Полистирол

    Полистирол — продукт полимеризации стирола (винилбензола). Полистирол — твердое, упругое, бесцветное вещество, может быть прозрачным и непрозрачным, часто хрупок, это термопластичный материал, обладающий высокими диэлектрическими свойствами, химически стойкий по отношению к щелочам и кислотам, кроме азотной. Фенильные группы препятствуют упорядоченному расположению макромолекул и формированию кристаллических образований. Это жесткий, аморфный полимер с невысокой механической прочностью при растяжении и изгибе. Полистирол имеет низкую плотность, термическую стойкость. Он легко деформируется при относительно невысоких температурах (80 °C). Не обладает химической стойкостью. При контакте с жирами выделяет мономер стирола. Для улучшения свойств полистирола его модифицируют различными сополимерами и подвергают сшиванию.

Полистирол - термопластичный аморфный полимер с формулой [-СН2-С(С6Н5)Н-]n

    Широкое применение полистирола (ПС) и пластиков на его основе базируется на огромном ассортименте этого продукта. Производят полистирол общего назначения, представляющий собой продукт полимеризации стирола блочным методом. Широкое промышленное значение (более 60% производства полистирольных пластиков) имеют ударопрочные полистиролы, представляющие собой сополимеры стирола с бутадиеновым и бутадиен-стирольным каучуком. В настоящее время созданы многочисленные модификации сополимеров стирола.

    В мире используются следующие стандартные аббревиатуры: PS - polystyrene GPPS - general purpose polystyrene (полистирол общего назначения, неударопрочный, блочный, иногда называемый "кристаллическим") MIPS - medium-impact polystyrene (средней ударопрочности) HIPS - high-impact polystyrene (ударопрочный) Аббревиатура MIPS используется сравнительно редко.

    Горит коптящим пламенем, распространяя запах стирола. Широко используется для изготовления предметов бытового назначения – осветительной аппаратуры, посуды, галантереи, детских игрушек, канцелярских товаров и нашего автоматического карандаша.

Полистирол получают из нефти и природного газа – не возобновляемых полезных ископаемых. Общее мировое производство получаемых из нефти и газа полимеров в настоящее время в 5 раз превышает производство алюминия. К сожалению, интенсивное использование нефти быстро истощает ее разведанные запасы.

Упаковочные материалы

     Полистирол, полипропилен  широко используется для производства различных видов упаковки в том числе и для упаковки продуктов питания. Так например, из полистирола общего назначения марок 535 и 585 методом формования из вспененного листа полистирола производят лотки для продуктов питания и контейнеры для яиц.

    Полистирол и полипропилен применяют в производстве одноразовой посуды и пишераздаточных приспособлений для предприятий общественного питания. Одноразовая посуда изготавливается литьем и термоформованием.

одноразовая посуда

пищераздаточные приспособления

Строительные материалы

     Благодаря своим свойствам вспененный ударопрочный полистирол 535 и 585 широко применяется для производства влаго-, шумо- и теплоизоляционных материалов, а также для производства декоративных отделочных материалов, как например, потолочная плита или потолочный плинтус.

    Из полистирола марки 825 и полипропилена PP8440G и PP8300M производят различные корпусные изделия методом литья:

бытовая техника

игрушки

детали для автомобилей

Офисные принадлежности

    Применяется для изготовление различных ручек, брелков и других пластиковых изделий литьевыми методами формования.

ПОЛИСТИРОЛ (ПС, бакелит, вестирон, стирон, фостарен, эдистер и др.), термопластичный полимер линейного строения. Аморфный бесцв. прозрачный хрупкий продукт; степень полимеризации п = 600-2500, полидисперсность= 2 — 4 (и среднемассовая и среднечисловая мол. массы соотв.) в зависимости от технологии получения; индекс текучести 2-30. Для П. характерны легкость переработки, хо рошая окрашиваемость в массе и очень хорошие диэлектрич. св-ва. Ниже приведены св-ва П., полученного термич. полимеризацией стирола в массе:

 П. легко раств. в собств. мономере, ароматич. и хлорир. углеводородах, сложных эфирах, ацетоне, не раств. в низших спиртах, алифатич. углеводородах, фенолах, простых эфирах. Обладает низким влагопоглощением, устойчив к радиоактивному облучению, в к-тах и щелочах, однако разрушается конц. азотной и ледяной уксусной к-тами. Легко склеивается. На воздухе при УФ облучении П. подвергается старению: появляются желтизна и микротрещины, происходит помутнение, увеличивается хрупкость. Термодеструкция начинается при 200 °С и сопровождается выделением мономера. П. не токсичен.

