Polüstüreen (50 Fotot): Mis See Materjal On? Graanulite Pealekandmine Ja Valmistamine, Läbipaistva Ja Muu Polüstüreeni Tihedus, Sulamistemperatuur Ja Muud Omadused

2024 Autor: Beatrice Philips | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-18 12:10

Erinevad plastitüübid on radikaalselt muutnud meie arusaama igapäevaelust - tänapäeval ei kujuta meie elu enam ette ilma teatud plastist asjadeta. Siiski on erinevaid plastiliike ja igal selle sordil on oma eripärad, mis määravad konkreetse aine kasutamise teatud piirkondades. Kuna polüstüreen on tänapäeval üks populaarsemaid plastvalikuid, tasub selle omadusi lähemalt kaaluda.

Mis materjal see on?

Polüstüreen on polümeriseeritud stüreen, see tähendab keemiatööstuse toode. Selle valmistamiseks võite kasutada erinevaid meetodeid, millest igaühel on oma eelised ja puudused ning kõige populaarsemaid neist käsitleme üksikasjalikumalt selles artiklis. Kusjuures polüstüreen sisaldab ainult selliste tavaliste ainete molekule nagu süsinik ja vesinik , kuid see on valmistatud vedelast stüreenist, mis omakorda saadakse naftast ja söest.

Polümeriseeritud stüreen näeb välja nagu kõva ja elastne, värvitu ja isegi läbipaistev aine, mis võib paindumata puruneda ja on väga hügroskoopne.

Esimest korda saadi polüstüreen tööstusrevolutsiooni algfaasis - see on teada aastal 1839 sünteesiti see Saksamaal … Teine asi on see, et selle tootmine tööstuslikus mastaabis algas palju hiljem - alles 1920. aastal ja isegi siis esimestel aastakümnetel seda nii aktiivselt ei kasutatud. Alles Teise maailmasõja ajal osariikides hakkasid nad nende vastu tõeliselt huvi tundma, tootes polüstüreenil põhinevat tehiskummi, ja NSV Liidus lükati selle materjali tööstuslik tootmine täielikult sõjajärgsetele aastatele.

Ei saa öelda, et kaasaegne polüstüreen vastab täielikult sajandi tagustele proovidele . - kogu selle aja jooksul otsisid teadlased võimalusi materjali omaduste parandamiseks. Tänu sellele muutus plastik pärast Teist maailmasõda palju vastupidavamaks, sealhulgas tunduvalt paremini taluvatele löökidele - see sai võimalikuks tänu veelgi keerukamate keemiliste protsesside abil saadud stüreeni kopolümeeride loomisele.

Omadused

Täpne kaasaegse polüstüreeni füüsikalised omadused sõltuvad suuresti selle tootmise viisist , kuid üldiselt, kui me räägime lihtsast polüstüreenist ilma igasuguse täpsustuseta, peame silmas väga spetsiifiliste parameetritega materjali. Selle tihedus ei ole kõige suurem (1060 kg / m

Molekulmass aine pole samuti mingil juhul spetsiifiline ja sõltub tugevalt polüstüreeni saamise meetodist - tavaliselt jääb see vahemikku 50 tuhat kuni 300 tuhat, kuigi emulsioonivariandid näitavad mõnikord oluliselt kõrgemaid määrasid. Lahustuvus polüstüreen on märkimisväärne paljudes ainetes, sealhulgas oma monomeeris, samuti atsetoonis, aromaatsetes süsivesinikes ja estrites.

See ei sobi paljudele lahustitele, sealhulgas eetritele, madalamatele alkoholidele, fenoolidele ja alifaatsetele süsivesinikele.

Polüstüreenil on väljendunud dielektrilised omadused mis ei muutu olenemata keskkonnast. See materjal on praktiliselt ükskõikne ka hapete ja leeliste, soolade, alkoholide hävitava toime suhtes. Eespool oleme juba loetlenud ained, mis seda veel lahustada suudavad, samuti oksüdeeritakse, halogeenitakse, nitreeritakse ja sulfoonitakse.

