Polystyreeni (50 Kuvaa): Mikä Tämä Materiaali On? Rakeiden Käyttö Ja Valmistus, Läpinäkyvän Ja Muun Polystyreenin Tiheys, Sulamispiste Ja Muut Ominaisuudet

2024 Kirjoittaja: Beatrice Philips | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-18 12:11

Erilaiset muovityypit ovat muuttaneet radikaalisti käsitystämme jokapäiväisestä elämästä - nykyään elämäämme ei voi enää kuvitella ilman tiettyjä muovisia asioita. On kuitenkin olemassa erilaisia muovityyppejä, ja jokaisella sen lajikkeella on omat erityispiirteensä, jotka määrittävät tietyn aineen käytön tietyillä alueilla. Koska polystyreeni on yksi suosituimmista muovivaihtoehdoista, kannattaa harkita sen ominaisuuksia tarkemmin.

Mikä tämä materiaali on?

Polystyreeni on polymeroitua styreeniä, eli se on kemianteollisuuden tuote. Voit saavuttaa sen valmistuksen eri menetelmillä, joista jokaisella on omat etunsa ja haittansa, ja tarkastelemme suosituimpia yksityiskohtaisemmin tässä artikkelissa. Jossa polystyreeni sisältää vain sellaisten yleisten aineiden molekyylejä kuin hiili ja vety , mutta se on valmistettu nestemäisestä styreenistä, joka puolestaan saadaan öljystä ja hiilestä.

Polymeroitu styreeni näyttää kovalta ja elastiselta, värittömältä ja jopa läpinäkyvältä aineelta, joka voi taipua murtumatta ja on erittäin hygroskooppinen.

Ensimmäistä kertaa polystyreeniä saatiin teollisen vallankumouksen alkuvaiheessa - tiedetään vuonna 1839 se syntetisoitiin Saksassa … Toinen asia on, että sen tuotanto teollisessa mittakaavassa alkoi paljon myöhemmin - vasta vuonna 1920, ja silloinkin sitä ei käytetty ensimmäisinä vuosikymmeninä niin aktiivisesti. Vasta toisen maailmansodan aikana valtioissa he todella kiinnostuivat niistä, tuottavat polystyreeniin perustuvaa keinotekoista kumia, ja Neuvostoliitossa tämän materiaalin teollinen tuotanto siirrettiin kokonaan sodanjälkeisiin vuosiin.

Ei voida sanoa, että moderni polystyreeni vastaa täysin vuosisataa sitten otettuja näytteitä . - koko tämän ajan tiedemiehet etsivät tapoja parantaa materiaalin ominaisuuksia. Tämän ansiosta muovista tuli toisen maailmansodan jälkeen paljon kestävämpi, mukaan lukien paljon paremmin kestävät iskut - tämä tuli mahdolliseksi entistä monimutkaisempien kemiallisten prosessien avulla saatujen styreenikopolymeerien luomisen ansiosta.

Ominaisuudet

Tarkka nykyaikaisen polystyreenin fysikaaliset ominaisuudet riippuvat suuresti sen valmistustavasta , mutta yleensä, kun puhumme yksinkertaisesta polystyreenistä ilman selvennystä, tarkoitamme materiaalia, jolla on hyvin erityiset parametrit. Sen tiheys ei ole suurin (1060 kg / m

Molekyylipaino aine ei myöskään ole mitenkään spesifinen ja riippuu vahvasti polystyreenin valmistusmenetelmästä - se vaihtelee yleensä 50 tuhannesta 300 tuhanteen, vaikka emulsiovariantit osoittavat joskus huomattavasti korkeampia määriä. Liukoisuus polystyreeni on merkittävä monissa aineissa, mukaan lukien oma monomeeri, sekä asetoni, aromaattiset hiilivedyt ja esterit.

Se ei sovellu useille liuottimille, mukaan lukien eetterit, alemmat alkoholit, fenolit ja alifaattiset hiilivedyt.

Polystyreenillä on voimakkaat dielektriset ominaisuudet jotka eivät muutu ympäristöstä riippumatta. Tämä materiaali on myös käytännössä välinpitämätön happojen ja emästen, suolojen, alkoholien tuhoisille vaikutuksille. Edellä olemme jo luetelleet aineet, jotka voivat edelleen liuottaa sen, ja se myös hapettaa, halogenoidaan, nitrataan ja sulfonoidaan.