Его недостатки - хрупкость и низкая теплостойкость; сопротивление ударным нагрузкам невелико. При т-рах выше 60 °С снижается формоустойчивость.

В пром-сти П. получают радикальной полимеризацией стирола след. методами: 1) термич. полимеризацией в массе (блоке) по непрерывной схеме в системе последовательно соединенных 2-3 аппаратов с мешалками; заключит. стадию процесса часто проводят в аппарате колонного типа. Начальная т-ра р-ции 80-100 °С, конечная 200-220 °С. Р-цию прерывают при степени превращения стирола 80-90%; непрореагировавший мономер удаляют из расплава П. под вакуумом и затем с водяным паром до содержания стирола в П. 0,01-0,05%. В П. вводят стабилизаторы, красители, антипирены и др. добавки и гранулируют. "Блочный" П. отличается высокой чистотой. Эта технология наиб. экономична и практически безотходна (непрореагировавший стирол возвращается на полимеризацию).

2) Суспензионной полимеризацией по периодич. схеме в реакторах объемом 10-50 м3, снабженных мешалкой и рубашкой. Стирол суспендируют в деминерализов. воде, используя разл. стабилизаторы эмульсии; инициатор полимеризации растворяют в стироле. Процесс ведут при постепенном повышении т-ры от 40 до 130°С под давлением в течение 8-14 ч. Из полученной суспензии П. выделяют центрифугированием, после чего его промывают и сушат. Процесс удобен для получения и сополимеров стирола. Этим же методом в осн. производят и пенополистирол.

3) Эмульсионной полимеризацией по периодич. схеме. Этим методом получают П. наиб. высокой мол. массы. Применение метода все время сокращается, т.к. он сопряжен с большим кол-вом сточных вод.

П. перерабатывают литьем под давлением и экструзией при 190-230 °С (см. Полимерных материалов переработка). Применяют как конструкц., электроизоляц. (пленки, нити и др.) и декоративно-отделочный материал в приборо-и машиностроении, радио- и электротехнике (напр., корпуса и панели приборов), для изготовления изделий ширпотреба (посуда, авторучки, игрушки, осветит. арматура и др.).

Для получения материалов, обладающих более высокими теплостойкостью и ударной прочностью, чем П., используют смеси последнего с др. полимерами и сополимеры стирола, из к-рых наиб. пром. значение имеют блок- и привитые сополимеры, т. наз. ударопрочные материалы (см. АБС-пластик, Полистирол ударопрочный), а также статистич. сополимеры стирола с акрилонитрилом, акрилатами и мета-крилатами, а-метилстиролом и малеиновым ангидридом. Статистич. сополимеры с виниловыми мономерами получают по той же технологии, что и П.,-чаще всего суспензионной или эмульсионной сополимеризацией.

Сополимер стирола с акрилонитрилом (САН) обычно содержит 24% последнего, что соответствует азеотропному составу смеси мономеров и позволяет получать продукт постоянного состава. САН превосходит П. по теплостойкости, прочности при растяжении, ударной вязкости и устойчивости к растрескиванию в агрессивных жидких средах, однако уступает по диэлектрич. св-вам и прозрачности. Стоимость САН значительно выше, чем П. Аналогичными св-вами, но лучшими прозрачностью и устойчивостью к УФ облучению обладает тройной сополимер стирол-акрилони-трил-метилметакрилат; однако его стоимость выше, чем САН.

    Сополимер стирола с а-метилстиролом (САМ) по де-формац. теплостойкости превосходит П. на 20-25 °С, по др. св-вам близок ему.

    Сополимер стирола с малеиновым ангидридом (2-3%) получают радикальной сополимеризацией в p-pe орг. неполярного р-рителя; используют как пленкообразующий компонент при получении лакокрасочных материалов.

П. и пластмассы на основе сополимеров стирола составляют группу полистирольных (стирольныг.) пластиков, хотя в нек-рых сополимерах содержание стирола менее 50%. Мировое произ-во стирольных пластиков 5,8 млн. т/год, в СССР-449 тыс. т/год (1986). Доля П. в их произ-ве постоянно снижается и в 80-х гг. не превысила 15%.

Лит.: Полистирол. Физико-химические основы получения и переработки, М., 1975; Энциклопедия полимеров, т. 3, М., 1977, с. 533-47; Бакнелл К., Ударопрочные пластики, пер. с англ., Л., 1981; Иванчев С. С., Радикальная полимеризация, Л., 1985. С. А. Вольфсон.