Характеристики на полистирола с общо предназначение. Полистирол: формула, свойства, производство, приложение

Полистиролни продукти и изделия
Оборудване за производство и обработка на полистирол
Книги и списания за полистирол
Снимка
Видео
Процес на производство на полистирол
Исторически факти
Перспективи и прогнози за развитие
Кратки характеристики и свойства:

полистиролполучен чрез полимеризация на стирен в маса (PSM), в емулсия (PSE) и по-рядко в суспензия (C). Средно молекулно тегло (MM) = 80-100 хиляди в зависимост от метода на производство.
Формула на полистирол:
н
C6H5
Полистиролът и материалите на негова основа са структурни полимерни материали. Те се характеризират с достатъчно висока якост, твърдост, висока стабилност на размерите и отлични декоративни свойства. Полистиролът е аморфен полимер, характеризиращ се с висока прозрачност (пропускливост на светлина до 90%).
Полистирол (PS, бакелит, вестирон, стирон, фосарен, едистер и др.). Плътност 1,04-1,05 g/cm3, тразмер 82-95 С. Полистиролът се разтваря в стирен и ароматни въглеводороди, кетони. Полистиролът не се разтваря във вода, алкохоли, слаби разтвори на киселини, основи. Модул на огъване 2700-3200 MPa. Топлопроводимост 0,08-0,12 W / (m * K). Назъбена якост на удар по Шарпи 1,5-2 kJ/m2. Полистиролът е склонен към напукване. Температура на самозапалване 440 C. CPV прах-въздушна смес 25-27,5 g/m3 Полистиролът е крехък, устойчив на алкали и редица киселини, масла, лесно се оцветява с багрила без загуба на прозрачност, има високи диелектрични свойства. Полистиролът е нетоксичен, одобрен за контакт с храни и за използване в биомедицинските технологии.
ОППС(полистирол с висока ударна сила) се получава чрез присадена съполимеризация на стинол с полибутадиен или стирол-бутадиен каучук. Силно удароустойчив полистирол (UP, Karinex, Lusterex, стернит, стирон, хостирен и др.) Структурно HIPS е трифазна система, състояща се от PS (полистирол), тракийски гел от присаден съполимер и каучук с присаден стирен във формата от частици с размер до 15 микрона, равномерно разпределени по отношение на UPS. Въпреки ниското молекулно тегло на матричния полистирол (70-100 хиляди), наличието на каучук значително забавя растежа на микропукнатини, което увеличава здравината на материала (Таблица 1).
Марката HIPS показва метода на синтез (M, C), цифровото обозначение на якостта на удар (първите две цифри) и десетократната стойност на съдържанието на остатъчния мономер. Освен това марката може да включва буква, указваща предпочитания метод на обработка. Например UPM-0703 E - удароустойчив полистирол, получен чрез масова полимеризация; ударната му якост е 7 kJ/m 2, остатъчно съдържание на мономер е 0,3%, обработката е чрез екструдиране.

Маса 1.

Основни свойства на полистироновите пластмаси

Свойства на полистирола
Плътност, кг/ м 3
Точка на топене, 0 С
Разрушаващо напрежение, МРа, при:
Разтягане
извивам
компресия
Удължение при скъсване, %
Якост на удар, kJ/ м 2
Твърдост по Бринел, MPa
Топлоустойчивост по Мартенс, 0 С
Диелектрична константа при 10 6 Hz
Тангенс на ъгъла на диелектричните загуби при 10 6 Hz, x10 4
Специфично обемно електрическо съпротивление, Ohm∙m
Електрическа мощност, MW/ м

коремни мускули- пластмасата е продукт на присадена съполимеризация на три мономера - акрилонитрил, бутадиени стирен, а статичният съполимер на стирен и акрилонитрил образува твърда матрица, в която са разпределени гумени частици с размер до 1 микрон. Повишаването на ударната якост се съпровожда от запазване на основните физични, механични и топлофизични свойства на високо ниво (Таблица 1). ABS не е прозрачен. Предлага се под формата на стабилизиран прах и гранули. Използва се за производството на технически продукти.
В марката ABS първите две цифри показват стойността на ударната якост според Изод, следващите две - PTR(индекс на потока на стопилка), буквата в края на марката показва метода на обработка или специални свойства. Например, ABS-0809T се характеризира с якост на удар - 8 kJ / m 2, MFR - 9g / 10 min, повишена устойчивост на топлина (T).
Съполимерите се използват в промишлеността стинолс акрилонитрил(SAN), стинол с метил етакрилат (MS) и стинол с метиметакрилат и акрилонитрил (MSN).
Полистиролът се рециклира по всички известни методи.

