Полистирол температура плавления: Статьи — Основные свойства и характеристики полистирола

автор alexxlab

Статьи — Основные свойства и характеристики полистирола

Главная → СТАТЬИ → Основные свойства и характеристики полистирола

 

Полистирол — это термопластическая пластмасса в форме плит с гладкой поверхностью или со штампованным рисунком, изготавливаемая методом экструзии. Полистирол нашел широкое практическое применение, начиная от безопасного застекления до оформления интерьера жилых помещений. Популярность полистирола и разновидность его применения — это следствие очень хороших технических свойств и низкой цены.

Белый полистирол — это экономичная альтернатива пластику ПВХ, а прозрачный — оргстеклу. Популярность материала вызвана высокой ударопрочностью, легкостью обработки и гибкостью. Он прекрасно формуется и обрабатывается. Также полистирол препятствует потере тепла, устойчив к различным химическим веществам, но неустойчив к перепадам температур и влажности. Главное его достоинство — это более низкая, чем у других пластиков стоимость.


1. Свойства и общие характеристики

Идеальный заменитель стекла. Великолепная прозрачность и легкость в использовании. Сырье представляет собой полимер с прекрасными физическими и химическими свойствами, в результате чего получается продукт удобный для использования как внутри, так и снаружи помещения. К тому же полистирол значительно дешевле чем оргстекло.

Гладкий прозрачный полистирол служит альтернативой стеклу, там, где требуется внутреннее остекление помещений. Прозрачный полистирол прекрасно пропускает свет, но воздействие прямых солнечных лучей может вызвать пожелтение, помутнение, снижение прочностных характеристик.

В прозрачном и полупрозрачном (различных оттенков) виде идеально подходит для внутреннего остекления, прекрасно подходит для изготовления декоративных перегородок, душевых кабин, а также для изготовления торгового и выставочного оборудования, может использоваться для изготовления рассеивателей света, а также может применяться для изготовления вывесок. Допускается контакт прозрачного полистирола с пищевыми продуктами.

Фактурный полистирол (колотый лед, пинспот, призма) и цветной полистирол часто используется для изготовления витражей, перегородок, подвесных потолков, светильников, в том числе встроенных. Фактурный полистирол хорошо рассеивает свет, который, отражаясь от многочисленных граней на поверхности, искрится.

Антибликовый полистирол — с односторонней обработкой поверхности, препятствует отражению источников света, предотвращает нежелательные тени, сохраняет натуральные цвета картины.

Во избежание повреждения поверхности листы покрывается защитной пленкой с двух сторон.

Основные преимущества полистирола, по сравнению с силикатным стеклом, в том, что он уменьшает потерю тепла, увеличивают теплоизоляцию, препятствует сквознякам и конденсации влаги, сокращает расходы на обогрев, химически инертен. Белый полистирол отлично формуется, равномерно распределяя толщину стенок готового изделия. В отличие от ПВХ он имеет более жесткую прочную структуру.


2. Основные технические характеристики полистирола

ХарактеристикиСтандартЕд. изм.
1. Общие:
удельный весD 1505г/см³1,05
твердость по РоквеллуD-785M scale76
2. Оптические:
светопроницаемость5036%93,7
коэффициент преломления534911,59
3. Мехнические:
модуль гибкости53452МПа3200
устойчивость на изгиб53452МПа100
модуль растяжения53455МПа3100
устойчивость на растяжение53455
МПа		50
устойчивость на удлинение53455%3
4. Термические:
температура размягчения по Вика53460°С>98
температура отклонения53461°С86/98
тепловой объемD-2766Дж/г К1,8
коэффициент линейного расширения53752 К-1 х 10-58
теплопроводность52612Вт/ м К0,17
температура разложения°С>280
максимальная рабочая температура°С80
температура формовки°С130 — 170
5. Ударные:
ударная вязкость при испытании с надрезом (Изод)ISO 180
кДж/м²		10
ударная вязкость при испытании с надрезом (Харп)53453кДж/м²14


3. Применение:

— изготовление вывесок
— изготовление рекламных щитов, штендеров
— изготовление указателей и информационных табличек
— изготовление декорации объемных букв, может служить задней стенкой объемных букв
— изготовление внутреннего остекления помещений
— замена оконных стекол
— отделка внутренняя и наружная
— производство торгового и выставочного оборудования, перегородок
— изготовление душевых кабин
— в оранжереях и теплицах
— изготовление электротехники: защитные экраны для цифровых табло, рассеиватели светильников, декоративные элементы розеток и выключателей
— создание трехмерных объектов методом термоформовки.


