Как получить полистирол в домашних условиях и другие эксперименты. Мраморный пол из бетонного в гараже своими руками Чем растворить пенопласт в домашних условиях

Не всем везет на уроках физики или химии, особенно если учитель сухарь и любит только теорию. Но ничто не мешает самостоятельно проводить дома некоторые безопасные эксперименты под наблюдением взрослых и других любопытных. В этом сюжете покажем вам 3 научных эксперимента. На видео вы сможете посмотреть, как получить полистирол в домашних условиях и другие .

Эксперимент с окрашиванием воды.

Для первого эксперимента нужен картофельный крахмал, 9% уксус, 3% перекись водорода, йод, и витамин С или, иначе говоря, аскорбиновая кислота. Наливаем в стакан тёплой воды и растворяем в воде столовую ложку крахмала. Во второй стакан наливаем примерно такое же количество воды, размельчаем три таблетки витамина C и перемешиваем аскобринку с водой. И в третий стакан наливаем так же воды, добавляем немного йода и две ложки уксуса. Теперь переливаем стакан с витамином С в стакан с йодом. Происходит реакция. Йод теряет цвет и вода становится почти прозрачной. В этот же стакан заливаем растворённый крахмал и добавляем 5 ложек перикиси водорода. Ждём несколько секунд. Происходит интересная реакция – при смешивании белых цветов, откуда-то возникает чёрно-синий цвет. Этот эксперимент можно проводить как фокус. Почему жидкость меняет цвет, знают многие, если вы тоже знаете, то пишите в комментариях.

Растворение пенопласта в ацетоне и получение полистирола.

Для следующего эксперимента возьмём какую-нибудь ёмкость. Если у вас руки не из того места, то обязательно оденьте перчатки. Далее наливаем в ёмкость ацетон. Помещаем в ацетон пенопласт и пенопласт куда-то исчезает. Пенопласт исчезает, а жидкость начинает густеть. При этом активно выделяется газ, который был в пенопласте. Раньше это был рецепт самодельного клея. Он, однако, получался не очень клейкий. Многие скажут, что в этом эксперименте нет ничего удивительного. На самом деле пенопласт на 98% состоит из газа, заключенного в микроскопических тонкостенных ячейках из полистирола и ацетон вытесняет этот газ, но ничего не растворяет. В конце реакции мы имеем густую массу похожую на клей и состоящую из полистирола.

Что будет, если смешать масло, воду и йод?

Что бы сделать следующий эксперимент, наливаем в стакан воду и потом масло. Как бы вы не перемешивали, масло всегда будет отделяться от воды и всплывать, так как плотность масла меньше плотности воды.

Потом засыпаем в стакан соль, начинается интересная реакция. Добавим в стакан немного йода. Поставим на фонарик и добавим в стакан какую-нибудь шипучую таблетку, которую вы сможете купить в аптеке, Опять же получается забавная и красивая реакция.

Важно, что эти связующие могут отверждаться при комнатной температуре, а также при подсушке с температурой не выше 180-200 ºC. Это показали нижеописанные разработки Физико-технологического института металлов и сплавов НАН Украины (г. Киев), в результате которых созданы указанные связующие — растворы полистирола (изначально — пенополистирола) в органическом растворителе. Исследования состояли в обоснованном выборе растворителя, оптимизации составов, эксплуатационных свойств связующих и песчаных смесей.

Известно, что пенополистирол легко растворяется во многих растворителях, в частности, в бензоле, толуоле, ксилоле, сольвенте, однако они имеют очень низкий предел допустимых концентраций (ПДК, мг/м 3) в атмосфере рабочих помещений (цехов, участков), и это резко ухудшает условия труда при их использовании. Так, ПДК бензола всего 5 мг/м 3 , толуола, ксилола, сольвента — по 50 мг/м3. Высокая летучесть этих растворителей также усложняет их применение в производстве. Имеется другая группа растворителей с более высоким ПДК, который достигает 100-200 мг/м 3 . Это ацетон, этилацетат, бутилацетат, метилэтилкетон, тетралин и др. Однако у них, за исключением дорогого и дефицитного тетралина, очень высокая летучесть. Так, летучесть ацетона по серному эфиру равняется всего 2,1, летучесть этилацетата — 2,9. Применение этих растворителей для приготовления растворов пенополистирола с целью их использования в открытой атмосфере рабочих помещений с точки зрения ухудшения условий труда является весьма проблематичным и на практике не применяется. Очевидно, что для получения растворов из отходов пенополистирола, в том числе как связующих песчаных формовочных и стержневых смесей для литейного производства, необходимы растворители с более высоким ПДК и низкой летучестью — обязательным условием создания малотоксичных смесей.

