí, jinak se nelze vyhnout uvolňování toxických par styrenu, benzenu, toluenu, oxidu uhelnatého a ethylbenzenu.

Relativní výhodou materiálu je, že ve většině případů lze recyklovat , s využitím přímého odpadu a jednoduše opotřebovaných produktů z něj. Extruze, lisování a lití se používají jako zpracovatelské techniky. Při výstupu se získávají produkty, které nejsou kvalitou horší než nové, přičemž se netvoří odpadky. V posledních letech byl navíc vyroben nový stavební materiál na bázi polystyrenu - polystyrenbeton , což je vhodné pro nízkopodlažní stavby. Obrovské množství polystyrenového odpadu, zejména v chudých zemích, se bohužel jednoduše spaluje. Toto chování u plastového odpadu je extrémně negativní pro životní prostředí.