4. Обработка материала

1. Обработка края
2. Термоформовка
3. Сварка
4. Склеивание
5. Печать
6. Лакирование
7. Металлизация
8. Флокирование
9. Горячее тиснение
10. Фрезерование
11. Вакуумная формовка


Полистирол достаточно легкий. Обладает хорошими электроизоляционными свойствами, характеризуется небольшими диэлектрическими потерями. Максимальная рекомендуемая температура применения 70 оС. Полистирол можно без труда обрабатывать инструментами и станками для обработки дерева и металла.

1. Обработка края
Для обработки краев используют рубанок, грубый напильник, рашпиль, шабер. Инструмент должен быть хорошо заточен.

2. Термоформовка
Полистирол является идеальным материалом для этого вида обработки и предоставляет огромные возможности для создания трехмерных форм. Объемные буквы, барельефы, сложные объемные фигуры и многое другое может быть выполнено с помощью термо- или вакуумформовки.

Простейший инструмент для термообработки — промышленный фен.

Температура обработки: 130-150 оС.
В экстремальных случаях: до 200 оС.

Температура формовки:
— для технических деталей до 75 оС
— для упаковки без нагревания величина усадки: прибл. 0,5%

Коэффициент вытяжки:
— при отрицательной матрице -1:1,25
— при позитивной матрице — 1:2
— время нагрева: в зависимости от источника нагревания. При толщине материала более 2 мм необходимо нагревание с двух сторон.

3. Сварка
Рекомендуется газосварка (горячий воздух) при температуре 260-330 oС, сварка нагревательным элементом (температура 180-260 oС, время нагрева 20-60сек), и особенно ультразвуковая сварка (амплитуда колебаний 35 мм, облучение ультразвуком проводится менее 1 сек).

4. Склеивание
Детали из полистирола легко склеиваются друг с другом и с другими материалами, образуя долговечные и надежные соединения. Очень хорошо подходят для этой цели контактные клеи, водорастворимый клей, клей из неопрена, а также растворяющие или цианакрилатные клеи.

5. Печать
На поверхность полистирола легко наносится и долго держится печать, нанесенная офсетным или трафаретным способом. При этом не требуется предварительной обработки поверхности. При офсетной печати используются краски для «невпитывающих поверхностей». При шелкографической печати в случае применения растворителей следует обратить внимание на рекомендации производителей красок.

6. Лакирование
Поверхность пластика хорошо покрывается совместимыми лаками.

7. Металлизация
Металлизацию полистирола с образованием зеркальной поверхности можно провести при помощи высоковакуумной технологии после соответствующей обработки поверхности.

8. Флокирование
Полистирол хорошо подвергается флокированию (электростатическому нанесению волокон).

9. Горячее тиснение
Производят фольгой для тиснения, которая подходит для термопластиков и имеется в продаже.

10. Фрезерование

11. Вакуумная формовка

 

 

Полистирол | Химия онлайн

Полистирол (-СН2-СН(С6Н5) -)n – термопластичный полимер, имеющий линейную структуру и молекулярную массу от 50 тыс. до 300 тыс. По свойствам похож на полиэтилен.

Полистирол — аморфный, бесцветный, прозрачный, хрупкий продукт, не токсичен. Для полистирола характерны легкость переработки, склеиваемость, хорошая окрашиваемость в массе и очень хорошие диэлектрические свойства.

Полистирол – твердое стеклоподобное вещество, пропускающее до 90% лучей видимого спектра, плотность 1,05. Строение цепи регулярное (по типу «голова-хвост»).

Полимеризацию стирола чаще всего проводят в присутствии инициаторов по радикальному механизму.

Полистирол отличается большой стойкостью к воде, кислотам (в том числе плавиковой) и щелочам, однако разрушается под действием концентрированной азотной кислоты и ледяной уксусной. Растворяется в ароматических углеводородах и сложных эфирах, не растворяется в бензине и спирте.

Видеофильм «Пенополистирол»

Благодаря высоким диэлектрическим свойствами полистирол широко используется в радиотехнике и других отраслях высокочастотной техники.

Обладая ароматической природой, полистирол довольно легко вступает в реакции замещения в фенильных группах (нитрование, сульфирование и т.д.). Эти превращения используются в производстве ионообменных смол, полимерных красителей и т.п.

Для переработки полистирола в изделия применяют метод литья под давлением, прессование, экструзию, выдувание. В производстве линз и электротехнических деталей применяется механическая обработка блоков и пластин из полистирола.