Algsel kujul, ilma täiendava toonimiseta, polüstüreen (vähemalt selle plokisort) pole mitte ainult värvitu, vaid ka läbipaistev … Konstruktsioon praktiliselt ei hoia nähtavat valgust, läbides 90% selle kogusest, ja see võimaldab sellist materjali kasutada optiliste klaaside valmistamisel. Samal ajal ei liigu ultraviolett- ja infrapunakiirgus nii kindlalt läbi polüstüreenpindade.

Kui pidada polüstüreeni omadusi eelisteks, mis muudavad selle erinevates valdkondades nii populaarseks, tasub kõigepealt esile tõsta järgmised olulised punktid

• Madala hinna ja lihtsa töötlemise kombinatsioon … Oma hinnaga võib polüstüreeni pidada selle omaduste tõttu üheks kaasaegse tsivilisatsiooni peamiseks mootoriks. Pole asjata, et tänapäeval toodetakse nii palju tooteid selle materjali otsesel osalusel - sellel pole lihtsalt reaalset alternatiivi.
• Hea keemiline vastupidavus . Enamik aineid, mis võivad igapäevaelus polüstüreeni pinnale sattuda, ei kujuta talle mingit ohtu - see on suurepärane uudis tootjatele, kes soovivad toota tooteid, mida eristatakse vastupidavusega. Samal ajal pole keemialaboris, muljetavaldava reaktiivide komplektiga käepärast, polüstüreeni lahustamine keeruline.
• Toksilisus on suhteliselt ohutu . Polüstüreen eraldab suhteliselt vähe kahjulikke aure ja keskkonna seisukohast peetakse seda teatud reservatsioonidega kahjutuks. Vähemalt ei esita eksperdid mingeid piiranguid polüstüreenmaterjalide kasutamisele eluruumides ja isegi saab valmistada polüstüreenist nõusid.
• Lai valik rakendusi … Tänu oma omadustele, lihtsale töötlemisele ja värvimisele saab polüstüreeni kasutada toorainena ükskõik mille valmistamiseks.

Kõigi polüstüreeni eelistega on sellel ka piirangud ja kuigi neid pole palju, mängivad nad mõnikord väga olulist rolli.

Esiteks on sellise plastiku igasugune ülekuumenemine ohtlik ja isegi kodustes tingimustes peate ikkagi mõtlema, kus saate polüstüreeni kasutada ja kus mitte. Lisaks kujutavad enamiku materjalitüüpide puhul lisaks löögikindlusele löögid märkimisväärset ohtu ja üldiselt on probleemiks üldine haprus.

Võrdlus polüpropüleeniga

Üks peamisi polüstüreeni konkurente on teine populaarne polümeer - polüpropüleen … Mõnes valdkonnas, näiteks pakkematerjalide tootmises, on nad otsesed konkurendid, kuid nende kahe materjali erinevus on üsna märkimisväärne. Tasub alustada vähemalt sellest, et polüstüreeni on raske ringlusse võtta , ja kuigi sageli võib kuulda, et see on ohutu, armastavad keskkonnakaitsjad ikkagi selles viga leida.

Polüpropüleen pole samuti patuta, kuid selle kohta on siiski veidi vähem küsimusi ja seda on lihtsam taaskasutada. Kui me räägime puhtalt kahe materjali füüsilistest omadustest, siis polüpropüleeni iseloomustab ka suurem paindlikkus - kus polüstüreen juba puruneb või praguneb, painduv polüpropüleen lihtsalt paindub. Hinna osas oleks polüstüreen ehk konkurendi konkurendile juba ammu kaotanud, kuid rohkem odav Kas see tegur, mis hoiab seda seni pinnal.

Visuaalselt üksteisest eristamine pole nii keeruline, kuid peate teadma, mida vaadata. Polüstüreen näeb välja ilusam see on läikiv ja läikiv, ilma täiendava värvimiseta tundub see läbipaistev, kuigi sellel võib olla iseloomulik külm sinine varjund. Polüpropüleen tundub oma hägususe tõttu veidi määrdunum ., valguse hajumise efekt on palju suurem. Puudutades saate eristada ka kahte materjali: polüstüreen on kõlav ja annab löömisel iseloomulikke klikke, samas kui polüpropüleen kõlab summutatult.

