Полистирол и его сополимеры. Реферат: Полистирол и ударопрочный полистирол Молярная масса 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

Характеристики	Стандарт	Ед. изм.
1. Общие:
удельный вес	D 1505	г/см³	1,05
твердость по Роквеллу	D-785	M scale	76
2. Оптические:
светопроницаемость	5036	%	93,7
коэффициент преломления	53491		1,59
3. Мехнические:
модуль гибкости	53452	МПа	3200
устойчивость на изгиб	53452	МПа	100
модуль растяжения	53455	МПа	3100
устойчивость на растяжение	53455	МПа	50
устойчивость на удлинение	53455	%	3
4. Термические:
температура размягчения по Вика	53460	°С	>98
температура отклонения	53461	°С	86/98
тепловой объем	D-2766	Дж/г К	1,8
коэффициент линейного расширения	53752	К-1 х 10-5	8
теплопроводность	52612	Вт/ м К	0,17
температура разложения		°С	>280
максимальная рабочая температура		°С	80
температура формовки		°С	130 — 170
5. Ударные:
ударная вязкость при испытании с надрезом (Изод)	ISO 180	кДж/м²	10
ударная вязкость при испытании с надрезом (Харп)	53453	кДж/м²	14

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 о С. 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 о С.
В экстремальных случаях: до 200 о С.

Температура формовки:
— для технических деталей до 75 о С
— 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

Давайте попытаемся представить нашу жизнь без полимеров. Без наружной рекламы, удобной упаковки продуктов, разовой посуды — без полистирола.

Так жили люди еще 100 лет назад, а сегодня все выглядит иначе. Листовой полистирол изменил наше существование. Почему это произошло? Чем он так хорош? Делайте выводы сами.

Полистирол (ПС) — это вид пластика (полимерного материала). Его получают из стирола методом полимеризации. ПС имеет линейную структуру, которая позволяет получать из него изделия необходимой формы.

Простота изготовления листового полистирола является главной причиной разнообразия форм, марок и видов этого материала. Помимо доступности исходного сырья существует множество других положительных свойств ПС.

Технические характеристики полистирола

Основными преимуществами листового полистирола являются:

• термопластичность;
• устойчивость к химически активным веществам (большинству щелочей и кислот);
• легкость механической обработки;
• высокая влагостойкость;
• прочность;
• безвредность для человека;
• способность пропускать солнечный свет;
• высокие электроизоляционные свойства.

Главным недостатком листового полистирола является его повышенная горючесть. Поэтому при использовании данного материала нужно соблюдать требования противопожарной техники безопасности.

Маркировка

В России принята маркировка полистирола в зависимости от метода производства. Различают такие виды ПС общего назначения:

• ПСМ — получаемый полимеризацией в массе;
• ПСЭ — эмульсионным методом;
• ПСС — суспензионным способом.

Марки имеют также индивидуальное цифровое обозначение (151, 118 и др.), которое указывает на назначение и свойства продукта.

Ударопрочный листовой полистирол маркируется подобным образом, но вместо аббревиатуры ПС используется УП.

Международная классификация разделяет полистирол на такие группы:

• GPPS — общего назначения;
• HIPS — ударопрочный;
• MIPS — средней ударопрочности;
• EPS — вспененный.

Наибольшее распространение получили первые два вида полистирола. ПС средней ударопрочности используется намного реже. При производстве ударопрочного полистирола в его состав добавляют каучуковую массу, которая изменяет прочностные свойства материала, делая его устойчивых к механическим нагрузкам.

Формы выпуска

Полистирол изготавливается в двух основных формах:

• в виде готовых листов различной длины, толщины и ширины. Полистирол листовой прозрачный может приобретать различные цвета в процессе производства с помощью красок;
• вспененный полистирол листовой. Этот материал более известен нам как пенопласт. Пузырьки воздуха занимают более 90% объема вспененного ПС, поэтому этот материал является очень легким.

Размер листа полистирола может варьироваться. Наиболее часто встречаемые габариты: 1500 х 2400, 1000 х 1400, 1000 х 2000, 2000 х 3000 мм.

Большинство российских производителей гарантируют изготовление листов полистирола любых размеров по желанию клиента.