Механични свойства на полистирола

Механична устойчивост на полистироли към киселини и разтворители:

полистирол	H 2ТАКА 4	HNO3 50%	HCl до 37%	ацетон	етанол	Бензол	фенол

Топлофизични свойства на полистирола:

полистирол	Топлопроводимост, λ, W/(m*K)	Топлинен капацитет, s, kJ/(kg*K)	Коефициент на топлопроводимост, a * 10 7, m 2 / s	Среден CLR (β * 10 5), K -1

Температурни характеристики:

полистирол	Граници на работната температура, С		Точка на омекване на Vicat	Топлоустойчивост според Мартенс	Точка на топене С

Диелектрична константа на полистирола:

Индексът на запалимост (K) е безразмерна стойност, която изразява съотношението на количеството топлина, отделена по време на горенето, към количеството топлина, изразходвано за запалване на материална проба. Материал с K>0,5 е запалим. За полистирола индикаторът K-1.4 е запалим

Индикатори за пожарна опасност от полистирол:

Характеристики на горене на полистирол и полистирол с висок удар:
Поведение на пламъка: Мига при запалване, изгаря лесно. Изгаря дори след като се свали от огъня.
Оцветяване на пламък: Оранжево-жълт, светещ.
Естеството на горенето: Изгаря с образуване на голямо количество сажди, топи се.
Мирис:Сладко флорално с нотка на аромат на бензол. Миризмата на канела, ако е убодена с нажежена игла. Сладка миризма на стирен.

Кратко описание, методи на обработка, основно предназначение, качествена оценка на свойствата на полистиролите и специфични характеристики

Полистирен блок, емулсия, суспензияО: По-твърд материал от LDPE и HDPE, с добри диелектрични свойства, липса на крехкост и ниска устойчивост на топлина. Химически устойчив. За да се увеличи якостта на удар и устойчивостта на топлина, стиренът се съполимеризира с други мономери или се комбинира с каучуци. С въвеждането на порофори в полистирола и последващо разпенване се получава експандиран полистирол, който се характеризира с високи топло- и звукоизолационни свойства, плаваемост, химическа устойчивост и водоустойчивост.

Основно предназначение: За части на корпуси на устройства, радиоелектронно оборудване, изолатори, големи части на хладилници, вътрешна облицовка на самолети. Експандиран полистирол за топло и звукоизолация в строителството

Силно удароустойчив полистирол: По-висока якост от полистирола

Методи на обработка: Инжекционно формоване. Пневматично и вакуумно формоване. Екструдиране. Щамповане. Натискане. Залепване. Механично възстановяване

Основно предназначение: За технически продукти и части

модифицирана полистиролова пластмаса: Висока якост на удар при ниски и високи температури, повишена устойчивост на топлина, устойчивост на алкали и смазочни масла

Методи на обработка: Инжекционно формоване. Екструдиране. взривяване

Основно предназначение: За едрогабаритни продукти в автомобилната индустрия и в електротехниката

Твърд, твърд, аморфен полимер. PS е добре оцветен и механично обработен.

Основни физични и химични свойстваполистирол

Полистироновите пластмаси са голяма група термопластични материали, химичният състав на полимерната част на които съдържа стиреновия мономер или неговите продукти на съполимеризация. Полистиролът с общо предназначение (PS), експандиран полистирол, полистирол с силен удар (HIPS) и ABS кополимери са широко използвани.

Полистиролът е от голямо значение сред съвременните видове инженерни пластмаси. Въпреки че в момента делът на полистирола в обема на производството на синтетични смоли и пластмаси е по-малко от 6%, но областите на приложение на този тип полимер, поради широк спектър от физични и механични свойства, обхващат всички области на индустрията , от производството на потребителски стоки до автомобилната индустрия и строителството.

По отношение на физичните свойства полистиролът е линеен термопластичен полимер. Аморфен, безцветен, прозрачен, крехък продукт. Не е токсичен. Полистиролът се характеризира с лекота на обработка, адхезивност, добро оцветяване на масата и много добри диелектрични свойства.

Таблица. Физични свойства на полистирола.

