О температура плавления различных материалов. Температура плавления пенопласта.
Пенополистирол (EPS, пенопласт) – это один из самых универсальных теплоизоляционных материалов, который активно применяется в различных отраслях промышленности и жизнедеятельности человека более 60-и лет. Пенополистирол имеет пористую структуру с глухими, закрытыми порами, что не позволяют воздуху перемещаться внутри материала.
Пенополистирол (EPS, пенопласт) – это один из самых универсальных теплоизоляционных материалов, который активно применяется в различных отраслях промышленности и жизнедеятельности человека более 60-и лет. Пенополистирол имеет пористую структуру с глухими, закрытыми порами, что не позволяют воздуху перемещаться внутри материала.
ТЕМПЕРАТУРА ПЛАВЛЕНИЯ — температура, при которой происходит плавление кристаллических тел. У большинства твердых тел температура плавления возрастает с увеличением внешнего давления.
Температура плавления пенопласта влияет на скорость формования термопластичных полимерных масс.
Температура плавления (затвердевания) и температура кипения считаются одними из важнейших физических свойств вещества. Температура затвердевания совпадает с температурой плавления только для чистого вещества. Некристаллические вещества не имеют температуры плавления (затвердевания) вообще и осуществляют переход в определенном диапазоне температур (в смеси жидкостей диапазон особенно широкий).
Поскольку во время плавления объем тела меняется незначительно, давление мало влияет на температуру плавления. Однако именно под действием высокого давления, оказываемого полозом конька, лед плавится, и спортсмен легко скользит по нему. Зависимость температуры фазового перехода (в том числе и плавления, и кипения) от давления однокомпонентрои системы дается уравнением Клапейрона-Клаузиуса. Температуру плавления при нормальном атмосферном давлении (1013,25 гПа, или 760 мм ртутного столба) называют точкой плавления.
Температуры плавления, К (в порядке убывания свойства)
Пенопласт горит. Горит сам не более 4сек., после затухает если нет источника огня. В Украину давно завозится только ПСВ-С сырье (с добавкой антиперена для негорючести) для не распространения огня по нормам СНИП, ДБН нужно делать противопожарные пояса из минеральной ваты.
Заинтересованные иностранные представительства базальтовых утеплителей в Украине два года назад очень постарались, чтобы пенопласт можно было применять только в зданиях до 9-эт. К примеру, при пожаре температура огня свыше 3000 грС плавится даже чугун.
температура плавления пенопласта
Полистирол | Poliamid.ru
Полистирол
Сырье и марки
Производители
Рейтинг производителей полистирола
Полистирольные изделия и продукция
Оборудование для получения и переработки полистирола
Книги и журналы о полистиролах
Фотографии
Видео
Процесс производства полистирола
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:
[Ch3-CH-]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%).
Таблица 1.
Основные свойства полистирольных пластиков
|
Свойства полистирола |
ПС |
УПС |
АБС |
МСН |
|
Плотность, кг/м3 |
1050 |
1060 |
1040 |
1040 |
|
Температура плавления, 0С |
190-230 |
190-230 |
210-240 |
|
|
Разрушающее напряжение, МПа, при: |
|
|
|
|
|
Растяжении |
35-40 |
27-56 |
36-60 |
90-100 |
|
Изгибе |
55-70 |
55-60 |
50-87 |
— |
|
Сжатии |
80-100 |
— |
46-80 |
— |
|
Относительное удлинение при разрыве, % |
1,0-1,5 |
1,0-2,0 |
1,0-3,0 |
— |
|
Ударная вязкость, кДж/м2 |
12-20 |
40-50 |
80-100 |
11-18 |
|
Твердость по Бринеллю, МПа |
150 |
110 |
100 |
170 |
|
Теплостойкость по Мартенсу, 0С |
60-70 |
65 |
86-98 |
70-72 |
|
Диэлектическая проницаемость при 106 Гц |
2,5 |
2,7 |
2,4-5,0 |
2,9 |
|
Тангенс угла диэлектрических потерб при 106 Гц, х104 |
2-4 |
4-8 |
300 |
1,8 |
|
Удельное объемное электрическое сопротивление, Ом∙м |
1015 |
5∙1013 |
5∙1013 |
4∙1014 |
|
Электрическая мощность, МВ/м |
25-40 |
— |
12-15 |
24 |
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/м2 , 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
|
Полистирол |
Разрушающее напряжение , МПа при: |
Е, ГПа |
||
|
растяжении |
изгибе |
сжатии |
||
|
ПС |
95 |
60 |
70 |
1,2 |
Механическая стойкость полистиролов к кислотам и растворителям:
|
Полистирол |
Н2SO4 20-60% |
HNO3 50% |
HCl до 37% |
Ацетон |
Этанол |
Бензол |
Фенол |
|
ПС |
3 |
2 |
3 |
1; 2 |
3 |
1-3 |
— |
|
УПС |
3 |
2 |
3 |
1; 2 |
3 |
1 |
— |
|
АБС |
3 |
2 |
3 |
— |
— |
— |
— |
Теплофизические свойства полистиролов:
|
Полистирол |
Теплопроводность, λ, Вт/(м*К) |
Теплоемкость, с, кДж/(кг*К) |
Температуропроводность, a*107, м2/с |
Средний КЛР (β*105),К-1 |
|
ПС |
0,09-0,14 |
1,16-1,3 |
0,94 |
6-7 |
|
АБС |
0,12 |
1,24 |
0,9 |
8-10 |
Температурные характеристики:
|
Полистирол |
Пределы рабочих температур, С |
Температура размягчения по Вика |
Теплостойкость по Мартенсу |
Температура плавления С |
|
|
верхний |
нижний |
||||
|
ПС |
65-70 |
-40 |
82-105 |
76-82 |
160-175 |
|
АБС |
75-85 |
-60 |
99-100 |
90-104 |
165-180 |
Диэлектрическая проницаемость полистиролов:
|
Полистиро |
έ при v, Гц |
||
|
50 |
103 |
106 |
|
|
ПС |
2,65 |
2,6 |
2,6 |
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:
|
Полистиро |
Температура, С |
Теплота сгорания |
|
|
|
Тв |
Тсв |
МДж/кг |
|
Полистирол ПС |
345 |
490 |
39-41 |
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
Методы переработки: Литье под давлением. Пневматическое и вакуумное формование. Экструзия. Штамповка. Прессование. Склейка. Механическая обработка
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
Горит ли несъемная опалубка из пенопласта
Основным вопросом для споров среди строителей и потребителей остается горючесть данного материала и соответственно безопасность строительства домов.