Сферы применения

Область применения полистирола очень широка. Уникальные свойства этого материала позволяют успешно его использовать:

• в строительстве . Для создания материалов для наружной и внутренней отделки. Полистирол листовой для утепления стен применяется ввиду высоких теплоизоляционных свойств этого материала;
• в медицине . Для изготовления одноразовых инструментов;
• в электротехнической промышленности . Для создания изоляционных материалов;
• в рекламной сфере . Многочисленные вывески в городах сделаны из ПС. Например, полистирол черный глянцевый является отличным материалом для изготовления табличек и указателей на фоне белого фасада зданий;
• в печатной отрасли . Из ПС производят основу для трафаретной печати;
• в пищевой промышленности . Для фасовки молочных, кондитерских, мясных и других продуктов и напитков, производства лотков из полистирола;
• в сельском хозяйстве . Для изготовления теплиц. Полистирол белый листовой является прекрасным заменителем стекла;
• в производстве сантехнических изделий . Для душевых кабин и ванн.

Обработка листового полистирола

Листовой полистирол легко поддается обработке. Высокая термопластичность позволяет изготавливать из этого материала различные изделия: от тончайшей тары для пищевых продуктов до толстых листов для наружной рекламы в городах. Более удобным для обработки является ударопрочный полистирол листовой.

Температура размягчения полистирола составляет 95°С. Поэтому при всех видах механической обработки (распиливании, сверлении, фрезеровании) рекомендуется использовать охлаждающую жидкость.

Ориентировочная цена на листовой полистирол

Полистирол — это доступный полимерный материал. Если вы хотите купить лист полистирола, то должны знать, что цена его зависит от нескольких факторов: производителя, вида полистирола и габаритов листа. В розницу сегодня можно приобрести полистирол листовой по цене от 125 до 2000 рублей за квадратный метр.

Листовой полистирол — это удобный и практичный материал, который широко применяется во всех сферах человеческой жизни. Его использование позволяет нам значительно улучшить комфортность проживания.

Полистирольные изделия и продукция
Оборудование для получения и переработки полистирола
Книги и журналы о полистиролах
Фотографии
Видео
Процесс производства полистирола
Исторические факты
Перспективы и прогнозы развития
Краткие характеристики и свойства:

Полистирол получают полимеризацией стирола в массе (ПСМ), в эмульсии (ПСЭ) и реже-в суспензии (С). Средняя молекулярная масса (ММ) =80-100тысяч в зависимости от способа получения.
Формула полистирола:
n
C6H5
Полистирол и материалы на его основе относятся к конструкционным полимерным материалам. Они характеризуются достаточно высокой прочностью, жесткостью, высокой размерной стабильностью, отличными декоративными свойствами. Полистирол - аморфный полимер, характеризующийся высокой прозрачностью (светопропускание до 90%).
Полистирол (ПС, бакелит, вестирон, стирон, фостарен, эдистер и др.). Плотность 1,04-1,05 г/см3, t разм 82-95 С. Полистирол растворяется в стироле и ароматических углеводородах, кетонах. Полистирол не растворяется в воде, спиртах, слабых растворах кислот, щелочей. Модуль при изгибе 2700-3200 МПа. Теплопроводность 0,08-0,12 Вт/(м*К). Ударная вязкость по Шарпи с надрезом 1,5-2 кДж/м2. Полистирол склонен к растрескиванию. Температура самовоспламенения 440 С. КПВ пылевоздушной смеси 25-27,5 г/м3.Полистирол хрупок, стоек к щелочам и ряду кислот, к маслам, легко окрашивается красителями, не теряя прозрачности, имеет высокие диэлектрические свойства. Полистирол не токсичен, допущен к контакту с пищевыми продуктами и к использованию в медико - биологической технике.
УПС (ударопрочный полистирол) получают привитой сополимеризацией стинола с полибутадиеновыми или бутадиенстирольными каучуками. Ударопрочный полистирол (УП, каринекс, люстерекс, стернит, стирон, хостирен идр.)Структурно УПС представляет собой трехфазную систему, состоящую из ПС (полистирола), гель Фракии привитого сополимера и каучука с привитым стиролом в виде частиц размером до 15 мкм, равномерно распределенным по объему УПС. Несмотря на низкую молекулярную массу матричного полистирола (70-100 тыс.), присутствие каучука существенно замедляет рост микротрещин, что и повышает прочность материала (табл. 1).
В марке УПС указывается метод синтеза (М, С), цифровое обозначение ударной вязкости (две первые цифры) и десятикратное значение содержания остаточного мономера. Кроме того, в марку могут включать букву, обозначающую предпочтительный способ переработки. Например, УПМ-0703 Э - ударопрочный полистирол, полученный полимеризацией в массе; его ударная вязкость 7 кДж/м 2 , остаточное содержание мономера 0,3%, переработка - экструзией.

Таблица 1.