Физически свойства	Обозначаване	мерна единица	смисъл
Плътност		g/cm3	1,05
Температура на стъклен преход	Tst.	°C	93
Температура на автоматично запалване	Цв.	°C	440
Издръжливост на опън	σgr.		40-50
Модул на еластичност при огъване		Общ успех	3,2
Относително разширение		%	1,2-2
Топлопроводимост		W(m∙K)	0,08-0,12
Топлоустойчивост според Мартенс		°C	70
Твърдост по Бринел		МРа	140-200
Свиване при леене		%	0,4-0,8
Специфично електрическо съпротивление	ρv		1015
Диелектричната константа	ε		2,5-2,6
Долна концентрация на запалимост	CPV	g/m3	25-27,5

Полистиролът е лесно разтворим в собствен мономер, ароматни въглеводороди, естери, ацетон. Неразтворим в нисши алкохоли, алифатни въглеводороди, феноли, етери. Полимерът има ниска абсорбция на влага, устойчив е на радиоактивно излъчване, на киселини и основи, но се разрушава от действието на концентрирана азотна киселина и ледена оцетна киселина. Във въздуха, под UV облъчване, полистиролът претърпява стареене: появяват се жълтеникавост и микропукнатини, появява се помътняване и се увеличава крехкостта. Термичното разграждане започва при 200°C и е придружено от освобождаване на мономера. Недостатъците на полистирола са неговата чупливост и ниска топлоустойчивост. Ниска устойчивост на удар. При температури над 60°C стабилността на размерите намалява.

За получаване на материали с по-висока топлоустойчивост и якост на удар от полистирола се използват неговите смеси с други полимери и стиролови съполимери. Блоковите и присадените съполимери, както и случайните съполимери на стирена с акрилонитрил, акрилати и метакрилати, α-метилстирен и малеинов анхидрид са от най-голямо промишлено значение.

PS има средна газопропускливост (по-висока от PP, но по-ниска от LDPE), но висока паропропускливост. Паропропускливостта намалява бързо при отрицателни температури, което прави възможно използването на PS за опаковане на продукти при ниски температури.

PS има отлични електрически свойства - ниски диелектрични загуби, висока електрическа якост, голямо обемно съпротивление. Химически е устойчив на силни киселини и основи, неразтворим в алифатни въглеводороди и слаби алкохоли; разтворим в ароматни въглеводороди, висши алкохоли, естери и хлорирани въглеводороди. От ориентираното PS фолио могат да се получат много сложни продукти чрез термоформоване.

Основни групи полистиролови пластмаси / Стиролови полимери

Според химическата структура полистироновите пластмаси са разделени на четири основни групи:

1. хомополистирол (или полистирол с общо предназначение - PSM, PSS), разширяем полистирол (PSV, PSV-S);
2. произволни съполимери на стирен, например двойни кополимери на стирен с метилметакрилат (MS), акрилонитрил (SAN) и др., троен съполимер - стирол-метил метакрилат-акрилонитрил (MSN);
3. стиренови присадени съполимери, които включват полистирол с силен удар, ABS съполимери, MSP съполимер;
4. полимерни композити (полимерно-полимерни смеси), например ABS-PVC, ABS-PC, удароустойчив полистирол-полифениленоксид, напълнен със стъкло ABS и SAN, бавно горящи класове полистирол с висока ударна сила и ABS.

Използването на полистирол в опаковката

Двуосно ориентиран филмима отлична прозрачност. Температурата на омекване е 90-95°C. Ориентираният полистирол има средна газопропускливост (по-висока от PP, но по-ниска от LDPE), но висока паропропускливост. Паропропускливостта намалява бързо при температури под 0°C, което позволява използването на PS за опаковане на продукти при ниски температури. От ориентиран PS филм чрез термоформоване за получаване на продукти със сложна конфигурация.

Ориентиран PS с дебелина по-малка от 75 µm се използва за "прозорци" в кашони. По-дебели фолиа се използват за направата на чаши за вендинг машини, тави за пакетирано прясно месо, за да се виждат и двете страни на пакетирания продукт при покупка.

Полистирол с висок удар (HIPS)е блок съполимер на стирол с каучук. В немодифицирано състояние PS е крехък материал и неговата специфична якост на удар е недостатъчна за много приложения.

Устойчивият на удар PS е по-гъвкав, има по-голяма якост на удар, но по-ниска якост на опън и термична стабилност от немодифицирания PS. Химичните свойства на немодифицирания PS са същите като свойствата. Удароустойчивият PS е отличен материал за производство на различни продукти чрез термоформоване. Въвеждането на синтетичен каучук в PS, намалявайки крехкостта, намалява прозрачността на PS.

Експандиран полистиролпритежава висока устойчивост на мазнини, е отличен топлинен и еолатор. Използва се за производство на различни опаковъчни продукти чрез термоформоване (вложки в кутии за ябълки, кутии за опаковане на яйца, тави и тави за опаковане на прясно месо, риба, чипс и др.).