Kas see on inimestele kahjulik?

Polüstüreen on üks vastuolulisemaid materjale tervise ja tervisekahjustuste hindamisel . Ühelt poolt kasutatakse seda laialdaselt inimeste eluruumides ja isegi roogade valmistamiseks, mis juba viitab sellele, et see pole keelatud. Teisest küljest viitavad arvukad avaldused, mis seavad kahtluse alla plasti keskkonnasõbralikkuse, peamiselt polüstüreeni. On õiglane öelda, et kuigi see ei ole olemasolevatest materjalidest kõige ohtlikum, ei saa seda siiski ohutuks pidada - seda ei saanud nii aktiivselt kasutada.

Tuleb mõista, et stüreeni, mis on polüstüreeni tootmise tooraine, peetakse väga mürgiseks.

Polüstüreen ei saa eraldada mitte nii palju mürgiseid aineid, mis ei mõjuta inimeste tervist nii palju , kuid seda ainult seni, kuni te pole sellega pidevalt kontaktis ja kuni see soojeneb. Mida kõrgem on temperatuur, seda ohtlikum on naabruskond polüstüreenitoodetega, eriti kui on tekkinud tulekahju ja materjal põleb. Kõige enam häirivad keemilised aurud maksa, kuid probleemid võivad olla isegi südame ja kopsudega ning mõned eksperdid usuvad, et stüreeniaurude banaalne sissehingamine on täis hepatiidi teket.

Samuti peate mõistma, et polüstüreen ja polüstüreen on erinevad: plasti omaduste parandamiseks võib tootja materjalile lisada erinevaid plastifikaatoreid, värvaineid ja muid lisandeid, mis mõjutavad tugevust ja elastsust.

Mõnel juhul võivad need lisandid osutuda isegi ohtlikumaks kui stüreen ise ja tootja ei pruugi osutada täiendavaid ohuandmeid, et mitte kliente kaotada.

Kui ülalpool nimetasime polüstüreeni suhteliselt ohutuks, pidasime silmas, et on ka teisi, veelgi kahjulikumaid inimtegevuse tooteid, millest me siiski loobuda ei saa - näiteks auto heitgaasid. Lisaks saab teoreetiliselt polüstüreeni kasutada peaaegu täiesti ohutult - eeldusel, et teate ja järgite juhiseid, eriti mitte materjali kuumutamist edendades, vaid selle eest kaitstes. Aga isegi nii Te ei tohiks tajuda polüstüreeni kui täiesti ohutut ainet, sest isegi plastimaailmas, mis on viimastel aastatel üha enam kriitikat saanud, pole polüstüreen kõige turvalisem.

Liikide ülevaade

Praeguseks polüstüreeni tootmiseks kasutatakse mitut meetodit soovitud materjali ja selle omaduste poolest ei ole lõpptulemus alati sama. Et mõista, kuidas see toimib, Vaatame kõiki kolme populaarset meetodit.

Igal neist materjalidest on märgistus polüstüreeni saamismeetodi iseloomuliku tähisega.

Emulsioon

Täna seda meetod on juba suuresti aegunud ja tootmises praktiliselt ei kasutata … Toimimispõhimõte on järgmine: esiteks puhastatakse stüreen inhibiitoritest, seejärel ühendatakse see vees emulgaatoritega (rasv- ja sulfoonhapete soolad, seep), samuti polümerisatsiooni initsiaatoritega - kaaliumpersulfaat ja vesinikdioksiid. 85-95 kraadini kuumutamisel tekib keemiline reaktsioon - järkjärguline polümerisatsiooniprotsess, mis loetakse lõppenuks, kui stüreeni kogus langeb alla 0,5%.