Основные свойства полистирольных пластиков

Свойства полистирола
Плотность, кг / м 3
Температура плавления, 0 С
Разрушающее напряжение, МПа, при:
Растяжении
Изгибе
Сжатии
Относительное удлинение при разрыве, %
Ударная вязкость, кДж / м 2
Твердость по Бринеллю, МПа
Теплостойкость по Мартенсу, 0 С
Диэлектическая проницаемость при 10 6 Гц
Тангенс угла диэлектрических потерб при 10 6 Гц, х10 4
Удельное объемное электрическое сопротивление, Ом∙м
Электрическая мощность, МВ / м

АБС - пластик является продуктом привитой сополимеризации трех мономеров - акрилонитрила , бутадиена и стирола , причем статический сополимер стирола и акрилонитрила образует жесткую матрицу, в которой распределены частицы каучука размером до 1 мкм. Повышение ударной прочности сопровождается сохранением на высоком уровне основных физико-механических и теплофизических свойств (табл. 1). АБС непрозрачен. Выпускается стабилизированным в виде порошка и гранул. Применяется для изготовления изделий технического назначения.
В марке АБС первые две цифры означают величину ударной вязкости по Изоду, следующие две - ПТР (показатель текучести расплава), буква в конце марки указывает на метод переработки или на особые свойства. Например, АБС-0809Т характеризуется ударной вязкость - 8 кДж/м 2 , ПТР - 9г/10 мин, повышенной теплостойкостью (Т).
В промышленности используются сополимеры стинола с акрилонитрилом (САН), стинола с метилиетакрилатом (МС) и стинола с метиметакрилатом и акрилонитрилом (МСН).
Полистирол перерабатывается всеми известными способами.

Механические свойства полистирола

Механическая стойкость полистиролов к кислотам и растворителям:

Полистирол	Н 2 SO 4	HNO 3 50%	HCl до 37%	Ацетон	Этанол	Бензол	Фенол

Теплофизические свойства полистиролов:

Полистирол	Теплопроводность, λ, Вт/(м*К)	Теплоемкость, с, кДж/(кг*К)	Температуропроводность, a*10 7 , м 2 /с	Средний КЛР (β*10 5),К -1

Температурные характеристики:

Полистирол	Пределы рабочих температур, С		Температура размягчения по Вика	Теплостойкость по Мартенсу	Температура плавления С

Диэлектрическая проницаемость полистиролов:

Показатель возгораемости (К) - безразмерная величина, выражающая отношение количества тепла, выделенного при горении к количеству тепла, затраченному на поджигание образца материала. Материал с показателем К>0,5 является горючим. Для полистирола показатель К-1,4 материал является горючим

Показатели пожароопасности полистиролов:

Особенности горения полистирола и ударопрочного полистирола:
Поведение пламени : Вспыхивает при поджигании, горит легко. Горит и после удаления из пламени.
Окраска пламени : Оранжево-желтое, светящееся.
Характер горения : Горит с образованием большого количества копоти, плавится.
Запах: Сладковатый цветочный с оттенком запаха бензола. Запах корицы, если уколоть раскаленной иглой. Сладковатый запах стирола.

Краткое описание, методы переработки, основное назначение, качественная оценка свойств полистиролов и специфические особенности

Полистирол блочный, эмульсионный, суспензионный : Более жесткий материал чем ПЭВД И ПЭНД, с хорошими диэлектрическими свойствами, недостаток хрупкость и низкая теплостойкость. Химическистоек. Для повышения ударной вязкости и теплостойкости используют сополимеризацию стирола с другими мономерами или совмещение его с каучуками. При введении в полистирол порофоров м последующем вспенивании получают пенополистирол, отличающийся высоким тепло и звукоизоляционными свойствами, плавучестью, химической стойкостью и водостойкостью

Основное назначение: Для корпустных деталий приборов, ридиоэлектронной аппаратуры, изоляторов, крупногабаритных деталей холодильников, внутренней отделки самолетов. Пенополистрирол для тепло и звукоизоляции в строительстве

Полистрирол ударопрочный : Более высокая ударная вязость чем у полистрирола

Методы переработки: Литье под давлением. Пневматическое и вакуумное формование. Экструзия. Штамповка. Прессование. Склейка. Механическая обработка

Основное назначение: Для технических изделий и деталей

Модифицированный полистирольный пластик : Высокая ударная вязкость при низких и высоких температурах, повышенная нагревостойкость, стойкость к щелочам и смазочным маслам

Методы переработки: Литье под давлением. Экструзия. Раздувка

Основное назначение: Для крупногабаритных изделий в автомобилестроении и в электротехнике