Поставленная задача решена нами установлением того факта, что растворителем отходов пенополистирола может быть живичный скипидар, на что получен Институтом Патент Украины. Живичный скипидар — это углеводород растительного происхождения (ГОСТ 1571-82). Его получают из живицы (смола хвойных деревьев), которую перегоняют с паром и разделяют на летучую фракцию — скипидар и нелетучий осадок — канифоль. Скипидар содержит бицикличный монотерпеноид пинен. Живичный скипидар представляет собой прозрачную бесцветную или чуть окрашенную жидкость с плотностью 0,855-0,863 г/см 3 . До появления уайт-спирита скипидар был основным растворителем лаков и красок, его также применяют в фармакологии, так как он обладает бактерицидными свойствами. Ежегодный объем производства живичного скипидара в мире составляет около 300 000 тонн.

Живичный скипидар имеет ПДК, равное 300 мг/м 3 , то есть значительно выше упомянутой выше группы растворителей с ПДК не более 200 мг/м 3 . Он хорошо растворяет отходы пенополистирола и имеет низкую летучесть: в сравнимых условиях, если принять скорость испарения живичного скипидара за единицу, то ацетон испаряется в 15,1 раза быстрее, бензин «Калоша» — в 9,87 раз, этилацетат — в 7,66 раз, уайт-спирит — в 2,28 раз.

Исследуя растворяющую способность живичного скипидара по отношению к отходам пенополистирола, ученые разработали технологию получения растворов из отходов пенополистирола в живичном скипидаре практически любой концентрации, вплоть до 50%. В лаборатории получены растворы с концентрацией 25%, 30%, 40% и 50%.

Приготовление растворов пенополистирола в органических растворителях обусловлено многократным уменьшением его исходного объема и увеличением объема раствора по сравнению с объемом растворителя. Приготовление растворов пенополистирола является удобным способом его компактирования — эти отходы занимают вследствие низкой плотности (около 25 кг/м 3) значительный (точнее, огромный) объем в окружающей среде. По нашей технологии для увеличения объема раствора на одну единицу требуется растворить многие десятки единиц объемов пенополистирола.

Разработанная технология рециклинга пенополистирола из его отходов позволяет перевести его в раствор, а затем, например, изготавливать современные малотоксичные связующие материалы для производства песчаных формовочных и стержневых смесей, а также покрытий литейных форм, что дает возможность усовершенствовать и разрабатывать новые, более эффективные и экономичные процессы литья металлов. Кроме того, использование отходов пенополистирола имеет важное экологическое значение, так как речь идет об уменьшении этих отходов в окружающей человека экосфере.

Наиболее технологичны составы песчаных литейных смесей на 40% растворе содержат 2% полистирола в сухом остатке. Эти смеси прекрасно формуются и отверждаются кратковременной сушкой при температуре до 200 ºC. Институтом получен Патент Украины на изобретение по составу этих смесей, вместе с тем сейчас патентуется состав смеси, отверждаемый при комнатной температуре. В развитие технологии рециклинга отходов пенополистирола путем получения его растворов в живичном скипидаре и последующем использовании в качестве связующего в литейном производстве предложена технологическая схема опытно-промышленного процесса с перечнем несложного оборудования, включающего реактор в виде герметично закрываемого сосуда, снабженного мешалкой для ускоренного растворения пенополистирола и получения однородного по концентрации раствора.

Как показали экспериментальные работы, в растворах пенополистирола в живичном скипидаре, независимо от концентрации раствора, наблюдается седиментация мелких загрязнений, занесенных с отходами пенополистирола. После приготовления раствора заданной концентрации выполняли операцию отстаивания для осаждения этих загрязнений и их последующего удаления. При промышленном рециклинге это может служить удобным способом очистки полистирольного раствора.