Полистирольные волокна обладают прозрачностью и упругостью, что позволило применять их в волоконной оптике, электротехнике, производстве армированных пластиков.

Полистирол используется для получения пенопластов и материалов на их основе. Пенопласт получают при нагревании смеси полистирола с порообразователем (веществом, разлагающимся с выделением газа) выше температуры размягчения полимера (около 180-200° С). При этом происходит разложение порообразователя с выделением газов, которые «раздувают» полужидкую массу в пенопласт.

Высокомолекулярные соединения

Некоторые важнейшие синтетические полимеры

Ударопрочный листовой полистирол: производство и применение

Ударопрочный полистирол получил широкое распространение благодаря низкой стоимости исходного продукта и свойствам, позволяющим применять его в различных отраслях промышленности.

Основным недостатком данного материала является горючесть и растворимость в большинстве ароматических углеводородов. Горение полистирола сопровождается повышенным выделением копоти и вредных для здоровья веществ. Плавление полистирола происходит при температуре от 1600С. Полистирол легко растворяется в любых растворителях, бензине, дихлорэтане, но нерастворим в воде.

Ударопрочный полистирол является непрозрачным бесцветным материалом, который окрашивается в различные цвета при производстве. Основные свойства полистирола:

  • высокая прочность;
  • влагонепроницаемость;
  • в твердом состоянии не выделяет вредных для здоровья человека веществ;
  • диэлектрические свойства;
  • легкоплавкость;
  • морозостойкость;
  • легкость механической обработки.

Благодаря этим свойствам ударопрочный полистирол применяется: в электрической промышленности для изготовления изоляторов и диэлектрических изделий; пищевой промышленности для изготовления контейнеров для пищевых продуктов и одноразовой посуды; медицинской промышленности для одноразовых инструментов; в строительстве для изготовления душевых кабин и ванн. Самое широкое распространение ударопрочный полистирол получил в рекламной сфере при изготовлении рекламных конструкций.

Производство ударопрочного полистирола

В промышленности ударопрочный полистирол получают путем радикальной сополимеризации стирола с помощью блочного способа непрерывного производства.

Основные исходные материалы:

  • Стирол. Бесцветная жидкость, является продуктом пиролиза и гидрокрекинга углеводородных соединений. Отличается резким специфическим запахом. Обладает канцерогенными и раздражающим воздействием на организм человека. Легко полимеризуется с образованием твердого стекловидного вещества. Полимеризация происходит при комнатной температуре. Без добавления стабилизаторов при произвольной полимеризации возможно взрывообразование.
  • Каучук. Для приготовления раствора для полимеризации используют бутадиеновые каучуки. Для этого каучук режется дисковыми пилами и затем измельчается до получения мелкодисперсной массы с размером частиц менее 50 мкм.

В стирол добавляется мелкодисперсный каучук и помещается в ротационную установку. Массовая доля каучука составляет 7%. При температуре 60-700С в ротационной установке формируется раствор каучука на протяжении 20 часов. В получившийся каучуковый раствор добавляются различные добавки (пластификатор, регулятор, инициатор, стабилизатор), затем раствор подогревается и отправляется на полимеризацию.

Полимеризация происходит путем добавления раствора каучука в стирол при температуре 900С в реакторе. При достижении содержания раствора в стироле 25-30% производят перемешивание полимерного вещества в течении 4-5 часов. Затем получившееся полимерное вещество поступает в автоклавную установку, в которую предварительно загружают жидкое вещество-стабилизатор.

При работающей ротационной машине реактора полимерную массу подают в автоклав, где при постоянном повышении температуры до 1300С образуется суспензионная смесь на протяжении 9-10 часов. Получившуюся суспензию пропускают через сито, отделяющее образовавшуюся корку от суспензии. Затем производится разбавление суспензии деминерализованной водой, после чего из получившегося раствора с помощью центрифуги выделяют твердую фракцию, являющуюся гранулированным ударопрочным полистиролом, который сушится и упаковывается.

Изготовление листового ударопрочного полистирола

Ударопрочный полистирол листовой производится в виде листов стандартных размеров различной толщины экструзионным методом. Исходным материалом является гранулированный полистирол, красящее вещество и добавки для получения необходимых свойств. Данные вещества смешиваются в дозаторе и подаются в экструдер. Экструзионная машина расплавляет полученную смесь при температуре 1850С и выдавливает через калиброванное отверстие, образуя лист необходимой толщины и ширины. Полученный лист захватывается ленточным конвейером, на котором он охлаждается воздушным способом.