Горючесть строительных материалов, несомненно, является недостатком. Но, как показывает статистика, пожар поддерживается чаще тем, что находится внутри дома, а не тем, из чего он построен. То есть негорючие материалы не являются гарантом противопожарной безопасности.
Самым горючим материалов для строительства признана древесина. Обусловлено это также и ее популярностью. Поэтому горючесть пенопласта сравнивают с горючестью древесины, хотя это не так. По пределу огнестойкости несъемная опалубка относится ко II классу, в котором указаны материалы со свойством затухания. Древесина относится к III и IV классам, по скорости разрушения несущих конструкций. Для третьего класса характерно разрушение за 45 мин, для четвертого – за 15. Так как, у несъемной опалубки несущей конструкцией является бетон, то скорость разрушения, естественно, минимальна.
Следует также учитывать тот факт, что при горении древесины выделяется множество вредных, зачастую канцерогенных веществ. Вдыхать продукты горения дерева, которых насчитывается более 300, вредно для здоровья. В это время, пенопласт состоит на 98% из воздуха, поэтому при его горении выделяется лишь 2% потенциально опасных горючих веществ. Также, для воспламенения пенопласта необходима температура, в два раза превышающая температуру горения дерева. При открытом горении выделяется черный дым. Цвет его обусловлен большим содержанием сажи, которая представляет собой углерод.
При горении пенопласта и опалубки из него, если такое все же произошло, можно ощутить сладковатый запах, который является маяком для эвакуации. Дает этот запах стирол. Но летальный исход от горения этого компонента вряд ли возможен. Смертельная концентрация в таком случае должна превышать предельно допустимый уровень в 2 тысячи раз. Для достижения такого содержания едких веществ, необходимо длительное время. Допускать разложения пенополистирола до стирола не следует, так как продуктом его распада является, в том числе и окись углерода – угарный газ.
Как уже упоминалось, пенополистирол является самозатухающим материалом. При угрожающем возгорании он тухнет за 1 минуту, если не поддерживается пламя. При отделке опалубки штукатуркой, гипсокартоном и другими негорючими материалами, возгорания стены из несъемной опалубки не произойдет.
Пенопласт по своей безопасности является материалом уникальным. Он имеет воздушную структуру, но, несмотря на это, не способен поддержать горения. При температурах горения бумаги, дерева и других материалов он лишь плавится. Температура его возгорания соразмерна температуре плавления меди и составляет порядка 500 градусов по Цельсию. Трудно не согласиться с фактом, что поджечь пенопласт практически не возможно. Для непосредственного возгорания строения из пенопласта необходимо длительное поддержание открытого огня. Кроме того, современные детали из пенопласта покрываются составом, препятствующим возгоранию. Такие составы называются антипирены.
Для справки специалистами приводятся цифры, свидетельствующие о том, что пенопласт безопаснее многих строительных материалов в плане возгорания. Так, например, скорость сгорания при достижении необходимой температуры, составляет примерно 2,2 кг/мин на квадратный метр. Учитывая, что пенопласт материал очень легкий, то при такой скорости время горения очень велико. Кроме того, при горении пенопласт переход в жидкое состояние, подвергаясь процессам деполимеризации. В дальнейшем горение поддерживается уже деполимеризованными продуктами.
По ГОСТам, применяемым в строительстве несъемная опалубка относится к умеренногорючим (группа Г2), умеренновоспламеняемым (группа В2) веществам с высокой дымообразующей способностью (Д3) и умеренной токсичностью (Т2). В то время, по этим показателям древесины относится к группам: Г4, В3, Д2 и Т3.
Таким образом, несъемная опалубка при правильном ее применении, согласно регламенту строительных материалов, является безопасным, экологичным материалом, из которого возводить здания становится делом простым и экономичным.
Резка пенопласта своими руками — подробности
Пенопласт – легкий материал, часто используемый для теплоизоляции и отделки в строительстве. Для изготовления различных изделий лист необходимо разрезать. Фигурная резка позволяет получить любые нужные размеры и формы. Объемные буквы, элементы фасада, декоративные колоны и много другое можно сделать на заказ.
После нарезки элементов, они склеиваются, обрабатываются и красятся специальным составом, защищающим от воздействия среды и придающим привлекательный внешний вид. Существуют также и простые способы, позволяющие разделить большой лист на необходимое количество кусков, в домашних условиях.
Резка пенопласта в домашних условиях
Для облегчения работы тех, кто занимается ремонтом или утеплением квартиры, существуют разные мини-устройства, позволяющие разрезать большой лист пенопласта. С помощью ручного аппарата можно получить небольшие куски нужного размера для утепления проемов дверей и окон. Очень удобен для разрезания термонож, который можно приобрести в строительном магазине.
В этом устройстве нихромовая проволока, нагреваясь между контактами, используется в качестве режущего устройства. Достоинством этого способа будет экономия времени, он позволяет быстро нарезать куски необходимой длины и толщины. Предварительно необходимо нарисовать линию среза, что позволит получить нужный размер.
Если вы ошиблись, то исправить погрешность можно с помощью специального клея. Куски легко склеиваются между собой.
Разрезать лист пенопласта на куски можно с помощью электрического лобзика. При этом идеально ровная поверхность вряд ли получится. Еще один вариант – это резка паяльником, на который надет самодельный колпачок с тонкой пластиной.
Необходим мощный паяльник, ведь температура плавления пенопласта очень высока, способ потребует значительных усилий и тщательности. Обыкновенным канцелярским ножом для резки бумаги тоже можно разрезать пенопласт, если он не слишком толстый.
Еще один простой способ, позволяющий получить ровные края, – это смастерить самодельную конструкцию, в которой для резки используется нагретая нихромовая проволока.
Такая проволока будет нагреваться электрическим током, его источником может быть мощный трансформатор. Проволока вертикально натягивается, и по ней пропускают ток.
Если пенопласт имеет плотную структуру, то он легко режется ножом и электролобзиком. Более рыхлый может при разрезании сыпаться и края получатся неровными. Для такого листа, чтобы получить аккуратный срез, лучше воспользоваться термоножом или разрезать нагретой проволокой. Если резка производится самодельным устройством, то необходимо отрегулировать силу тока, чтобы из-за перегрева проволоки края листа не расплавились.
Обратите внимание!
Обзор инструмента. Сравним два вида утеплителя — минвата против пенопласта
Пенопласт (пенополистирол) и минеральная вата – самые популярные на сегодня теплоизоляционные материалы. У каждого из них есть свои достоинства и недостатки, есть и своя сфера применения. Пенопластовые плиты рекомендованы к использованию для наружной теплоизоляции стен, минвата – для утепления крыш и в качестве теплоизолятора при монтаже навесных фасадов. Тем не менее, бытует мнение, что эти материалы взаимозаменяемы. Так ли это? Попробуем разобраться.