Saadud emulsioon hüübitakse seejärel tavalise naatriumkloriidi lahusega ja kuivatatakse, mille tulemusena moodustub peeneteraline pulber, mille iga graanuli suurus ei ületa 0,1 mm. Kuigi tavaliselt kirjeldatakse polüstüreeni kui valget ja läbipaistvat, ei suuda see meetod neid omadusi saavutada . - pallidel on kollakas toon, mis näitab leeliseliste lisandite olemasolu, mida ei saa täielikult kõrvaldada.

Kuigi meetod on tänapäeval ebapopulaarne, annab just see meetod aine, mille molekulmass on võimalikult suur.

Vedrustus

Teine meetod, mida peetakse juba aegunuks, kuigi seda peetakse endiselt sobivaks polüstüreeni ringlussevõtuks kopolümeerideks nagu vahtpolüstüreen. Tootmiseks on vaja valmistatud stüreeni või pigem selle suspensiooni vees, magneesiumhüdroksiidis, polüvinüülalkoholis, naatriumpolümetakrülaadis ja polümerisatsiooni initsiaatoreid. Kõik see saadetakse reaktorisse, kus aine segatakse aktiivselt järkjärgulise kuumutamisega kuni 130 kraadi ja kõrgsurvega. Pärast seda tuleb saadud suspensiooni veel tsentrifuugida ja alles pärast kogutud materjali pesemist ja kuivatamist saadakse polüstüreen.

Plokiline

Seda meetodit peetakse praegu kõige populaarsemaks ja asjakohasemaks ning enamik tänapäeval toodetud polüstüreenist toodetakse sel viisil . Põhjendus on üsna lihtne: väljund on puhas materjal, mis on ideaalne valgustustehniliste parameetrite poolest, mida iseloomustab parameetrite stabiilsus. Samal ajal on vaadeldava tehnoloogia kasutamine nii tõhus kui ka tagab tootmisjäätmete peaaegu täieliku puudumise.

Polüstüreenploki tootmine põhineb stüreeni segamisel benseenikeskkonnas kahes etapis - esmalt temperatuuril umbes 90 kraadi ja seejärel järkjärgulisel kuumutamisel vahemikus 100 kuni 220. Plokitootmine peatatakse etapis, kui umbes 85% stüreenist mass on muutunud polüstüreeniks. Stüreeni eemaldamine, millel pole aega polümeriseerumiseks, toimub vaakumi abil.

Rakendus

Polüstüreeni kasutatakse tohutul hulgal inimtegevuse valdkondades ja seda kasutatakse isegi oma kätega käsitöö tegemiseks. Kodus sellest valmistatakse väikseid suveniire, kasutades laserlõikust, freesimist, värvimist mis tahes värvides - punasest kuldse ja mustani ning mõnel juhul - ja trükkimist polüstüreenpinnale. Leiti kõige laiem polüstüreeni rakendus ehituses , kus seda kasutatakse seinapaneelide ja laeplaatide, erinevate vaheseinte ja baguette valmistamiseks. Lehtede kujul saab seda materjali kasutada ka fassaadide jaoks. Lõpuks toodavad nad selle materjali põhjal hiljuti populaarset polüstüreenbetoon.

Mööblitööstus kasutab ka seda materjali üha aktiivsemalt, kuigi hetkel ei ole ta puidu ja selle derivaatide konkurent. Kuid seal, kus niiskus on kõrge, kasutatakse seda pidevalt - näiteks täna saab sellest täielikult valmistada dušialuse. Lisaks kasutatakse polüstüreeni graanuleid nagu täitematerjal padjades , ja sel eesmärgil müüakse valmis kottides.

Tavainimese jaoks on polüstüreeni toidusort hästi tuntud kui peaaegu peamine materjal. ühekordsete lauanõude valmistamiseks … Enamik tänapäeval karastusjookide villimiseks nii populaarseid plasttopse on valmistatud sellest. Lisaks kasutatakse palju toidukvaliteediga polüstüreeni pakkematerjalina madala hinna ja suhtelise tugevuse tõttu. Arvestades materjali dielektrilisi omadusi, väärib märkimist, et see on leidnud laialdast rakendust ka Elektrotehnika.