После охлаждения материала до температуры 1500С лента ударопрочного полистирола направляется на нанесение полиэтиленовой защитной пленки. Проходя через систему роликов, пленка наносится на обе стороны материала. Она защищает поверхность полистирола от механических повреждений во время транспортировки и монтажа. По завершении процесса нанесения защитного покрытия полистирол режется по длине с помощью циркулярного отрезного круга.

Применение ударопрочного полистирола

Изготовление изделий из листового полистирола производится методом вакуумоформирования или термоформирования.

При вакуумоформировании лист необходимого размера помещается в формовочную машину. Здесь производится двухстороннее нагревание листа до температуры размягчения материала – около 1600С. Затем нагревательные поверхности отводятся и снизу подводится матрица, к которой с помощью вакуумирования прилегает лист ударопрочного полистирола. При термоформировании материал нагревается почти до температуры плавления и методом штамповки получают необходимую форму изделия.

Стирол в пенополистироле…

Стирол в пенополистироле. Свинья в свинине или медведи на улицах Москвы.

Периодически все еще слышны абсурдные заявления о наличии вредного стирола в готовом пенополистироле. Это равносильно утверждению о наличии свиньи в хорошо прожаренной свиной отбивной.

Люди, далекие от науки и промышленности, подобно малообразованным иностранцам заявляют: «С самого детства мы верили – по улицам российской столицы бродят медведи!» Эта наивность так умиляет, что даже как-то неловко разочаровывать их.

Справедливости ради заметим – да, когда-то, давным-давно медведи действительно были. И в наши дни, изредка, при выполнении целого ряда условий и административных процедур дрессированных животных можно увидеть в специально отведенных общественных местах. И свинья в свинине действительно есть – очень непродолжительное время и в мизерных количествах – в форме ДНК, в свежей свиной туше.

Так есть ли стирол в пенополистироле ?

В технологии производства ППС заложена его санитарно-гигиеническая безопасность. Исходное сырье: стирол – вещество, которое естественным образом в критически малых количествах содержится во многих других, самых разнообразных материалах и даже продуктах питания – сыре, вине, клубнике, корице, кофе, пиве и др. Европейским Химическим Агентством, в соответствии с регламентом REACH, стирол был классифицирован как немутагенное, неканцерогенное и не обладающее репродуктивной токсичностью вещество.

Сырьем для производства пенополистирола служат полистирольные гранулы, которые, в свою очередь, являются следующим переделом нефтепереработки. Тем самым, пенополистирол – это природный материал и, одновременно, результат достижения химической индустрии.

Технология производства пенополистирола заключается в многократном расширении (вспенивании) и спекании гранул вспеневающегося полистирола. Гранулы наполняются пентаном (безвредным конденсатом природного газа) и подогреваются паром, вследствие чего пентан переходит в летучее состояние и затем расширяется. В итоге шарики полистирола «надуваются» в 20-50 раз, как надувается воздушный шарик. Ячейки в каждом шарике наполняются воздухом и приобретают упругость, после чего склеиваются под действием пара, образуя легкий, однородный, устойчивый к сжатию и сохраняющий свои размеры материал.

В итоге, вспененный полистирол на 98% состоит из обычного воздуха, и большинство его свойств обусловлены природой самого воздуха. Никакого другого газа для заполнения ячеек при производстве вспененного полистирола не используется.

Пенополистирол являет собой пример рекордно низкого содержания исходного сырья в конечном продукте. Содержание стирола в готовой пенополистирольной продукции составляет всего 0,002 мг/м3, что не превышает 0,001% от объема готового продукта! Гораздо выше содержание стирола в пластиковых корпусах бытовых приборов, компьютеров и даже… шариковых ручек, изготовленных из других полимеров.

Поскольку шарики спекаются под давлением, для их удержания рядом друг с другом не применяют ни одного вредного химического связующего вещества (например, фенол-формальдегида или акриловых смол). Только механическая сила удерживает их вместе. Современный качественный пенополистирол не содержит ни хлора, ни гидрохлорида, а значит безопасен не только при нормальных условиях эксплуатации, но и при термических реакциях. ППС не радиоактивен, а значит может быть 100%-но утилизирован.

Именно поэтому Европейский союз в 2009 году признал пенополистирол единственным материалом, рекомендованным для длительного контакта с любыми продуктами питания и, соответственно, производства пищевых упаковочных контейнеров. Во всем мире из него изготавливают одноразовую посуду, упаковку для овощей, фруктов, рыбы и мяса, а также контейнеры для транспортировки донорских органов и вакцин.