Alkuperäisessä muodossaan, ilman lisävärjäystä, polystyreeniä (ainakin sen lohkolajike) ei ole vain väritön, vaan myös läpinäkyvä … Rakenne ei käytännössä säilytä näkyvää valoa, kulkee 90% sen määrästä, ja tämä mahdollistaa tällaisen materiaalin käytön optisten lasien valmistuksessa. Samaan aikaan ultravioletti- ja infrapunasäteily ei kulje polystyreenipintojen läpi niin luottavaisesti.

Jos pidämme polystyreenin ominaisuuksia eduina, jotka tekevät siitä niin suosittua eri aloilla, on ensinnäkin syytä korostaa seuraavia tärkeitä kohtia

• Yhdistelmä edullista ja helppoa käsittelyä … Hintaansa nähden polystyreeniä voidaan pitää yhtenä nykyaikaisen sivilisaation päämoottoreista ominaisuuksiensa vuoksi. Ei ole turhaa, että nykyään niin paljon tuotteita valmistetaan suoraan tämän materiaalin avulla - sillä ei yksinkertaisesti ole todellista vaihtoehtoa.
• Hyvä kemiallinen kestävyys . Useimmat aineet, jotka voivat päästä polystyreenipinnalle jokapäiväisessä elämässä, eivät aiheuta vaaraa sille - tämä on hyvä uutinen valmistajille, jotka haluavat valmistaa tuotteita, jotka erottuvat kestävyydestään. Samaan aikaan kemian laboratoriossa, jossa on vaikuttava joukko reagensseja käsillä, ei ole vaikeaa liuottaa polystyreeniä.
• Myrkyllisyys on suhteellisen turvallista . Polystyreeni päästää suhteellisen vähän haitallisia höyryjä, ja ympäristön kannalta sitä pidetään tietyin varauksin vaarattomina. Asiantuntijat eivät ainakaan esitä rajoituksia polystyreenimateriaalien käytölle asuintiloissa, ja jopa polystyreeniastioita voidaan valmistaa.
• Laaja valikoima sovelluksia … Sen ominaisuuksien, helpon käsittelyn ja värjäyksen ansiosta polystyreeniä voidaan käyttää raaka -aineena kaiken valmistukseen.

Kaikilla polystyreenin eduilla on myös rajoituksia , ja vaikka niitä ei ole paljon, joskus niillä on erittäin merkittävä rooli.

Ensinnäkin mikä tahansa tällaisen muovin ylikuumeneminen on vaarallista, ja jopa kotitalousolosuhteissa sinun on silti mietittävä, missä voit käyttää polystyreeniä ja missä ei. Lisäksi useimmille materiaalityypeille iskunkestävyyden lisäksi iskut aiheuttavat merkittävän vaaran, ja yleensä yleinen hauraus on ongelma.

Vertailu polypropeeniin

Yksi polystyreenin tärkeimmistä kilpailijoista on toinen suosittu polymeeri - polypropeeni … Joillakin aloilla, kuten pakkausmateriaalien valmistuksessa, ne ovat suoria kilpailijoita, mutta ero näiden kahden materiaalin välillä on varsin merkittävä. Kannattaa aloittaa ainakin siitä, että polystyreeniä on vaikea kierrättää , ja vaikka voit usein kuulla, että se on turvallista, ympäristönsuojelijat rakastavat silti löytää siitä vikaa.

Polypropeeni ei myöskään ole synnitöntä, mutta siihen liittyy vielä vähän vähemmän kysymyksiä ja se on helpompi kierrättää. Jos puhumme puhtaasti näiden kahden materiaalin fyysisistä ominaisuuksista, niin polypropeenille on myös ominaista lisääntynyt joustavuus - jos polystyreeni on jo murtumassa tai halkeamassa, taivutettava polypropeeni yksinkertaisesti taipuu. Hinnan osalta polystyreeni olisi ehkä menettänyt kilpailunsa kilpailijalle jo kauan sitten, mutta enemmän halpa Onko se tekijä, joka pitää sen pystyssä toistaiseksi.

Visuaalinen erottaminen toisista ei ole niin vaikeaa, mutta sinun on tiedettävä, mitä katsoa. Polystyreeni näyttää kauniimmalta se on kiiltävä ja kiiltävä, ilman lisävärjäystä se näyttää läpinäkyvältä, vaikka sillä voi olla tyypillinen kylmä sininen sävy. Polypropeeni näyttää hieman likaisemmalta sen sameuden vuoksi ., valonsirontavaikutus on paljon suurempi. Voit myös erottaa kaksi materiaalia napauttamalla: polystyreeni on äänekäs ja tuottaa tyypillisiä napsautuksia, kun se iskee, kun taas polypropeeni kuulostaa vaimealta.