Физико-механические свойства формовочных стержневых смесей на основе полистирольных связующих превосходят или равны аналогичным характеристикам холодно-твердеющих смесей на основе жидкого стекла, фенолоформальдегидных, карбомидо-фурановых смол. Это обстоятельство позволило рекомендовать полистирольные связующие с живичным скипидаром для замены вышеупомянутых связующих и, в особенности, дорогостоящих смол (со стоимостью на порядок выше раствора полистирола), в производственном процессе литья заготовок из черных и цветных сплавов.

В Физико-технологическом институте металлов и сплавов, кроме создания новых связующих песчаных смесей, ведется поиск партнеров для участия в программах разработки технологии получения из растворенного полистирола твердых пластмасс и изделий, а также его использования в качестве сырья для производства недорогих высокопрочных клеев и лаков (получены покрытия высокой твердости), строительных и теплоизолирующих пен. Бактерицидные свойства изготовленного из древесины хвойных пород живичного скипидара вместе с клеевыми свойствами описанного раствора можно использовать для производства клейкой ленты, герметика, а также на предприятиях по производству продуктов и медикаментов.

Вспенивание в условиях института, увеличение примерно в 50 раз.

Плиты «Пеноплэкс 35» средней плотностью 35 кг/м 3 , увеличение в 100 раз.

(Материал для плит — пеноплекс — получают путем смешивания гранул полистирола при повышенной температуре и давлении с введением вспенивающего агента и последующим выдавливанием из экструдера. В качестве вспенивающего агента используется смесь легких фреонов с добавлением двуокиси углерода (СО 2).)

Стержни, изготовленные из смеси с полистирольным связующим

С анализом российского рынка вспенивающегося полистирола Вы можете познакомиться в отчете Академии Конъюнктуры Промышленных Рынков«Рынок вспенивающегося полистирола в России ».

Ацетон быстро разрушает пенопласт

Пенопласт – композиционный материал, который состоит из твердого
органического полимера и пузырьков газа. Большую часть объема материала
занимает газ, поэтому пенопласт фактически представляет собой
затвердевшую пену. Благодаря такому строению пенопласт имеет очень
низкую плотность и отличается хорошими теплоизоляционными,
звукоизоляционными, а также противоударными свойствами. Пенопласт очень
легко обрабатывается, в отличие от древесины он устойчив к действию
бактерий и водорослей. Пенопласт широко используется как утеплитель в
строительстве и в качестве упаковочного материала.

Пенопласты можно получить практически из всех распространенных
полимеров, которые используются для производства пластических масс. В
качестве примера можно привести полиуретановые пенопласты,
поливинилхлоридные пенопласты, фенол-формальдегидные и
карбамид-формальдегидные пенопласты. Однако наибольшее распространение
получил полистирольный пенопласт. В быту под словом “пенопласт” чаще
всего имеют ввиду именно пенополистирол. В частности полистирольный
пенопласт кладут внутрь картонных упаковок с бытовой техникой, чтобы
уберечь изделия от ударов при транспортировке.

Пенополистирол был запатентован в 1920-30 гг и постепенно
получил применение для внешней теплоизоляции зданий. Позднее из
пенополистирола стали делать готовые блоки, в которые заливали бетон.

Кроме неоспоримых преимуществ полистирольный пенопласт имеет и
целый ряд недостатков. Как и большинство распространенных синтетических
полимеров пенополистирол имеет ограниченную долговечность и
пожароопасен. Полистирольный пенопласт может легко загореться даже от
спички, материал сгорает с выделением значительного количества теплоты и
образованием густого черного дыма. Более того: полистирол применяется в
некоторых современных разновидностях напалма. Эти неприятные свойства
пенопласта необходимо учитывать при строительстве.

Другим недостатком пенополистирола является его неустойчивость
к действию многих органических растворителей. Проведем эксперимент.

В предыдущем опыте ()
мы познакомились с тем, как гексан разрушает пенопласт. Теперь проведем
аналогичный опыт с ацетоном. Оказывается, ацетон “разъедает” пенопласт
намного быстрее, чем гексан. Пенопласт начинает разрушаться буквально от
попадания первых капель ацетона. В обоих случаях суть опыта очень
проста: органическая жидкость растворяет полистирол, а содержащийся в
пенопласте газ высвобождается наружу.

