Полистирол (ПС, PS)

Свойства полистирола

Полистирол применяют при производстве тех изделий, где необходима внешняя красота и хорошие диэлектрические свойства. А высокая экологичность позволяет использовать его в медицинской промышленности.

Основные характеристики

С одной стороны, полистирол обладает хорошей термопластичностью, с другой – высокой твердостью. Уже говорилось про отменные диэлектрические свойства, к которым добавляется морозо- и влагоустойчивость. Полистирол спокойно «переживает» радиацию, легко поддается механической обработке и окраске. Ему можно придать практически любую форму, а глянцевая поверхность конечных изделий придает им изысканный внешний вид.

Относительно химических свойств: полистирол стоек ко всем щелочам и кислотам (кроме уксусной и азотной). «Игнорирует» простые эфиры, алифатические углеводороды, низшие спирты и фенолы. Неплохо растворяется в сложных эфирах, ароматических и хлорированных углеводородах, в ацетоне и в стироле - собственном мономере.

Особенности

У полистирола есть ряд особенностей, которые ограничивают его применение в промышленности и в быту. Это – не очень высокая ударопрочность, хрупкость. Также полистирол размягчается при температуре 90 – 95 градусов С.

Этих недостатков удалось избежать в сополимерах стирола. В частности, во многих марках значительно улучшена ударная вязкость. Сейчас ученые ведут активную работу над увеличением показателей свето- и термостойкости.

Производство полистирола

Исходный материал для полистирола – стирол – не что иное, как продукт нефтесинтеза. Полистирол выпускается в виде цилиндрических гранул размером от 2 до 5 мм. Для производства этого синтетического полимера используются три способа: эмульсионная или суспензионная полимеризация, а также термическая полимеризация в массе.

Термическая полимеризация

Еще этот метод называют термической полимеризацией в блоке. Его главные преимущества – безотходность и экономичность. Процесс идет по непрерывной схеме, как правило, применяются два – три соединенных между собой аппарата. Конечная «доводка» продукта происходит, как правило, в аппарате колонного типа.

Реакция начинается при температуре от 80 до 100 градусов С, температурные показатели при ее окончании – 200 – 220 градусов С. Реакцию останавливают, когда концентрация полистирола в массе равно 80 – 90 процентов. Оставшийся мономер удаляется при помощи вакуума и водяного пара, после чего в массу добавляют стабилизаторы и красители.

Суспензионная и эмульсионная полимеризация

Для начала – о суспензионной полимеризации. Это процесс происходит по периодической схеме в реакторах, объем которых колеблется от 10 до 50 кубических метров. Аппараты оснащены мешалками и рубашкой.

Реакция занимает 8 – 14 часов, проходит под давлением и с постоянным повышением температуры (начало – 40 градусов, окончание – 130 градусов С). Готовый продукт отделяют на центрифуге, после чего промывают и сушат. Надо сказать, что таким способом чаще всего изготавливают сополимеры стирола, вспененный полистирол.

Метод эмульсионной полимеризации используется для получения полистирола с высокой молекулярной массой. Он, как и в предыдущем случае, проходит по периодической схеме.

Производство ударопрочного полистирола

Ударопрочный полистирол, как правило, производится двумя способами: путем термической полимеризации в массе или с помощью блочно-суспензионной полимеризации по периодической схеме.

При термической полимеризации в стироле растворяют каучук – бутадиеновый либо бутадиен-стирольный, в зависимости от требуемых свойств готовой продукции. После достижения 15-процентной концентрации каучука начинают повышать температуру и перемешивать полученную массу. Собственно, в этот момент и начинается реакция полимеризации.

После появления в массе небольшого количества полистирола она разделяется на две фазы: каучуковую и стирольную. Каучуковая – это, собственно, и есть привитый сополимер, то есть ударопрочный полистирол, который и является конечной целью всего процесса. Вторая фаза представляет собой раствор полистирола в стироле. Процесс продолжается до тех пор, пока не полимеризуется 30 – 40 процентов исходного количества стирола.

Готовый продукт выделяют с помощью вакуума и гранулируют.

Точно также начинается производство по методу блочно-суспензионной полимеризации, однако по достижении 30 – 40-процентной концентрации полистирола технология изменяется. А именно – полученную массу суспендируют в воде. Реакция проводится до окончательного превращения стирола.

Производители и марки

На отечественном рынке (а, значит, и в нашем каталоге) можно найти полистирол следующих производителей:

«Салаватнефтеоргсинтез», марки:

• ПСМ 115
• УПМ 0703
• УПМ 0508
• УПС 0803
• УПС 0801

«Нижнекамскнефтехим», различные марки.

«Стирол» (Украина), различные марки.

Применение полистирола

Полистирол применяют как в различных отраслях промышленности, так и в быту. Он используется для изготовления осветительных приборов, строительных, отделочных и рекламных материалов, сувениров и многого другого. По объемам производства полистирол прочно занимает четвертое место среди прочих синтетических полимеров.

Переработка

Для производства конечных изделий из полистирола используют два метода: экструзия при температуре 130 – 190 градусов С и литье под давлением, происходящее в температурой 190 – 230 градусов. Плюс к этому – полистирол прекрасно сваривается, склеивается и совмещается с пластификаторами. Хорошо поддается окраске.

Полистирол в быту

Синтетические полимеры, в частности – полистирол, в настоящее время прекрасно заменяют стекло, дерево, кожи, металл. Поэтому его с большим успехом применяют при изготовлении упаковки для косметики, чемоданов и мебели, различных емкостей, одноразовой посуды и пищевых контейнеров, светофильтров и всевозможных красивых светильников. Используется полистирол и при изготовлении холодильников, и для упаковки мясных продуктов.

Экструзионный полистирол общего назначения хорошо задерживает ультрафиолетовое излучение, поэтому он применяется при изготовлении оранжерей, теплиц, душевых кабинок, рассеивателей света, оконных стекол и дверей.

Эпидемиология и гигиена

Полистирол абсолютно экологичен, он полностью соответствует санитарно-эпидемическим требованиям, принятым в нашей стране. Поэтому его применяют при производстве доильных аппаратов, различной кухонной техники: овощерезок, соковыжималок, терок. Также из полистирола делают разнообразные емкости для хранения продуктов: сахарницы, вазы, поддоны, хлебницы, подносы, солонки, стаканы.

Не обходится без полистирола и при изготовлении изделий для личной гигиены: из него часто производят расчески, футляры для зубных щеток, мыльницы. Этому синтетическому полимеру можно даже доверить здоровье детей: полистирол используется при облицовке детских ванночек.

Рециклинг

Процесс рециклинга применяется и в отношении полистирола. Предприятия закупают отходы этого материала, которые затем путем экструдирования очищаются и гранулируются. После этого полистирол вновь готов к промышленному применению.