Onko se haitallista ihmisille?

Polystyreeni on yksi kiistanalaisimmista materiaaleista terveydelle aiheutuvien haittojen ja vaarojen arvioinnissa . Toisaalta sitä käytetään laajalti ihmisten asunnoissa ja jopa astioiden valmistuksessa, mikä jo viittaa siihen, että tämä ei ole kiellettyä. Toisaalta monet lausunnot, jotka kyseenalaistavat muovin ympäristöystävällisyyden, viittaavat ensisijaisesti polystyreeniin. On reilua sanoa, että vaikka se ei ole vaarallisin olemassa olevista materiaaleista, sitä ei silti voida pitää turvallisena - sitä ei voitu käyttää niin aktiivisesti.

On ymmärrettävä, että styreeniä, joka on raaka -aine polystyreenin valmistukseen, pidetään erittäin myrkyllisenä.

Polystyreeni ei voi päästää niin paljon myrkyllisiä aineita, jotka eivät vaikuta ihmisten terveyteen niin paljon , mutta tämä on vain niin kauan kuin et ole jatkuvasti yhteydessä siihen, ja kunnes se lämpenee. Mitä korkeampi lämpötila, sitä vaarallisempi alue on polystyreenituotteilla, varsinkin jos tulipalo on alkanut ja materiaali on tulessa. Ennen kaikkea kemialliset huurut häiritsevät maksan toimintaa, mutta ongelmia voi esiintyä jopa sydämessä ja keuhkoissa, ja jotkut asiantuntijat uskovat, että styreenihöyryjen banaali hengittäminen on täynnä hepatiitin kehittymistä.

Sinun on myös ymmärrettävä, että polystyreeni ja polystyreeni ovat erilaisia: parantaakseen muovin ominaisuuksia valmistaja voi lisätä erilaisia pehmittimiä, väriaineita ja muita lisäaineita, jotka vaikuttavat materiaalin lujuuteen ja kimmoisuuteen.

Joissakin tapauksissa nämä lisäaineet voivat osoittautua jopa vaarallisemmiksi kuin itse styreeni, eikä valmistaja saa ilmoittaa muita vaaroja koskevia tietoja, jotta he eivät menetä asiakkaita.

Kun edellä kutsuttiin polystyreeniä suhteellisen turvalliseksi, tarkoitimme, että on olemassa muita, jopa haitallisempia ihmisen toiminnan tuotteita, joista emme silti voi luopua - esimerkiksi auton pakokaasu. Lisäksi teoriassa polystyreeniä voidaan käyttää melkein täysin turvallisesti - edellyttäen, että tiedät ja noudatat ohjeita, etenkin edistämällä materiaalin kuumenemista, vaan suojaamalla sitä siltä. Mutta jopa niin Sinun ei pitäisi nähdä polystyreeniä täysin turvallisena aineena, koska jopa muovimaailmassa, jota on kritisoitu yhä enemmän viime vuosina, polystyreeni ei ole turvallisin.

Lajien yleiskatsaus

Toistaiseksi polystyreenin valmistuksessa käytetään useita menetelmiä haluttu materiaali ja sen ominaisuuksien kannalta lopputulos ei aina ole sama. Ymmärtääksesi miten se toimii, Katsotaanpa kutakin kolmesta suositusta menetelmästä.

Jokaisella näistä materiaaleista on merkintä, jolla on tyypillinen nimi polystyreenin valmistusmenetelmälle.

Emulsio

Tänään tämä Menetelmä on jo pitkälti vanhentunut, eikä sitä käytännössä käytetä tuotannossa … Toimintaperiaate on seuraava: ensinnäkin styreeni puhdistetaan estäjistä, minkä jälkeen se yhdistetään vedessä emulgointiaineiden (rasva- ja sulfonihappojen suolat, saippua) sekä polymeroinnin aloittajien - kaliumpersulfaatin ja vetydioksidin kanssa. Kuumennettaessa 85-95 asteeseen tapahtuu kemiallinen reaktio - asteittainen polymerointiprosessi, joka katsotaan täydelliseksi, jos styreenin määrä laskee alle 0,5%.

