Všetko o polystyréne

Rôzne druhy plastov radikálne zmenili naše chápanie každodenného života – dnes si už náš život nemožno predstaviť bez určitých plastových vecí. Existujú však rôzne druhy plastov a každá z jeho odrôd má svoje špecifické vlastnosti, ktoré určujú použitie konkrétnej látky v určitých oblastiach. Keďže polystyrén je dnes jednou z najobľúbenejších plastových možností, stojí za to bližšie zvážiť jeho vlastnosti.

Polystyrén je polymerizovaný styrén, to znamená, že je produktom chemického priemyslu. Jeho výrobu môžete dosiahnuť rôznymi spôsobmi, z ktorých každá má svoje výhody a nevýhody, a tie najobľúbenejšie podrobnejšie zvážime v tomto článku nižšie. V čom polystyrén obsahuje len molekuly takých bežných látok ako uhlík a vodík, ale vyrába sa z tekutého styrénu, ktorý sa zase získava z ropy a uhlia.

Prvýkrát bol polystyrén získaný v raných fázach priemyselnej revolúcie - to je známe v roku 1839 bol syntetizovaný v Nemecku... Ďalšou vecou je, že jeho výroba v priemyselnom meradle začala oveľa neskôr - až v roku 1920 a ani vtedy sa v prvých desaťročiach nepoužívala tak aktívne. Až počas druhej svetovej vojny v štátoch sa o ne skutočne začali zaujímať, vyrábali umelý kaučuk na báze polystyrénu a v ZSSR bola priemyselná výroba tohto materiálu úplne odložená až do povojnových rokov.

Nedá sa povedať, že moderný polystyrén plne zodpovedá vzorkám spred storočia. - počas celej tejto doby vedci hľadali spôsoby, ako zlepšiť vlastnosti materiálu. Vďaka tomu sa plast po druhej svetovej vojne stal oveľa odolnejším, vrátane oveľa lepšie odolávajúcich nárazom - to bolo možné vďaka vytvoreniu kopolymérov styrénu získaných ešte zložitejšími chemickými procesmi.

Presne fyzikálne vlastnosti moderného polystyrénu sú veľmi závislé od spôsobu jeho výroby, ale vo všeobecnosti, keď hovoríme o jednoduchom polystyréne bez akéhokoľvek upresnenia, máme na mysli materiál s veľmi špecifickými parametrami. Jeho hustota nie je najvyššia (1060 kg / m

Molekulová hmotnosť látka tiež nie je v žiadnom prípade špecifická a silne závisí od spôsobu získania polystyrénu - zvyčajne sa pohybuje od 50 tisíc do 300 tisíc, aj keď emulzné varianty niekedy vykazujú výrazne vyššie hodnoty. Rozpustnosť polystyrén je významný v množstve látok, vrátane vlastného monoméru, ako aj acetónu, aromatických uhľovodíkov a esterov.

Polystyrén má výrazné dielektrické vlastnostiktoré sa nemenia bez ohľadu na prostredie. Tento materiál je tiež prakticky ľahostajný k ničivým účinkom kyselín a zásad, solí, alkoholov. Vyššie sme už vymenovali látky, ktoré ho ešte dokážu rozpustiť a tiež oxiduje, halogénuje, nitruje a sulfónuje.

V pôvodnej podobe, bez dodatočného tónovania, polystyrén (aspoň jeho bloková odroda) je nielen bezfarebný, ale aj priehľadný... Štruktúra prakticky nezadržiava viditeľné svetlo, prechádza 90% jeho množstva, čo umožňuje použitie takéhoto materiálu pri výrobe optických skiel. Ultrafialové a infračervené žiarenie zároveň neprechádza cez polystyrénové povrchy tak suverénne.

Ak považujeme vlastnosti polystyrénu za výhody, vďaka ktorým je taký populárny v rôznych oblastiach, v prvom rade stojí za to zdôrazniť nasledujúce dôležité body.