Стирен акрилонитрил съполимери (SAN)имат по-висока химическа устойчивост в сравнение с основния полимер PS.

ABS пластмасата е съполимер на стирол, бутадиен, акрилонитрил. Неговите свойства варират в широки граници в зависимост от състава на състава и начина на производство. ABS пластмасата има по-висока якост на удар, химическа устойчивост и пластичност от HIPS. Използва се под формата на буркани и тави.

Министерство на образованието на Руската федерация и науката

Руска федерация

Държавно висше учебно заведение

професионално образование

„Алтайски държавен технически университет

тях. I.I. Ползунов”

абстрактно.

В дисциплината "органична химия" на тема:

"Полистирол (поливинилбензен)"

Изпълнено от ученик PKM-71:

Бархатова Л. Н.

Проверено от старши преподавател

отдели на FITCM: Арсентьева S.N.

Барнаул 2008г

Въведение, обща характеристика и класификация на полимерите

1. Историческа справка

2. Описание на полистирола

3. Основни свойства

3.1 Физически свойства

3.2 Химични свойства

4. Разписка

5. Супрамолекулна структура, конформация, конфигурация

6. Методи на втвърдяване

7. Приложение в индустрията

Заключение

Библиография

Въведение

Обща характеристика и класификация на полимерите

Полимерът е органично вещество, чиито дълги молекули са изградени от едни и същи многократно повтарящи се единици - мономери.

Размерът на полимерната молекула се определя от степента на полимеризация n , тези. броя на връзките във веригата. Ако n= 10 до 20, веществата са леки масла. С увеличаване на n вискозитетът се увеличава, веществото става восъчно и накрая, при n=1000, се образува твърд полимер. Степента на полимеризация е неограничена: може да бъде 10 4 , а след това дължината на молекулите достига микрометри. Молекулното тегло на полимера е равно на произведението от молекулното тегло на мономера и степента на полимеризация. Обикновено е в диапазона от 10 3 до 3×10 5 . Такава голяма дължина на молекулите пречи на правилното им опаковане, а структурата на полимерите варира от аморфна до частично кристална. Делът на кристалността до голяма степен се определя от геометрията на веригите. Колкото по-близо са веригите, толкова по-кристален става полимерът. Кристалността, дори в най-добрия случай, е несъвършена.

Аморфните полимери се топят в температурен диапазон, който зависи не само от тяхната природа, но и от дължината на веригите; кристалните имат точка на топене.

По произход полимерите се разделят на три групи: синтетични полимери (изкуствени), естествени органични и естествени неорганични полимери.

Синтетичните полимери се получават чрез стъпаловидна или верижна полимеризация на полимери с ниско молекулно тегло.

Естествените неорганични полимери са например стопилка на магма, силициев оксид.

Естествените органични полимери се образуват в резултат на жизнената дейност на растенията и животните и се намират в дърво, вълна и кожа. Това са протеин, целулоза, нишесте, шеллак, лигнин, латекс.

Обикновено естествените полимери се подлагат на изолиране, пречистване, модифициране, при което структурата на основните вериги остава непроменена. Продуктът от такава обработка са изкуствени полимери. Примери са естествен каучук, направен от латекс, целулоид, който е нитроцелулоза, пластифициран с камфор за повишаване на еластичността.

Естествените и изкуствените полимери са изиграли голяма роля в съвременните технологии, а в някои области остават незаменими и до днес, например в целулозно-хартиената промишленост. Въпреки това, рязко увеличение на производството и потреблението на органични материали се дължи на синтетични полимери - материали, получени чрез синтез от нискомолекулни вещества и нямащи аналози в природата. Развитието на химическата технология на макромолекулните вещества е неразделна и съществена част от съвременната научна и технологична революция . Нито един клон на технологията, особено новите, не може да мине без полимери. Според химическата структура полимерите се делят на линейни, разклонени, мрежови и пространствени. Молекулите на линейните полимери са химически инертни една спрямо друга и са свързани помежду си само от ван дер Ваалсови сили. При нагряване вискозитетът на такива полимери намалява и те са в състояние обратимо да преминат първо в силно еластично, а след това във вискозно състояние (Фигура 1). Тъй като единственият ефект от нагряването е промяна в пластичността, линейните полимери се наричат ​​термопластични. Не трябва да се мисли, че терминът "линейни" означава прави, напротив, те са по-характерни за назъбена или спираловидна конфигурация, която придава механична якост на такива полимери.