Tuloksena oleva emulsio koaguloidaan sitten tavallisen natriumkloridin liuoksen kanssa ja kuivataan, minkä seurauksena muodostuu hieno rakeinen jauhe, jokaisen rakeen koko on enintään 0,1 mm. Vaikka polystyreeniä kuvataan yleensä valkoiseksi ja läpinäkyväksi, tällä menetelmällä ei voida saavuttaa näitä ominaisuuksia . - palloissa on kellertävä sävy, mikä osoittaa alkalisten epäpuhtauksien esiintymisen, joita ei voida poistaa kokonaan.

Vaikka menetelmä on nykyään epäsuosittu, juuri tämä menetelmä tarjoaa aineen, jolla on suurin mahdollinen molekyylipaino.

Jousitus

Toinen menetelmä, jota pidetään jo vanhentuneena, vaikka sitä pidetään edelleen sopivana kierrättää polystyreeni kopolymeereiksi, kuten paisutetuksi polystyreeniksi. Tuotantoa varten tarvitaan valmis styreeni tai pikemminkin sen suspensio veteen, magnesiumhydroksidiin, polyvinyylialkoholiin, natriumpolymetakrylaattiin ja polymerointi -initiaattoreihin. Kaikki tämä lähetetään reaktoriin, jossa aine sekoitetaan aktiivisesti asteittaiseen lämmitykseen 130 asteeseen ja korkeaan paineeseen. Tämän jälkeen tuloksena oleva suspensio on edelleen altistettava sentrifugikäsittelylle, ja vasta kerätyn materiaalin pesun ja kuivauksen jälkeen saadaan polystyreeniä.

Blocky

Tätä menetelmää pidetään tällä hetkellä suosituimpana ja tärkeimpänä, ja suurin osa polystyreenistä valmistetaan tällä hetkellä . Perustelut ovat varsin yksinkertaiset: lähtö on puhdasta materiaalia, joka on ihanteellinen valaistuksen teknisille parametreille ja jolle on ominaista parametrien vakaus. Samaan aikaan tarkasteltavan tekniikan käyttö on tehokasta ja takaa lähes täydellisen tuotantojätteen puuttumisen.

Polystyreenin lohkotuotanto perustuu styreenin sekoittamiseen bentseeniväliaineessa kahdessa vaiheessa - ensin noin 90 asteen lämpötilassa ja sitten asteittaisella lämmityksellä 100 - 220 ° C: seen. massa on muuttunut polystyreeniksi. Styreeni, joka ei ole ehtinyt polymeroitua, poistetaan tyhjiössä.

Sovellus

Polystyreeniä käytetään monilla ihmistoiminnan aloilla ja sitä käytetään jopa käsityön tekemiseen omin käsin. Kotona siitä valmistetaan pieniä matkamuistoja käyttämällä laserleikkausta, jyrsintää, maalausta millä tahansa värillä - punaisesta kultaan ja mustaan ja joissakin tapauksissa - ja tulostamalla polystyreenipinnalle. Laajin polystyreenin käyttö on löydetty rakenteilla , jossa sitä käytetään seinäpaneelien ja kattolaattojen, eri väliseinien ja patonkien valmistukseen. Levymuodossa tätä materiaalia voidaan käyttää myös julkisivuihin. Lopulta tämän materiaalin perusteella he tuottavat äskettäin suosittuja polystyreenibetoni.

Huonekaluteollisuus myös käyttää tätä materiaalia yhä aktiivisemmin, vaikka se ei tällä hetkellä ole kilpailija puulle ja sen johdannaisille. Kuitenkin, jos kosteus on korkea, sitä käytetään jatkuvasti - esimerkiksi suihkukaappi voidaan tehdä kokonaan siitä tänään. Lisäksi käytetään polystyreenirakeita kuin täyteaine tyynyissä , ja tätä tarkoitusta varten niitä myydään valmiina pusseissa.

Tavalliselle ihmiselle polystyreenin ruokalaji tunnetaan melkein päämateriaalina. kertakäyttöisten astioiden valmistukseen … Useimmat virvoitusjuomien pullottamiseen nykyään niin suosittuja muovikuppeja on valmistettu siitä. Lisäksi elintarvikelaatuista polystyreeniä käytetään paljon pakkausmateriaalina alhaisen hinnan ja suhteellisen lujuuden vuoksi. Kun otetaan huomioon materiaalin dielektriset ominaisuudet, on syytä huomata, että se on myös löytänyt laajan sovelluksen Sähkötekniikka.