В России безопасность пенополистирола для здоровья людей и домашних животных подтверждается его использованием для пищевой упаковки в соответствии с гигиеническими нормативами ГН 2. 3.3.972-00.

Что касается строительных марок пенополистирола – в условиях обычной эксплуатации они не окисляются, так как всегда находятся внутри конструкции. Говорить о выделении стирола в процессе эксплуатации пенополистирольных изделий в диапазоне температур от -40°С до +80°С нельзя. Утверждения о том, что готовый продукт продолжает выделять стирол, не обоснованы, и не находят научного подтверждения.

Статистика европейской Ассоциации EUMEPS показала: именно факт полной экологической безопасности стал причиной того, что 8 из 10 частных домов в Европе утеплены качественным вспененным полистиролом. Согласно авторитетной британской классификации строительных материалов по экологичности BREEAM (theBuildingResearchEstablishmentLtd.) пенополистирол EPSимеет самый высокий рейтинг А+. В Германии, где экологичность и энергоэффективность – обязательные характеристики строительства и ремонта, доля потребления вспененного полистирола достигает 4 кг на человека, в то время как в России не доходит даже до 1 кг.

Еще в 2001 году в лаборатории НИИСФ РААСН образцы пенополистирола подверглись 80 циклам испытания, включавшим двукратное понижение температуры до -40С, последующее нагревание до +40С и выдержку в воде, аналогичную 1 условному году. Образцы выдержали испытания, не показав значительных ухудшений свойств. Далее в лаборатории НИИМосстрой подобные образцы подвергались 100 циклам испытаний и показали положительные результаты. Это значит, что качественный полистирол прослужит не менее 80-100 лет в конструкциях с амплитудой температурных воздействий ±40С!

Даже если происходит возгорание строительной конструкции, современный пенополистирол с антипиреновыми добавками не поддерживает горения — самостоятельно затухает за 2-4 секунды. Хотя, естественно, при большом пожаре и длительном направленном воздействии пламени он теряет форму, как и любой полимер, становится жидким, стекает внутри конструкции.

Как и все органические вещества, при горении ППС выделяет углекислый и угарный газы – однако, значительно меньше, чем, например, натуральная шерсть (фактически, одежда и домашний текстиль опаснее пенополистирола) или дерево. Самый традиционный строительный материал – дерево – при горении выделяет гораздо больше тепла (7000…8000 МДж/м3) и угарного газа, чем полистирол (1000 до 3000 МДж/кг). В отличие от большинства строительных материалов и утеплителей, полистирол не содержит хлора, а значит, при горении не происходит выделения фосгена, синильной кислоты и других опасных газов.

Aнaлитичeскaя гpyппa пpи кaфeдpaх opгaническoгo циклa МГУ им. M.B. Лoмoнoсoвa еще в 2010 году пыталась выявить продукты неполного сгорания образцов ППС, включая возможное образование фосгена и цианистых соединений. Согласно Протоколу № 37-2010 элементный анализ показал лучшие фактические результаты, чем теоретические значения величин С, H, N для чистого пенополистирола. В ИК-спектроскопии полос, характерных для фосгенa (1000 см-1 и 850 см-1) или любых aзoтсoдеpжащих сoединений, oбнapyжeно не было дaжe нa следовом уpoвне. C испoльзoванием дoступных библиoтек мacс-спектров (356000 спектров), a также в ручном режиме 6ыли идентифициpoвaны все пики на хроматограммах продуктов неполного сгорания образцов (жидкaя и гaзовaя фaза). Hи oдного хлopсoдеpжащего или aзoтсдержащего сoeдинения обнаружено не было.

Однако, в завершение, необходимо подчеркнуть, что в возгорании и распространении пожара, как и распространении сомнительной, недостоверной информации, не может быть виноват ни один строительный материал. Ответственность за несоблюдение норм и правил всегда лежит на людях.

Краткий обзор свойств вспененного полистирола показывает, что он, являясь одновременно научной разработкой и строительным ноу-хау, с одной стороны, уже доказал свою эффективность, а с другой – все еще продолжает интегрироваться в инновационные энергоэффективные технологии. Впереди строительство быстровозводимых домов, доступное жильё, снижение энергопотерь через ограждающие конструкции здания, уменьшение выбросов CO2 в атмосферу – и всё это становиться возможным благодаря экологически безопасному белому вспененному полистиролу!

За дополнительной информацией, пожалуйста, обращайтесь на сайт Ассоциации: www.epsrussia.ru

Свойства материала полистирола и микросфер из полиметилметакрилата (ПММА)

Перейти к навигации