Пенопласт: плюсы, минусы и особенности применения
Пенопласт – вспененный пластический материал – имеет чрезвычайно малый коэффициент теплопроводности. Это лучший теплоизолятор на планете. Подсчитано, что пенопластовая плита толщиной 10 см по теплозащитным свойствам заменяет 40 см дерева, 60 см газобетона, 90 см керамзитобетона, 150 см пустотного кирпича, 400 см железобетона.
Выигрывает пенопласт и в сравнении с минватой: 10 см пенопласта эквивалентны по теплозащите 16 см минеральной ваты.
Но вот от шума пенополистирольный пенопласт уберечь не может. Звукоизолятор из него никакой.
Что касается паропроницаемости, то эта характеристика варьируется в зависимости от плотности материала. Низкоплотный пенопласт по паропроницаемости близок к вате, высокоплотный – хоть с трудом, но пар пропускает, поэтому его можно использовать для изоляции только очень плотных стен.
Относительно экологической чистоты пенополистирола единого мнения нет. Споры по поводу токсичности полистирола длятся не один десяток лет. Еще советские ученые доказали, что в определенных условиях этот материал способен выделять токсичный стирол в окружающую среду. Однако результаты современных лабораторных исследований говорят о том, что качественный пенополистирольный пенопласт абсолютно безвреден. То мизерное количество стирола, которое он выделяет, не оказывает никакого воздействия на организм человека.
Совет: перед покупкой обязательно уточните содержание остаточного стирола – значение данного показателя должно находиться в пределах 0,01-0,05%.
От качества пенопласта зависит и срок его службы. Самые долговечные – беспрессовые марки ПСБ и ПСБ-С. Они не меняют своих свойств на протяжении 10-40 лет. Экструзионный служит еще дольше – до 80 лет.
Самая большая проблема пенополистирола – высокая горючесть. Стирольный пенопласт может загореться от одной искры. Под воздействием огня он плавится и выделяет черный токсичный дым. Для решения этой проблемы в пенопласты стали вводить специальные добавки – негорючие и гасящие пламя. Так появился новый тип пенополистирола – самозатухающий марки ПСБ-С. Искрой этот материал не поджечь, но от пожара он защиты не имеет.
Важно: все типы полистирольных пенопластов должны применяться исключительно для устройства наружной изоляции.
Минвата: основные свойства, достоинства и недостатки
Минеральная («каменная») вата – волокнистый материал, получаемый плавлением магматических горных пород. Достоинства минваты предопределены свойствами исходного сырья.
Несомненный плюс этого минерального утеплителя – огнестойкость. Температура плавления минваты – 800С. Она не только сохраняет все свои свойства при пожаре, но еще и препятствует распространению огня.
Минеральная вата занимает второе место по теплоизолирующим свойствам после пенопласта, но при этом обладает высокой гигроскопичностью – во влажной среде ее теплозащитные свойства значительно ухудшаются. Но в отличие от пенопласта минеральная вата не препятствует прохождению пара – выпадающий конденсат свободно проходит сквозь ее волокнистую структуру и испаряется с поверхности.
Еще одно преимущество минерального утеплителя – великолепные звукоизолирующие свойства. Вата из камня создает надежную преграду на пути прохождения звуковых волн.
Один из главных минусов этого материала – большой вес. При расчете стоимости утеплителя следует учитывать стоимость погрузки/разгрузки и доставки на стройплощадку. Кроме того, минеральные плиты требуют более мощных опор, в то время как пенопласт почти не добавляет веса строительным конструкциям.
Относительно экологической безопасности: есть данные, что одна из фракций волокон, образующих минвату, обладает канцерогенными свойствами, а используемый в ее производстве вяжущий материал выделяет высокотоксичное и чрезвычайно вредное для человека вещество – формальдегид. Как и пенопласт, минеральный утеплитель рекомендован для обустройства внешней изоляции.
Что лучше: пенопласт или минвата?
Сравним эти два материала по основным показателям:
- Теплоизолирующие свойства. По теплопроводности пенопласту нет равных. Проигрывает ему и минвата.
- Пожаробезопасность. Минеральная вата обладает высокой устойчивостью к возгоранию, чего нельзя сказать о пенопласте.
- Паропроницаемость. Минвата превосходит пенопласт по паропроницаемости примерно в 10 раз.
- Гигроскопичность. Пенопласт может использоваться во влажной среде без потери потребительских свойств. Каменная вата критична к воздействию влаги.
- Стоимость. Здесь выигрывает пенопласт – это самый дешевый стройматериал.
- Вес и удобство монтажа. Пенопласт весит намного меньше минваты. Его удобней обрабатывать, но трудней стыковать.
- Экологическая безопасность. И тот и другой материалы не рекомендованы для проведения внутренних работ.
- Биологическая и химическая стойкость. Минвата обладает устойчивостью ко всем органическим веществам и грибкам. Пенополистирол критичен к воздействию органических растворителей, но при этом не подвержен
Как видите, выбор утеплителя – задача сложная и многоплановая. При ее решении следует учитывать конкретные условия и собственные приоритеты. Отдавайте предпочтение проверенным системам утепления. Не забывайте и о подборе оптимальной толщины теплоизоляции.
Недавно утеплял балкон, если интересно вот статья.
Полистирол — обзор | Темы ScienceDirect
6.6 Полистирол (PS)
Обладая низкой стоимостью, низкой плотностью, прозрачностью, стабильностью размеров и приспособляемостью к радиационной стерилизации, полистирол обладает многими привлекательными характеристиками для медицинского применения. Полистирол бывает двух видов — кристаллический полистирол и ударопрочный полистирол (HIPS). Применение кристаллического полистирола в медицине включает лабораторное оборудование, такое как чашки Петри и лотки для культур тканей. Ударопрочный полистирол используется в термоформованных изделиях, таких как лотки для катетеров, лотки для сердечных насосов и эпидуральные лотки.И кристаллический полистирол, и HIPS находят применение в респираторном оборудовании, втулках шприцев и всасывающих канистрах. В лабораторном оборудовании и упаковке наборов и лотков полистирол может конкурировать с ПВХ, полипропиленом и акрилом.