Можно также опускать небольшие кусочки пенопласта в стаканчик с
ацетоном. Пенопласт будет быстро растворяться, а жидкость густеть. При
этом активно выделяется газ, который был заключен в пенопласте. Раньше
таким способом рекомендовали изготавливать самодельный клей. Клей,
правда, получался не очень хороший, кроме того, в наше время ацетон
является труднодоступным реактивом.

Не трудно предположить, что действие того или иного растворителя
на пенопласт зависит от его способности растворять полистирол.
Предлагаем читателям самостоятельно поэкспериментировать с другими
органическими и неорганическими растворителями. Отметим также, что
пенопласт разрушается не только органическими растворителями, но и их
парами.

В домашнем хозяйстве часто требуется клей для ремонтных работ. Покупка нужного средства в строительных магазинах не всегда радует соотношением цена – качество. Проще и надежнее сделать самодельный клей из пенопласта. Несложная рецептура откроет маленькие секреты: как и чем растворять пенопласт для создания тягучей клейкой массы.

Делаем сами: быстро и недорого

Применение домашнего клея

Перед началом приготовления самодельного средства нужно уяснить, какие предметы можно склеить, а для каких материалов он не годится.

Успешным будет соединение только жестких предметов, так как клеящая масса затвердевает, усиливая прочность изделия. Заклеить трещину в резиновом сапоге, гибком на изломе, самодельным средством не получится.

Особенностью использования клея является ограниченное время его применения – 10-15 минут после приготовления, позже качество клейкой массы снижается.

Поэтому средство требуется в случаях небольших и срочных работ:

• заделки стыков из ДВП;
• ремонта пола, кровли из черепицы или шифера;
• склеивания мебели, плинтусов, предметов интерьера;
• гидроизоляции цоколя;
• крепления карнизов;
• утепления лоджий, балконов, потолков и пола, фундаментов, стен экструдированным пенополистиролом.

Владельцев гаражей, садовых домиков, частных домов не раз выручит в хозяйстве простой и быстрый в приготовлении самодельный клей вместо дорого казеинового, столярного.

Необходимые материалы

В изготовлении домашнего клеящего средства требуется всего два основных ингредиента: пенопласт и органический растворитель.

Два основных ингредиента: пенопласт и растворитель

Пенопласт

Рачительные хозяева знают, где можно всегда найти различные куски пенопласта:

• в упаковочных коробках из-под современных приборов – используют как противоударное средство при транспортировке;
• остатки листового материала (обрезки или крошка), использованного как утеплитель в процессе отделки помещений;
• старые пенопластовые подносы, тарелки, стаканчики – широко использовались в прошлом.

Упаковка и тара из пенопласта

• налить растворитель в нужном объеме клейкой массы;
• положить измельченные кусочки пенопласта или гранулы в объеме втрое больше, чем растворителя;
• осторожно перемешать для удаления выделяемых газов;
• добавить при необходимости кусочки пенопласта или растворителя.

Клейкая масса готова к использованию, когда становится однородной, по консистенции напоминает густой кисель, перестает выделять газы.

Кусочки растворяются полностью

Склеивание частей нужно начинать незамедлительно. Массу наносят кисточкой. После просушки клеевые стыки напоминают стекло.

Второй способ отличается тем, что ингредиенты соединяются непосредственно на месте заделки щели. Порядок действий следующий:

• измельченный пенопласт засыпать в трещину, углубление, которое нужно заклеить;
• смочить растворителем — бензином или ацетоном;
• равномерно распределять плавленую массу по поверхности участка, подлежащего ремонту.

Заделка щелей вторым способом отличается высокой степенью герметизации, часто применяется в работе с кровельным материалом, заклеиванием рубероида.

Важно предварительно готовить достаточное количество пенопласта для формирования вязкой клейкой массы. Если состав получится жидким, склеивание будет неэффективным.

Высыхание клея длится в зависимости от толщины слоя 1,5-2 суток.

Правила безопасности

Применение клея из пенопласта требует соблюдения правил пожаробезопасности, потому что смесь быстро воспламеняется, долго горит. Даже зажженная спичка может стать причиной возгорания. Масса при нагревании выделяет значительное количество теплоты и образует густой черный дым.