Samaan aikaan itse asiassa polystyreenituotteiden käyttöön on niin paljon vaihtoehtoja, että kaikkia ei yksinkertaisesti ole mahdollista luetella.

Kuinka työskennellä hänen kanssaan?

Jokapäiväisessä elämässä useimmiten sinun on työskenneltävä polystyreenilevyn kanssa , jota voidaan käsitellä sekä mekaanisesti että termisesti. Muotoilu taivuttamalla, liimaamalla, leikkaamalla ja poraamalla voi olla sekä tavallinen että iskunkestävä materiaali. Tavallista palapeliä käytetään alle 2 mm paksun arkin pirstoamiseen, kun taas paksummat levyt voidaan ottaa hiomakoneella tai käsityökalulla. Teollisessa työpajassa laserleikkaus on mahdollista . Leikkauslinja osoittautuu hieman repaleiseksi, joten se vaatii myöhempää käsittelyä - se välitetään ensin viilalla ja sitten hiekalla.

Jos arkkiin on tehtävä reikä, käytä poraa, johon tarvitset poran, joka on luotu erityisesti muovilevyjen poraamiseen. Jos arkin paksuus on pieni, se voi porauksen aikana muodonmuuttua päällikön toiveita vastaan - voit välttää tällaisen tapahtumien kehityksen asettamalla puupalkin arkin alle. Arkki muodostetaan joko tyhjiötekniikalla tai puhaltamalla ilmaa korkeassa paineessa. Käsittely millä tahansa ilmoitetuista menetelmistä edellyttää materiaalin merkittävää (jopa 160-200 astetta) kuumentamista.

Yksittäisten polystyreenistä valmistettujen osien liittäminen on sallittua sekä hitsaamalla että liimaamalla. Molemmissa tapauksissa ennen pinnan osien yhdistämistä sinun on ensin poistettava rasva huolellisesti. On tarpeen valmistaa joko kaasu- tai ultraäänimenetelmällä liimaamiseksi - polymeerikoostumuksilla, jotka perustuvat syanoakrylaattiin tai neopreeniin.

Jos puhumme mattapolystyreenistä, se voi myös käydä läpi sellaista käsittelyä kuin hionta ja kiillotus . Tätä varten käytetään hiomakonetta, mutta ei missään tapauksessa hiomalaikalla - sen sijaan otetaan pehmeä kiekko, jolle levitetään erityinen kiillotustahna. Jos osa on pieni, voit myös kiillottaa tai hioa sen käsin.

Muun muassa, kaikki erikoispinnoitteet voidaan levittää polystyreenipinnalle – metallikerroksesta peilikalvoon . Se voidaan tulostaa mustalla tai värillisellä millä tahansa tunnetulla tavalla. Samalla tuloksena olevan tekstin tai kuvan suojaamiseksi pinta on avattava lakalla, koska polymeeri ei ime kosteutta.

Käsittely

Puhtaassa muodossaan polystyreeni ei näytä aiheuttavan paljon haittaa ympäristölle, mutta samalla sen jätteet, kuten sen pitäisi olla muoville, säilyvät valtavan ajan ja saastuttavat planeetan … Lisäksi ollessaan luonnollisessa ympäristössä polymeeri ja sen kopolymeerit voivat altistua liialliselle kuumenemiselle, mukaan lukien palaminen tulipalossa, ja seuraukset voivat olla paljon pahempia. Samoin polystyreeniesineiden hallitsematon kosketus aineiden kanssa, jotka kykenevät liuottamaan materiaalin, ei ole toivottavaa, muuten styreenin, bentseenin, tolueenin, hiilimonoksidin ja etyylibentseenin myrkyllisten höyryjen vapautumista ei voida välttää.

Materiaalin suhteellinen etu on se se voidaan useimmiten kierrättää , hyödyntäen sekä suoraa jätettä että yksinkertaisesti kuluneita tuotteita. Suulakepuristusta, puristusta ja valua käytetään prosessointitekniikoina. Poistumisen yhteydessä saadaan tuotteita, jotka eivät ole huonompilaatuisia kuin uudet, kun taas roskia ei muodostu. Lisäksi viime vuosina on valmistettu uutta rakennusmateriaalia polystyreenin pohjalta - polystyreenibetoni , joka soveltuu matalarakentamiseen. Valitettavasti valtavat määrät polystyreenijätettä, erityisesti köyhissä maissa, yksinkertaisesti poltetaan. Tämä käyttäytyminen muovijätteen kanssa on erittäin kielteistä ympäristölle.