Смолы кристаллического полистирола стеклообразные и кристально чистые и чаще всего поставляются в виде гранул размером в одну восьмую дюйма. Известные как ориентированный полистирол (OPS), они являются хрупкими до двухосной ориентации, а затем становятся сравнительно гибкими и прочными. Ориентированный полистирол образуется путем растяжения листа полистирола в поперечном направлении, что делает более жестким то, что в противном случае было бы более хрупким тонким листом.Кристаллы общего назначения, полученные литьем под давлением, обычно используются в таких областях, как столовые приборы, чашки для напитков, стаканы, медицинское и диагностическое лабораторное оборудование, офисные аксессуары и предметы домашнего обихода. Высокотемпературные кристаллы, полученные литьем под давлением, обычно используются в таких областях, как медицинские изделия, упаковка, посуда, офисные аксессуары и контейнеры для компакт-дисков. Экструдированные высокотемпературные кристаллы потребляются в листах пенопласта (которые используются в лотках для мяса, картонных коробках для яиц, столовой посуде и упаковке для фаст-фуда), в ориентированных полистирольных пленках (которые используются в основном в лотках для печенья, торта и деликатесов), и в составе пенопласта (который используется для изоляции зданий и сооружений).
Высокопрочные полистиролы модифицированы полибутадиеновыми эластомерами. Марки с высокой ударопрочностью обычно содержат в диапазоне 6–12% эластомеров, а марки со средней ударной способностью — около 2–5%. Смолы из ударопрочного полистирола (HIPS) обладают такими характеристиками, как простота обработки, хорошая стабильность размеров, ударная вязкость и жесткость. В последние годы некоторые высокоэффективные сорта смол HIPS стали конкурировать с более дорогостоящими инженерными смолами в таких приложениях, как бытовая техника и бытовая электроника.Смолы HIPS, полученные литьем под давлением, используются в таких областях, как бытовая техника, офисные аксессуары премиум-класса, потребительские товары и игрушки. Экструдированные смолы HIPS используются в таких приложениях, как упаковка пищевых продуктов, контейнеры для молочных продуктов, торговые автоматы и чашки для напитков, крышки, тарелки и миски.
Полистиролы бывают трех разных форм. Эти формы называются атактическим полистиролом, изотактическим полистиролом и синдиотактическим полистиролом (SPS) (рис. 6.30). Наиболее коммерчески доступный полистирол — это атактический полистирол.
Рисунок 6.30. Конструкции из полистиролов.
6.6.1 Производство полистирола
Полистирол легко получить путем свободнорадикальной полимеризации стирола с использованием радикальных инициаторов (рис. 6.31). Стирол с разбавителями или без них смешивают с инициатором свободных радикалов, таким как пероксид дибензоила, и нагревают до температуры 120 ° C. Несколько стадий полимеризации приводят к растворению полимера в мономере или растворе разбавителя. Непрореагировавший мономер и разбавитель испаряются в вакууме, оставляя высокомолекулярный полистирол.
Рисунок 6.31. Свободнорадикальная полимеризация полистирола.
Ударопрочный полистирол производится путем включения каучука, подобного полибутадиену, во время полимеризации. Во время полимеризации полибутадиен инкапсулируется в полистирол. Прививки и частичное поперечное сшивание бутадиена также могут иметь место, влияя на свойства конечного полимера.
Синдиотактический полистирол (sPS) был впервые коммерциализирован компанией Idemitsu Petrochemical Company, Ltd., Япония, и разработан совместно с Dow в 1988 году.Синдиотактический полистирол — это новый полукристаллический технический полимер, который производится путем непрерывной полимеризации с использованием металлоценовых катализаторов, подобных тем, которые используются для полиолефинов. Подобно обычному аморфному полистиролу, sPS является хрупким, но его можно армировать стеклом или легировать другими полимерами для повышения ударной вязкости. sPS чрезвычайно химически стойкий, имеет высокую температуру плавления (270 ° C) и очень низкую диэлектрическую проницаемость. Его высокая текучесть и простота обработки делают его отличным кандидатом для тонкостенных применений.
6.6.2 Свойства полистирола
Полистирол общего назначения или кристаллический полистирол является хрупким материалом. Материал может быть подвергнут литью под давлением и экструдирован. Приложения для литья под давлением включают лабораторное оборудование, диагностическое оборудование и компоненты устройств. Экструдированные сорта можно использовать в лотках и упаковке.
Ударопрочный полистирол используется в лотках, контейнерах, медицинских компонентах и упаковке. В таблице 6.26 сравниваются два типа материалов, а в таблице 6.27 перечислены некоторые из их свойств.
Таблица 6.26. Сравнение полистирола общего назначения (кристаллический) и ударопрочного
| полистирола общего назначения (кристалл) | ударопрочного полистирола |
|---|---|
| жесткий и твердый | прочный; улучшенная ударопрочность |
| Кристальная прозрачность; водно-белая прозрачность | От полупрозрачного до непрозрачного |
| Высокий глянец | Пониженный блеск |
| Хорошая стабильность размеров | Умеренная стабильность размеров |
| Низкое водопоглощение | Пониженное водопоглощение |
| Хорошие электрические и диэлектрические характеристики свойства | Пониженные электрические свойства |
| Превосходная технологичность | Превосходная технологичность |
| Отличная устойчивость к гамма-излучению | Удовлетворительная устойчивость к гамма-излучению |
| Ограниченная химическая стойкость | Пониженная химическая стойкость |
| Склонность к воздействию окружающей среды растрескивание под напряжением | Менее подвержено растрескиванию под воздействием окружающей среды |
Таблица 6.27. Свойства полистиролов
| Свойство | Единицы | PS общего назначения | Hi Impact PS | Syndiotactic PS |
|---|---|---|---|---|
| Плотность | г / куб.см | 1,05 | 0,8-1,04 | 1,02 |
| Показатель преломления | 1,589 | — | 1,59 | |
| Температура плавления | ° C | — | — | 270 |
| Температура стеклования | ° C | 90 -95 | 85-95 | 100 |
| HDT в (0.46 МПа или 66 фунтов на кв. Дюйм) | ° C | 85-95 | 75-85 | 108 |
| HDT при (1,8 МПа или 264 фунтов на кв. Дюйм) | ° C | 90-100 | 85-95 | 90 |
| Температура размягчения | ° C | 75-85 | 60-110 | 205 |
| Предел прочности | МПа | 40 | 11-45 | 45 |
| Удлинение при разрыве | % | 1-40 | 10-100 | 5-20 |
| Модуль упругости при изгибе | ГПа | 3 | 0.6-3 | 3,2 |
| Ударная вязкость с надрезом | Дж / м | 20-50 | 70-100 | 60-70 |
| % Кристалличность | % | — | — | 60-80% |
6.6.3 Химическая стойкость полистирола
Полистирол не устойчив к ароматическим, алифатическим и хлорорганическим растворителям. Он также не устойчив к циклическим эфирам, кетонам, кислотам и основаниям. Полистирол умеренно устойчив к алифатическим спиртам с более высокой молекулярной массой, разбавленным водным кислотам и основаниям, а также к отбеливателям.Он устойчив к низкомолекулярным спиртам, оксиду этилена, окислителям и дезинфицирующим средствам (таблица 6.28).