• Kombinácia nízkej ceny a jednoduchosti spracovania... Polystyrén vzhľadom na jeho vlastnosti možno za svoju cenu považovať za jeden z hlavných motorov modernej civilizácie. Nie nadarmo sa dnes vyrába toľko produktov s priamou účasťou tohto materiálu - jednoducho nemá alternatívu.
• Dobrá chemická odolnosť. Väčšina látok, ktoré sa môžu dostať na povrch polystyrénu v bežnom živote, preň nepredstavuje žiadne nebezpečenstvo – to je skvelá správa pre výrobcov, ktorí chcú vyrábať produkty, ktoré sa vyznačujú trvanlivosťou. Súčasne v chemickom laboratóriu s pôsobivou sadou činidiel po ruke nie je ťažké rozpustiť polystyrén.
• Toxicita je relatívne bezpečná. Polystyrén uvoľňuje relatívne málo akýchkoľvek škodlivých výparov a z hľadiska životného prostredia je s určitými výhradami považovaný za neškodný. Prinajmenšom odborníci nepredkladajú žiadne obmedzenia týkajúce sa používania polystyrénových materiálov v obytných priestoroch a dokonca sa dajú vyrábať aj polystyrénové jedlá.
• Široká škála aplikácií... Polystyrén je vďaka svojim kvalitám, jednoduchosti spracovania a farbenia využiteľný ako surovina na výrobu čohokoľvek.

So všetkými výhodami polystyrénu má tiež obmedzenia, a hoci ich nie je až tak veľa, niekedy zohrávajú veľmi významnú úlohu.

Jedným z hlavných konkurentov polystyrénu je ďalší populárny polymér - polypropylén... V niektorých oblastiach, ako je výroba obalových materiálov, sú priamymi konkurentmi, ale rozdiel medzi týmito dvoma materiálmi je dosť výrazný. Stojí za to začať aspoň tým polystyrén sa ťažko recyklujea hoci často počujete, že je bezpečný, ekológovia na ňom stále radi hľadajú chyby.

Polypropylén tiež nie je bez hriechu, no otáznikov je okolo neho predsa len o niečo menej a je jednoduchšie ho recyklovať. Ak hovoríme čisto o fyzikálnych vlastnostiach týchto dvoch materiálov, potom polypropylén sa tiež vyznačuje zvýšenou flexibilitou - tam, kde sa polystyrén už láme alebo praská, sa tvárny polypropylén jednoducho ohne. Čo sa týka ceny, polystyrén by možno konkurenciu už dávno prehral, ​​ale viac nízke náklady - faktor, ktorý ho zatiaľ drží nad vodou.

Vizuálne odlíšiť jeden od druhého nie je také ťažké, no treba vedieť, na čo sa pozerať. Polystyrén vyzerá krajšie je lesklá a lesklá, bez dodatočného farbenia pôsobí priehľadne, hoci môže mať charakteristický studený odtieň modrej. Polypropylén sa zdá trochu špinavší kvôli svojmu zákalu, efekt rozptylu svetla je oveľa vyšší. Môžete tiež rozlíšiť medzi dvoma materiálmi poklepaním: polystyrén je zvučný a pri údere vydáva charakteristické cvakanie, zatiaľ čo polypropylén znie tlmene.

Polystyrén je jedným z najkontroverznejších materiálov z hľadiska hodnotenia škodlivosti a nebezpečnosti pre zdravie. Na jednej strane sa hojne používa v ľudských príbytkoch a dokonca aj na výrobu riadu, čo už naznačuje, že to nie je zakázané. Na druhej strane početné vyhlásenia, ktoré spochybňujú ekologickosť plastov, sa týkajú predovšetkým polystyrénu. Bude spravodlivé povedať, že aj keď nie je najnebezpečnejším z existujúcich materiálov, stále ho nemožno považovať za bezpečný - nedalo sa tak aktívne používať.

Polystyrén môže emitovať nie toľko toxických látok, ktoré toľko neovplyvnia ľudské zdravie, ale to len dovtedy, kým s ním nie ste v neustálom kontakte a kým sa nezohreje. Čím vyššia je teplota, tým je okolie s polystyrénovými výrobkami nebezpečnejšie, najmä ak došlo k požiaru a materiál je v plameňoch. Chemické výpary narúšajú predovšetkým pečeň, ale problémy môžu byť aj so srdcom a pľúcami a niektorí odborníci sa domnievajú, že banálne vdychovanie styrénových pár je spojené s rozvojom hepatitídy.