Термопластичните полимери могат не само да се стопят, но и да се разтварят, тъй като връзките на ван дер Ваалс лесно се разкъсват под действието на реагенти.

Разклонените (присадени) полимери са по-силни от линейните. Контролираното разклоняване на веригата е един от основните индустриални методи за модифициране на свойствата на термопластичните полимери.

Структурата на мрежата се характеризира с това, че веригите са свързани помежду си и това силно ограничава движението и води до промяна както в механичните, така и в химичните свойства. Обикновеният каучук е мек, но когато се вулканизира със сяра, се образуват ковалентни връзки от типа S-нула и силата се увеличава. Полимерът може да придобие мрежова структура и спонтанно, например, под действието на светлина и кислород, стареенето настъпва със загуба на еластичност и производителност. И накрая, ако полимерните молекули съдържат реактивни групи, тогава при нагряване те са свързани с много омрежени силни връзки, полимерът се оказва омрежен, тоест придобива пространствена структура. По този начин нагряването предизвиква реакции, които драстично и необратимо променят свойствата на материала, който придобива здравина и висок вискозитет, става неразтворим и нетопим. Поради високата реактивност на молекулите, която се проявява с повишаване на температурата, такива полимери се наричат термореактивна.Лесно е да си представим, че техните молекули са активни не само една спрямо друга, но и спрямо повърхностите на чужди тела. Следователно, термореактивните полимери, за разлика от термопластичните, имат висока адхезивна способност дори при ниски температури, което им позволява да се използват като защитни покрития, лепила и свързващи вещества в композитни материали.

Чрез реакцията се получават термопластични полимери полимеризация,протичащи по схемата (Фигура 2).

	Снимка 2 - Реакции на образуване на полимери: а)- полимеризация, б)- поликондензация

По време на верижната полимеризация молекулното тегло нараства почти мигновено, междинните продукти са нестабилни, реакцията е чувствителна към наличието на примеси и като правило изисква високо налягане. Не е изненадващо, че такъв процес е невъзможен при естествени условия и всички естествени полимери са образувани по различен начин. Съвременната химия създаде нов инструмент - реакцията на полимеризация и благодарение на него голям клас термопластични полимери. Реакцията на полимеризация се осъществява само в сложно оборудване на специализирани индустрии, а потребителят получава термопластични полимери в завършен вид.

Реактивните молекули на термореактивните полимери могат да се образуват по по-прост и естествен начин - постепенно от мономер към димер, след това към тример, тетрамер и т. н. Такава комбинация от мономери, тяхната "кондензация", се нарича реакция поликондензация;той не изисква висока чистота или налягане, но е придружен от промяна в химичния състав и често от отделяне на странични продукти (обикновено водна пара) (Фигура 2). Именно тази реакция се среща в природата; може лесно да се извърши само с малко нагряване в най-простите условия, дори и у дома. Такава висока производителност на термореактивните полимери предоставя широки възможности за производство на различни продукти в нехимически предприятия, включително радиоцентрали.

Независимо от вида и състава на изходните материали и производствените методи, материалите на основата на полимери могат да бъдат класифицирани, както следва: пластмаси, пластмаси, армирани с влакна, ламинати, филми, покрития, лепила.

1. Историческа справка

Пластмасовата индустрия възниква в началото на 20-ти век. Лесно полимеризиращият се стирен и неговият стъклен твърд полимер веднага привлякоха вниманието. Основите на химията и технологията за производство на полистирол са положени от Остромисленски и Щаудингер. Последният предложи верижен механизъм за образуване на полистиролови макромолекули.

Първият патент за производство на полистирол (термична спонтанна полимеризация в маса) е получен в Германия през 1911 г. На същото място през 1920 г. започва промишленото производство на полимера. През 1936г вече произвеждат 6000 тона годишно.

Извън Германия ръстът на производството на полистирол дълго време е спиран от високата цена на мономера. Тласък за бързото развитие беше създаването в Съединените щати по време на Втората световна война на мащабно производство на стирол-бутадиенов каучук, което естествено доведе до намаляване на цените на стирола. След войната производството на полистирол и стиролови съполимери, съдържащи повече от 50 процента стирен в състава (за разлика от стирол-бутадиеновия каучук, където около 30 процента стирен), се развива независимо. Разработване на такива ефективни продукти; като експандиран полистирол, удароустойчивите полимери на стирола, ABS пластмасите, позволиха на полистиролните пластмаси като цяло да заемат третото място в световното производство на пластмаси след полиетилена и поливинилхлорида.