Таблица 6.28. Химическая стойкость полистирола
6.6.4 Стерилизация полистирола
Полистирол не рекомендуется для стерилизации паром и автоклавом. Их низкие температуры теплового искажения вызовут деформацию и деформацию деталей (Таблица 6.29).
Таблица 6.29. Стерилизация полистирола
Полистирол можно стерилизовать оксидом этилена.На рис. 6.32 показано, что физические свойства полистирола общего назначения и ударопрочного полистирола существенно не изменяются при воздействии оксида этилена [50].
Рисунок 6.32. Влияние стерилизации EtO на полистирол. (а) Сохранение собственности. (б) Стабильность цвета.
Полистирол очень устойчив к гамма-излучению из-за высокого содержания ароматических веществ. Электронные облака способны поглощать излучение, исключая образование реактивных свободных радикалов. Таким образом, полистиролы можно облучать несколькими дозами гамма- и электронно-лучевого излучения.Рисунок 6.33 показывает, что полистирол сохраняет до 80% своих свойств даже после дозы облучения 100 кГр. Его цвет также не претерпел значительных изменений. Первоначальное изменение цвета после дозы облучения 100 кГр возвращается к исходному в течение недели [89].
Рисунок 6.33. Воздействие гамма-излучения на полистирол.
6.6.5 Биосовместимость полистирола
Полистирол обычно не используется там, где требуется биосовместимость. Биосовместимые сорта сополимеров полистирола доступны от конкретных поставщиков.
6.6.6 Соединение и сварка полистирола
Сваривать полистирол общего назначения сложно из-за его хрупкости. Ударопрочный полистирол можно сваривать, используя такие методы, как ультразвуковая и радиочастотная сварка. Он может быть связан с растворителем, но следует соблюдать осторожность, чтобы не вызвать растрескивания под воздействием окружающей среды. Большинство клеев можно использовать как с полистиролом, так и с ударопрочным полистиролом.
6.6.7 Применение полистирола — примеры
Благодаря своей прозрачности, низкой стоимости и отличной технологичности полистирол общего назначения используется в лабораторном оборудовании для диагностики и анализа, а также в медицинской упаковке.Ударопрочный полистирол используется в медицинских деталях, компонентах и приложениях (например, бутылках и контейнерах), где ударопрочность более важна. В таблице 6.30 подробно описаны некоторые области применения и требования к полистиролам.
Таблица 6.30. Применение полистирола в медицинских устройствах
| Применение | Требования | Тип смолы |
|---|---|---|
| Лабораторное оборудование и средства диагностики (чашки Петри, лабораторное оборудование, пробирки, продукты для диагностики in vitro, компоненты для тканевых культур, колбы, многолуночные лотки, пипетки, роликовые бутылки) | Прозрачность | Полистирол общего назначения |
| Водно-белая прозрачность | ||
| Химическая стойкость | ||
| Жесткость | ||
| Гамма-стерилизация | ||
| Наборы для домашнего тестирования, кожухи для диагностического оборудования | Прочность | Полистирол ударопрочный |
| Непрозрачный | ||
| Стабильность размеров | ||
| Подносы для стерилизации; хирургические инструменты; стоматологическое оборудование | Hi flow | Синдиотактический полистирол |
| Тонкие стенки | ||
| Стабильность размеров | ||
| Механическая прочность | ||
| Термостойкость | ||
| EtO, паровая, гамма-стерилизация Полистирол |
(ПС, №6)
Полистирол — очень универсальный пластик, который может быть жестким или вспененным.Полистирол общего назначения прозрачный, твердый и хрупкий. Он имеет относительно низкую температуру плавления. Наряду с полиэтиленом на товарном рынке пластмасс доминирует полистирол. Его низкий цена и приемлемые структурные свойства делают его идеальным для краткосрочного использования и одноразового использования (Центр технологий пластмасс). Таким образом, полистирол обладает следующими физическими свойствами:
- Низкая ударопрочность
- Хорошая прочность и жесткость
- Низкая химическая стойкость
- Прозрачный
- Умеренная термостойкость
- Низкая цена
- Простая обработка
Типичное конечное использование
Типичные области применения включают защитную упаковку, контейнеры, крышки, чашки, бутылки, лотки и стаканы («Возможности и проблемы пластиковой упаковки», Американский совет по пластмассам, 1992).
Для получения дополнительной технической информации о PS см. Веб-сайт EPS Industry Alliance.
Поставка
В 1996 году в США было произведено 6,1 миллиарда фунтов первичной полистироловой смолы. В марте 1996 года Franklin & Associates оценила для Агентства по охране окружающей среды количество полистирола в продуктах, выбрасываемых вместе с городскими отходами, в 2,53 миллиона тонн в 1994 году. Франклин. также оценил что 0,03 миллиона тонн полистирола было переработано в США в 1994 году.
Общие оценки производства жесткой (непененной) упаковки из полистирола в Калифорнии, взяты из Общества производителей пластмасс (SPI) и учтены в Калифорнии (с использованием коэффициента 10% от U.Всего), указывают, что около 31400 тонн упаковочной тары ПС были произведены в Калифорнии в 1996 году. Оценки извлечения PS, специфичные для Калифорнии, отсутствуют.
Спрос
Недоступны оценки количества постпотребительской смолы (PCR) PS, используемой в качестве сырья для производства в Калифорнии. В общем, переработанный полистирол может быть использован при производстве следующих товаров:
- Одноразовые стаканы и посуда
- Игрушки (ударно-модифицированные)
- Компоненты бытовой техники (нижняя часть)
- Упаковка, коробки с защелками, банки
- Изоляция (вспененная )
- Картриджи с лентой
- Товарные позиции
Ссылки
PS — Полистирол | Асель Нефтехимикал
Полистирол — это полимер, полученный полимеризацией из мономерной фазы.Его получают из нефти. Он в основном используется с аббревиатурой PS в пластмассовой промышленности. При комнатной температуре полистирол является термопластом в твердой форме, но он плавится при высоких температурах при переработке путем впрыска или экструзии. Затем он снова затвердевает в процессе охлаждения.