Ремонт кровли клеем из пенопласта

Способ приготовления клея из материалов, которые можно найти в любом доме, практичен и прост. Соблюдение простых правил поможет безопасно, быстро и недорого выполнить текущие ремонтные работы.

По многочисленным просьбам в комментариях к моим видео сегодня постараюсь изготовить состав из пенопласта и растворителей для нанесения на бетон. Хочется посмотреть, как он будет себя вести, ведь автовладельцы заинтересованы в дешевом лаке для покрытия гаража против сырости.

Бензин и пенопласт

Начну с растворения пенопласта в бензине. Надо бы еще проверить в ацетоне и растворителе, но считаю, что ацетон слишком быстро сохнет. Наливаю в чистую пустую металлическую банку бензин 92. Бензина потребуется чуть более половины банки.
Кусок пенопласта длиной примерно 1500 мм и толщиной 40 мм нарезаю на полосы и по одной опускаю их в банку с бензином. Ширину полосы надо выбирать под размер банки. Моя цель посмотреть, как будет вести себя полученный состав на бетоне (много лака мне не надо). Пенопласт легко входит в банку, плавится и сжимается в достаточно плотный ком на дне.

Примечание: при этом бензин будет пузыриться и выплескиваться из банки.
Получившийся состав имеет вид геля и похож на напалм (при поджигании сразу вспыхивает, долго горит, пламя высокое). Регулировать вязкость состава путем добавления бензина не получается – она достигает определенной густоты и на этом процесс останавливается. Банку оставляю на некоторое время, чтобы вышли пузырьки воздуха и растворились все кусочки пенопласта.

Покрываем бетонный пол

Гелеобразную массу достаю со дна банки и перекладываю в другую емкость. Участок бетонной плиты очищаю металлической щеткой и продуваю от пыли краскопультом. Подготовил для работы кисточку и шпатель, который слегка смазал маслом. Так не будет прилипать лак.
Удобнее оказалось работать шпателем.

Лак выливаю на бетон и шпателем начинаю наносить на поверхность движениями в разные стороны. После завершения работы на шпателе практически ничего не остается. При нанесении лака сразу чувствуется запах бензина. Оставляю этот участок примерно на час, чтобы он высох.

Растворяем пенопласт в ксилоле

Второй эксперимент проведу с ксилолом (один литр стоит 110 рублей). Если покрывать весь гараж этим составом, то его стоимость будет в 2,5 раза дороже лака из пенопласта, растворенного в бензине. Для растворения в ксилоле я выбрал более плотный и дорогой мелкозернистый пенопласт, из которого сделана защита системного блока компьютера.

При добавлении ксилола в банку пенопласт растворяется почти полностью, вязкость состава становится меньше, исчезает густой комок. Состав такой вязкости можно наносить значительно более тонким слоем. Похоже, ксилол лучше подходит для приготовления лака из пенопласта.
Примечание: мне еще советовали использовать растворитель 647, но его не оказалось под рукой.
Попробую использовать состав на ксилоле как лак по дереву. Беру очищенную от коры ветку грецкого ореха и кисточкой наношу тонкий слой состава. Получается очень хорошо, но надо дождаться высыхания лака.

Также кисточкой наношу слой состава на бетон. Слой получается очень тонкий и в нем нет пузырьков воздуха. Оставляю высыхать.
Первый участок у меня за час полностью не высох – на поверхности образовалась пленка с очень большим количеством пузырьков.

По бокам образовались огромные пузыри. На ощупь это похоже на всем известную упаковочную пленку с пузырьками. Однако как вариант такой состав можно использовать после полного высыхания.

Лучше получился участок, покрытый лаком на ксилоле. Состав хорошо впитался в поверхность бетона и похож на настоящий лак. Единственный минус – это дороговизна ксилола в сравнении с бензином.

Для удешевления можно сначала растворить пенопласт в бензине, а уже потом добавить ксилол и добиться нужной вязкости. Недорого получится готовить состав на основе разливного ксилола, который продается в канистрах и стоит меньше.
Примечание: на дереве состав высох за 10 минут и внешне неотличим от настоящего лака. В будущем для эксперимента я могу взять в рядом расположенном мебельном цехе полированную на станке доску и нанести на нее 3-4 слоя лака на ксилоле.