Samal ajal on tegelikult polüstüreentoodete kasutamiseks nii palju võimalusi, et neid kõiki pole lihtsalt võimalik loetleda.

Kuidas temaga koostööd teha?

Igapäevaelus peate enamasti töötama lehtpolüstüreeniga , mida saab töödelda nii mehaaniliselt kui ka termiliselt. Vormimine painutamise, liimimise, lõikamise ja puurimise teel võib olla nii tavaline materjal kui ka löögikindel. Alla 2 mm paksuse lehe killustamiseks kasutatakse tavalist pusle, paksemaid lehti saab aga veski või käsitööriistaga. Tööstuslikus töökojas laserlõikamine on võimalik . Lõikejoon osutub pisut räsitud, seetõttu nõuab see järgnevat töötlemist - see edastatakse esmalt failiga ja seejärel smirgiga.

Kui lehes on vaja teha auk, kasutage puurit, mille jaoks vajate spetsiaalselt lehtplasti puurimiseks loodud puurit. Kui lehe paksus on väike, võib see puurimise ajal deformeeruda kapteni soovide vastaselt - sellist sündmuste arengut saate vältida, asetades lehe alla puuklotsi. Leht moodustatakse kas vaakummeetodil või õhu puhumisel kõrge rõhu all. Töötlemine mis tahes näidatud meetoditega hõlmab materjali märkimisväärset (kuni 160-200 kraadi) kuumutamist.

Polüstüreenist valmistatud üksikute osade ühendamine on lubatud nii keevitamise kui ka liimimise teel. Mõlemal juhul peate enne pinna fragmentide ühendamist kõigepealt hoolikalt rasvatustama. On vaja küpsetada kas gaasi või ultraheli meetodil, liimida - tsüanoakrülaadil või neopreenil põhinevate polümeerikompositsioonidega.

Kui me räägime mattpolüstüreenist, siis võib see läbida ka sellist tüüpi töötlemist nagu lihvimine ja poleerimine . Selleks kasutatakse veskit, kuid mitte mingil juhul abrasiivkettaga - selle asemel võetakse pehme ketas, millele kantakse spetsiaalne poleerimispasta. Kui osa on väike, saate seda ka käsitsi poleerida või lihvida.

Muuhulgas, polüstüreeni pinnale saab kanda mis tahes spetsiaalseid katteid – metallikihist peegelkileks . Sellele saab printida musta või värvilise mis tahes tuntud viisil. Samal ajal on tekkinud teksti või pildi kaitsmiseks vaja pind lakiga avada, sest polümeer ei ima niiskust.

Töötlemine

Tundub, et puhtal kujul ei tee polüstüreen keskkonnale suurt kahju, kuid samal ajal püsivad selle jäätmed, nagu plastiku puhul, tohutu aja jooksul, saastades planeedi .… Lisaks sellele võivad polümeer ja selle kopolümeerid viibida looduslikus keskkonnas liigse kuumutamise, sealhulgas tulekahjus põlemise tagajärjel, ja siis võivad tagajärjed olla palju kohutavamad. Samuti on ebasoovitav polüstüreenist esemete kontrollimatu kokkupuude ainetega, mis võivad materjali lahustada, vastasel juhul ei saa vältida stüreeni, benseeni, tolueeni, vingugaasi ja etüülbenseeni mürgiste aurude eraldumist.

Materjali suhteline eelis on see seda saab enamikul juhtudel ringlusse võtta , kasutades nii otseseid jäätmeid kui ka lihtsalt kulunud tooteid. Töötlemistehnikatena kasutatakse ekstrusiooni, pressimist ja valamist. Väljumisel saadakse tooteid, mis ei ole kvaliteedilt madalamad kui uued, samas ei teki prügi. Lisaks on viimastel aastatel valmistatud polüstüreeni baasil uut ehitusmaterjali - polüstüreenbetoon , mis sobib madala kõrgusega ehitamiseks. Kahjuks põletatakse tohutul hulgal polüstüreenijäätmeid, eriti vaestes riikides. Selline käitumine plastjäätmetega on keskkonnale äärmiselt negatiivne.