Физико-химические свойства
Код утилизации — 6. Плотность варьируется от 1.03-1,06 г / мл. Максимальная термостойкость составляет 70 ° C. Это универсальный пластик, который может быть жестким и вспененным. Очень жесткий, хрупкий и яркий. Это очень недорогая смола с относительно низкой температурой плавления. Полистирол быстро горит, издает сильный запах газа и образует значительное количество сажи. Быстро вздуть в среде ацетона. Хорошая стойкость к УФ-лучам, хорошая ударная вязкость и прочность на разрыв, невысокая цена и простота обработки. Также он показывает превосходную стойкость к кислотам, щелочам и солям.
Области использования
Аппликации для тарелок, коробки для компакт-дисков, электрическое оборудование, товары для украшения дома, кассеты, лампы, коробки для косметических продуктов, упаковки для пищевых продуктов, телевизионные панели, компьютерные детали, канцелярские товары, чашки, ложки, вилки, тарелки и т. Д.
Хрустальный, противоударный и пенопластовый; различные предметы для пикника, стаканчики для йогурта, канцелярские и подарочные товары, видеокассеты и кассеты, автомобильные детали, производство упаковки из пенопласта и изоляционных материалов..
Общего назначения
Кристалл для литья под давлением и экструзии
Противоударный
Лист, профиль и др.
пена
Для чашек и пакетов
Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie
Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности.Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.
Настройка вашего браузера для приема файлов cookie
Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:
- В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
- Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, используйте кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
- Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
- Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
- Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.
Почему этому сайту требуются файлы cookie?
Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.
Что сохраняется в файле cookie?
Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.
Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.
Полипропилен против полистирола — M2 Sci
Полипропилен и полистирол — два наиболее распространенных полимера, используемых для производства пластиковых лабораторных принадлежностей и других материалов.Так в чем же большая разница? Мы здесь, чтобы помочь. В этом блоге мы обсудим основные характеристики двух типов пластика и основные преимущества каждого из них.
Полипропилен
Полипропилен, также обозначаемый как PP, представляет собой термопластичный полимер, обычно используемый для производства пластиковых лабораторных принадлежностей, таких как химические стаканы, бутылки, колбы, контейнеры для образцов, пробирки и многие другие. Одной из ключевых особенностей полипропилена является то, что он исключительно прочный и небьющийся.Он также обладает высокой устойчивостью ко многим химическим веществам, кислотам и щелочам. Многие полипропиленовые изделия можно автоклавировать благодаря их повышенной термостойкости. В зависимости от марки полипропилен имеет температуру плавления от 130 ° C (266 ° F) до 171 ° C (340 ° F). Полипропиленовый пластик непрозрачен без добавления цвета, однако он также доступен в прозрачном цвете.
Многие лабораторные изделия из полипропилена можно автоклавировать. Отличным примером этого могут быть стаканы и колбы из полипропилена.Эти обычные пластиковые лабораторные контейнеры можно использовать снова и снова без необходимости их замены. Это дает существенную экономию средств по сравнению со стеклянными аналогами. Тем не менее, есть еще много применений, в которых стекло является предпочтительным и необходимым.
Полипропиленовые изделия отлично подходят для самых разных целей и представляют собой недорогую альтернативу многим другим изделиям из пластика и стекла. Они обладают долговечностью, исключительно высокой химической стойкостью и могут выдерживать экстремальные температуры, что делает их очень универсальными для многих лабораторных и промышленных применений.
ЧТЕНИЕ: Lab Plastic’s Guide
Полистирол
Полистирол, также обозначаемый как PS, является одним из наиболее широко используемых пластиков во всех отраслях промышленности и производится в огромных количествах. Именно из-за этого он обычно предлагается по более низкой цене, чем многие другие пластмассы. Полистирол общего назначения является прозрачным, твердым и хрупким, а в качестве термопластичного полимера он находится в твердом стеклообразном состоянии. Полистирол обладает некоторой устойчивостью к кислотам и щелочам, но не так устойчив к некоторым химическим веществам, как полипропилен.По внешнему виду изделия из полистирола, такие как пробирки и чашки Петри, обычно очень прозрачны и очень похожи на стекло. Однако многие из этих продуктов из полистирола не выдерживают температуры выше 100 ° C, что делает их менее вероятными кандидатами для постоянного повторного использования. Их обычно утилизируют после однократного использования и обычно потребляют в больших количествах.
Полистирол отлично подходит для хранения и транспортировки образцов и обычно используется в пищевой упаковке и лабораторных принадлежностях, таких как пробирки, микропланшеты и чашки Петри.
Оба пластика взаимозаменяемы во многих областях применения, но, как вы можете видеть, между ними есть некоторые внутренние различия, которые будут ключевыми при принятии решения о том, подходят ли они для вашего использования. Как правило, мы рекомендуем внимательно ознакомиться с характеристиками и техническими характеристиками продукта перед покупкой, особенно с учетом множества марок полистирола и полипропилена, доступных сегодня на рынке.
Обновлено 8 января 2020 г.
Полистирол | Свойства и применение
Полистирол получают путем связывания или полимеризации мономерного стирола, который является производным нефти.Стирол также естественным образом содержится в таких продуктах, как клубника, корица, кофе и говядина.
Хорошо известным свойством является то, что он относительно химически инертен, обладает высокой жесткостью и стабильностью размеров. Он также водонепроницаем (с низким влагопоглощением) и растворим в растворителях, содержащих ацетон, таких как большинство аэрозольных баллончиков для краски, некоторые клеи и хлорированные растворители. Он легко воспламеняется и обладает хорошими электрическими свойствами, но имеет низкую химическую стойкость и стойкость к ультрафиолетовому излучению. Это также очень хороший изолятор, а это значит, что он быстро накапливает электрический заряд.Это дает ему сильное электростатическое притяжение к другим объектам, заставляя его легко прилипать к ним.
Используется полистирол
Он используется в различных отраслях промышленности в различных форматах. Это бесформенный, прозрачный и бесцветный термопласт, что делает его невероятно универсальным, так как его можно комбинировать с различными красителями, добавками или другими пластиками. Он используется для изготовления широкого спектра потребительских товаров, для которых требуется твердый, жесткий материал, а также для продуктов, требующих прозрачности, таких как упаковка для пищевых продуктов, бытовая техника и лабораторная посуда.