Musíte tiež pochopiť, že polystyrén a polystyrén sú odlišné: Na zlepšenie vlastností plastu môže výrobca pridať rôzne zmäkčovadlá, farbivá a iné prísady, ktoré ovplyvňujú pevnosť a pružnosť materiálu.

Keď sme vyššie označili polystyrén za relatívne bezpečný, mysleli sme tým, že existujú ďalšie, ešte škodlivejšie produkty ľudskej činnosti, ktorých sa stále nevieme vzdať – napríklad výfukové plyny z áut. Navyše, teoreticky možno polystyrén používať takmer úplne bezpečne – za predpokladu, že poznáte a presne dodržiavate pokyny, najmä nie podporovaním zahrievania materiálu, ale jeho ochranou pred ním. Ale aj tak Polystyrén by ste nemali vnímať ako úplne bezpečnú látku, pretože ani vo svete plastov, ktorý je v posledných rokoch čoraz viac kritizovaný, nie je polystyrén práve najbezpečnejší.

V súčasnej dobe na výrobu polystyrénu sa používa niekoľko spôsobov získavania požadovaný materiál a z hľadiska jeho vlastností nebude konečný výsledok vždy rovnaký. Aby ste pochopili, ako to funguje, Poďme sa pozrieť na každú z troch populárnych metód.

Dnes toto metóda je už značne zastaraná a vo výrobe sa prakticky nepoužíva... Princíp činnosti je nasledujúci: najprv sa styrén vyčistí od inhibítorov, potom sa zmieša vo vode s emulgátormi (soli mastných a sulfónových kyselín, mydlo), ako aj s iniciátormi polymerizácie - persíranom draselným a oxidom vodíkom. Pri zahriatí na 85-95 stupňov nastáva chemická reakcia – postupný proces polymerizácie, ktorý sa považuje za ukončený, ak množstvo styrénu klesne pod 0,5 %.

Výsledná emulzia sa potom koaguluje s roztokom obyčajnej kuchynskej soli a podrobí sa sušeniu, v dôsledku čoho sa vytvorí jemný zrnitý prášok, z ktorého každá granula má veľkosť nie väčšiu ako 0,1 mm. Hoci sa polystyrén zvyčajne označuje ako biely a transparentný, táto metóda nebude schopná dosiahnuť tieto vlastnosti. - guľôčky majú žltkastý odtieň, čo naznačuje prítomnosť alkalických nečistôt, ktoré sa nedajú úplne odstrániť.

Ďalšia metóda, ktorá sa už považuje za zastaranú, hoci sa stále považuje za vhodnú na recykláciu polystyrénu na kopolyméry, ako je expandovaný polystyrén. Na výrobu potrebujete pripravený styrén, respektíve jeho suspenziu vo vode, hydroxid horečnatý, polyvinylalkohol, polymetakrylát sodný a iniciátory polymerizácie. To všetko sa posiela do reaktora, kde sa látka aktívne mieša s postupným ohrevom až na 130 stupňov a vysokým tlakom. Potom je potrebné výslednú suspenziu ešte podrobiť spracovaniu na centrifúge a až po umytí a vysušení zozbieraného materiálu sa získa polystyrén.

Táto metóda je dnes považovaná za najpopulárnejšiu a najrelevantnejšiu a väčšina polystyrénu sa dnes vyrába týmto spôsobom. Zdôvodnenie je veľmi jednoduché: výstupom je čistý materiál, ideálny z hľadiska svetelnotechnických parametrov, ktorý sa vyznačuje stálosťou parametrov. Použitie uvažovanej technológie je zároveň efektívne a zaručuje takmer úplnú absenciu výrobného odpadu.

Bloková výroba polystyrénu je založená na miešaní styrénu v benzénovom médiu v dvoch stupňoch - najskôr pri teplote cca 90 stupňov a potom s postupným ohrevom od 100 do 220. Výroba blokov je zastavená v štádiu, keď sa cca 85 % styrénu hmota sa zmenila na polystyrén. Odstránenie styrénu, ktorý nestihol polymerizovať, sa vykonáva pomocou vákua.