Один из самых популярных форматов полистирола — это когда он превращается в пенополистирол, называемый пенополистиролом (EPF). В этом формате он особенно ценится за свои изоляционные и амортизирующие свойства. Пенополистирол может быть хрупким, легко ломаться и крошиться. Интересно, что при трении он даже может издавать характерный скрипучий звук. Пенополистирол довольно часто встречается в форме небольших гранул или арахиса, а также в виде листов. При манипулировании с помощью специализированного оборудования его жесткость позволяет создавать хрупкие, но сохраняющие форму структуры, имитирующие внешний вид материалов большего веса и стоимости, таких как камни или мрамор.Благодаря этим качествам полистирол может применяться в широком диапазоне применений, включая домашнюю обстановку и строительство, прототипы и даже реквизиты для рекламы, оформления окон и декораций. Флористы используют EPF как основу для создания своих цветочных композиций.
Полистирол очень часто используется в форме пленки. Эти пленки можно растянуть в ориентированный полистирол (OPS), который дешевле производить, чем альтернативы, такие как PP (полипропилен), хотя он более хрупкий.Он прозрачный и глянцевый, поэтому его обычно используют для упаковки пищевых продуктов, поскольку он улучшает содержимое внутри. Обладая высокой твердостью и высокой жесткостью, OPS также обеспечивает лучшую защиту упакованных продуктов и может изготавливаться в виде очень тонких листов, что может значительно снизить материальные затраты.
При модификации за счет добавления эластомеров он становится ударопрочным полистиролом или HIPS, который часто непрозрачен. В нем эта форма прочная и жесткая с высокой ударной вязкостью, о чем свидетельствует ее название.Его можно легко гильотинить, перфорировать, фрезеровать или пилить, и он доступен в широком разнообразии цветов. Применения включают производство игрушек, упаковки и рекламных вывесок.
Структура полистирола
Химическая структура полистирола показывает, что он состоит только из атомов углерода и водорода. Поэтому его относят к углеводородным.
Добывается из нефти. Тысячи небольших звеньев стирола, называемых мономерами, соединяются вместе, образуя большие молекулы полистирола в процессе, называемом полимеризацией.Пенополистирол начинается с небольших сферических шариков с типичным диаметром 0,5–1,5 мм.
Возможность вторичной переработки
EPF — Пенополистирол из вспененного полистирола — можно безопасно сжигать и выделять только диоксид углерода и воду при правильном выполнении процедуры. Его можно переработать, хотя программы рециркуляции стороны тротуара обычно отказываются от этого материала, поскольку он содержит более 95% воздуха, что делает его громоздким для транспортировки.
Однако, будучи термопластом, его можно использовать повторно, переплавлять и превращать во множество различных пластиковых изделий.Из этого материала, например, можно сделать бетон, картонные коробки для яиц или новую пенопластовую изоляцию.
Переработанный полистирол становится источником вдохновения для художников и дизайнеров, стремящихся повторно использовать отходы, такие как выброшенная упаковка из полистирола, в качестве сырья для своих произведений искусства.
Полистирол в искусстве
Пенополистирол (EPF) легкий и универсальный, что делает его идеальным материалом для лепки. Он нетоксичен и химически инертен, поэтому с ним можно безопасно обращаться без специального оборудования.Часто EPS покрывают глиной или другими покрытиями, хотя также можно красить пенополистирол. Обладая последовательной структурой и способностью лепить, нестандартные формы и формы можно создавать вручную или с помощью машин для резки с компьютерным управлением.
Учебное пособие по химии полистирола
Реакция присоединения и полимеризации
Полистирол получают в результате реакции аддитивной полимеризации из мономеров стирола.| стирол | → | полистирол | ||||||||||||
| → |
Реакция сильно экзотермична, теплота реакции полимеризации составляет -121 кДж моль -1 (при 25 o C).
стирол → полистрол ΔH = — 121 кДж моль -1
Согласно принципу Ле-Шателье, увеличение температуры, при которой происходит реакция, будет благоприятствовать реагенту, мономеру, стороне уравнения. Поэтому реакцию аддитивной полимеризации проводят при очень умеренных температурах.
Полистирол может быть произведен в школьной лаборатории в качестве демонстрации.
| Установите водяную баню с 250 мл кипящей воды. Добавьте 0,1 г ди (додеканоил) пероксида в 5 мл стирола 4 в кипящей трубке. Вставьте 20 см стеклянной трубки через резиновую пробку (пробку) и поместите резиновую пробку в горлышко колбы, как показано на схеме. Это сводит к минимуму потери паров стирола при нагревании. Установите трубку для кипячения так, чтобы уровень раствора в ней был ниже уровня горячей воды, и зажмите ее. Нагревайте 30 минут, пока раствор не станет вязким. Погасите все пламя, снимите трубку для кипячения с водяной бани и охладите. Вылейте содержимое охлажденной кипящей трубки в стакан с 50 мл этанола. С помощью стеклянной палочки вдавите полистирол в комок. Слить этанол. Высушите твердый полистирол на фильтровальной бумаге. |
|
Вы можете проверить растворимость вашего полистирола в различных растворителях, таких как концентрированная соляная кислота (12 моль л -1 ), разбавленная соляная кислота (10% HCl (водн.)), Циклогексан, оливковое масло, дихлорметан, бром и др. 2-бутанон.
Механизм реакции
Аддитивная полимеризация стирола (этенилбензола или фенилэтилена) с получением полистирола (поли (фенилэтен) или поли (этенилбензола)) протекает по свободнорадикальному механизму.
Свободный радикал — это молекула, которая не имеет заряда, но обладает высокой реакционной способностью, поскольку имеет неспаренный валентный электрон.
Ди (додеканоил) пероксид можно использовать в качестве инициатора реакции полимеризации, поскольку он имеет пероксигруппу (-O-O-) между двумя большими додеканоильными группами (CH 3 (CH 2 ) 10 CO-).
Связь перокси-O-O легко разрывается, расщепляя молекулу ди (додеканоил) пероксида на две части и оставляя неспаренные электроны на атомах кислорода.
Это приводит к образованию свободного радикала CH 3 (CH 2 ) 10 COO .
| ди (додеканоил) пероксид | → | свободный радикал | ||||||||||||||||
| тепло → |
|
При написании химических уравнений для реакций полимеризации с участием свободнорадикального инициатора химики обычно используют символ R . для свободного радикала.
Эти свободные радикалы атакуют молекулы стирола (фенилэтилена или этенилбензола), так что двойная связь открывается, что приводит к появлению неспаренных электронов на концах растущих полимерных цепей.
Инициирование: инициатор свободных радикалов атакует мономер стирола, разрывая двойную связь и образуя новый свободный радикал с неспаренным электроном на атоме углерода.
| R . | + |
| → |
|
Распространение: новый свободный радикал, образующийся во время инициирования, может затем реагировать с молекулой стирола, открывая двойную связь и оставляя неспаренный электрон на атоме углерода.
| + |
| → |
|
Этот вновь образованный свободный радикал затем может вступать в реакцию с другой молекулой стирола и так далее, и так далее, образуя длинную полимерную цепь.
Прерывание: полимеризация прекращается, когда два свободных радикала вступают в реакцию друг с другом.
| R . | + |
| → |
|
Вот почему полимерные цепи имеют разную длину, любые два свободных радикала, образующиеся на любой стадии во время реакции, могут вступить в реакцию и прекратить реакцию.Таким образом, короткая цепь может реагировать с более длинной цепью, или две короткие цепи могут реагировать, или две длинные цепи, или цепь может реагировать со свободным радикалом, используемым для инициирования реакции (R , ), как показано выше.
Структура полистирола
Существует ряд различных способов соединения молекул стирола (этенилбензола или фенилэтилена) с образованием длинных полимерных цепей.1. Все молекулы стирола объединяются таким образом, что все бензольные кольца () находятся на одной стороне углеродной основной цепи полимерных цепей:
Эта структура известна как изотактический полистирол .
Регулярное расположение бензольных колец в этой структуре позволяет полимерным цепям плотно упаковываться вместе и максимизирует межмолекулярные силы между цепями. Плотная упаковка снижает гибкость материала, поэтому изотактический полистирол будет довольно жестким, а поскольку межмолекулярные силы между полимерными цепями максимальны, он также будет довольно сильным. Изотактический полистирол считается высококристаллическим.
Хотя нам обычно нравится изображать структуру полистирола как изотактическую структуру, потому что легко увидеть повторяющиеся звенья, на самом деле, когда мономеры стирола полимеризуются, очень небольшая часть получаемого полистирола находится в изотактической форме.
2. Молекулы стирола (этенилбензола или фенилэтилена) объединяются так, что бензольные кольца () попеременно находятся над плоскостью углеродной основной цепи и под ней:
Эта структура известна как синдиотактический полистирол .
Регулярное расположение бензольных колец в этой структуре позволяет полимерным цепям плотно упаковываться вместе и удерживаться на месте за счет межмолекулярных сил между цепями.Плотная упаковка снижает гибкость материала, поэтому синдиотактический полистирол довольно жесткий, а действие межмолекулярных сил между полимерными цепями делает его довольно сильным.
Синдиотактический полистирол, как и изотактический полистирол, считается высококристаллическим.
Очень небольшая часть полистирола, полученного аддитивной полимеризацией стирола (этенилбензола или фенилэтилена), является синдиотактическим полистиролом.
Однако химики считают, что синдиотактический полистирол можно использовать для изготовления медицинского оборудования, поскольку он способен выдерживать нагревание, влагу и чистящие средства, используемые для стерилизации медицинского оборудования, но в настоящее время его производство довольно дорогое.
3. Молекулы стирола (этенилбензола или фенилэтилена) объединяются таким образом, что бензольные кольца () случайным образом ориентированы вдоль цепей, причем некоторые из них находятся выше, а некоторые ниже плоскости основной углеродной цепи :
Эта структура известна как атактический полистирол .
Большие бензольные кольца, беспорядочно торчащие вдоль цепей, препятствуют плотной упаковке полимерных цепей.Атактический полистирол не является кристаллическим, скорее, он считается аморфным. Ожидается, что некристаллические или аморфные полимеры будут более мягкими и гибкими.
Большая часть полистирола, полученного аддитивной полимеризацией стирола, представляет собой атактический полистирол.
Атактический полистирол — это полистирол, который вы найдете в полистирольных контейнерах, ящиках, чашках, пластиковых контейнерах и т. Д.
Свойства и использование полистирола
Полистирол — это линейный полимер, и, как и большинство линейных полимеров, приложение тепла и давления заставляет его размягчаться и принимать новые формы.Эти линейные полимеры называют термопластичными. Полистирол — это термопласт.
| Имущество | Поли (фенилэтен) (полистирол) | использует |
|---|---|---|
| Точка плавления | 240 o C (размягчается при ~ 100 o C) | Термопласт с низкой температурой размягчения позволяет легко формовать. |
| Кристалличность | Неправильная упаковка и низкая кристалличность (аморфность) атактических полимерных цепей | |
| Гибкость | жесткий (или вспененный) | Изделия из полистирола сохраняют свою форму, но обычно довольно хрупкие. Добавление каучуков, таких как полибутадиен, делает полимер более гибким, и эти материалы обычно называют ударопрочным полистиролом. |
| Термостойкость | хорошо (пенополистирол имеет лучшую термостойкость) | Пенопласт для изготовления теплоизоляции. Чашки для кофе на вынос часто делают из пенополистирола. |
| Прозрачность | прозрачный | |
| Плотность | ~ 0.96 — 1,04 г см -3 | Пена низкой плотности, используемая для изготовления флотационных устройств. |
| Химические свойства | Устойчив к кислотам, щелочам и воде. Растворяется во многих хлорированных растворителях | Полистирол подходит для использования в пищевых контейнерах, столовых приборах. |
1 Название IUPAC для полимеров с линейной цепью получено путем помещения префикса poly перед названием структурной повторяющейся единицы в круглых скобках.Однако название повторяющегося звена может быть основано на его источнике, поли (этенилбензоле) или, в зависимости от структуры полимера, поли (1-фенилэтан-1,2-диил). К счастью, некоторые общепринятые названия, такие как полистирол, по-прежнему приемлемы. Обратитесь к веб-сайту IUPAC за руководством по номенклатуре полимеров (Краткое руководство по номенклатуре полимеров (2012 pdf).
2 Компания Dow Chemical изобрела процесс производства пенополистирола в 1941 году.
3 Производство полистирола недорого, поэтому затраты на его переработку должны быть очень низкими, чтобы переработка стала коммерчески рентабельной.Это особенно верно для пенополистирола (EPS) или пенополистирола, потому что «пузырьки газа» вызывают проблемы в процессе переработки.
4 Стирол, этенилбензол или фенилэтен может содержать ингибитор 4- (диметилэтил) бензол-1,2-диол (4-трет-бутилкатехол), который необходимо удалить промыванием 1 моль л. — 1 NaOH (водн.), Затем с водой в делительной воронке. Сушат фенилэтен над безводным сульфатом натрия, Na 2 SO 4 (s), в течение 10 минут.Промойте все оборудование пропаноном (ацетоном), CH 3 COCH 3 .
.