Polystyrén sa používa v obrovskom množstve oblastí ľudskej činnosti a dokonca sa používa na výrobu remesiel vlastnými rukami. Doma malé suveníry sa z neho vyrábajú pomocou laserového rezania, frézovania, maľovania v akýchkoľvek farbách - od červenej po zlatú a čiernu a v niektorých prípadoch - a tlače na polystyrénový povrch. Najširšie uplatnenie nachádza polystyrén v stavebníctve, kde sa z neho vyrábajú stenové panely a stropné obklady, rôzne priečky a bagety. Vo forme listu možno tento materiál použiť aj na fasády. Nakoniec na základe tohto materiálu vyrábajú nedávno populárne polystyrénový betón.

Nábytkársky priemysel Aj tento materiál využíva čoraz aktívnejšie, hoci v súčasnosti nie je pre drevo a jeho deriváty konkurentom. Tam, kde je vysoká vlhkosť, sa však používa neustále – napríklad sprchová vanička sa dnes dá vyrobiť celá z nej. Okrem toho sa používajú polystyrénové granule ako výplň do vankúšov, a na tieto účely sa predávajú hotové vo vreciach.

Pre bežného človeka je polystyrén známy ako takmer hlavný materiál. na výrobu jednorazového riadu... Vyrába sa z neho väčšina plastových pohárov, ktoré sú dnes tak obľúbené na stáčanie nealkoholických nápojov. Okrem toho sa vo veľkej miere používa potravinársky polystyrén ako obalový materiál vďaka svojej nízkej cene a relatívnej sile. Vzhľadom na dielektrické vlastnosti materiálu stojí za zmienku, že našiel široké uplatnenie aj v elektrotechnika.

V každodennom živote musíte najčastejšie pracovať s polystyrénom, ktoré možno spracovať mechanicky aj tepelne. Tvarovanie ohýbaním, lepením, rezaním a vŕtaním môže byť ako bežný typ materiálu, tak aj materiál odolný voči nárazom. Na fragmentáciu plechu s hrúbkou menšou ako 2 mm sa používa obyčajná priamočiara píla, zatiaľ čo hrubšie plechy je možné odoberať brúskou alebo ručným nástrojom. V priemyselnej dielni je možné rezanie laserom. Rezná línia sa ukáže byť trochu roztrhnutá, preto si vyžaduje následné spracovanie - najprv sa prechádza pilníkom a potom šmirgľom.

Ak je potrebné urobiť do plechu dieru, použite vrták, na ktorý potrebujete vrták vytvorený špeciálne na vŕtanie plechového plastu. Ak je hrúbka plechu malá, počas vŕtania sa môže zdeformovať proti želaniu majstra - takémuto vývoju udalostí sa môžete vyhnúť umiestnením dreveného bloku pod plech. Plech sa vytvára buď vákuovou technikou alebo fúkaním vzduchu pod vysokým tlakom. Spracovanie ktoroukoľvek z uvedených metód zahŕňa významné (až 160-200 stupňov) zahrievanie materiálu.

Ak hovoríme o matnom polystyréne, potom môže prejsť aj takým typom spracovania, ako je brúsenie a leštenie. Na tento účel sa používa brúska, ale v žiadnom prípade nie s brúsnym kotúčom - namiesto toho sa odoberá mäkký kotúč, na ktorý sa nanáša špeciálna leštiaca pasta. Ak je diel malý, môžete ho vyleštiť alebo zbrúsiť ručne.

Okrem iného, na povrch polystyrénu je možné aplikovať akékoľvek špeciálne nátery – z kovovej vrstvy na zrkadlový film. Dá sa naň vytlačiť čiernou alebo farebnou, ktorýmkoľvek zo známych spôsobov. Zároveň na ochranu výsledného textu alebo obrázka je potrebné povrch otvoriť lakom, pretože polymér neabsorbuje vlhkosť.

Nezdá sa, že by polystyrén vo svojej čistej forme veľmi poškodzoval životné prostredie, no zároveň jeho odpad, ako by to pri plastoch malo byť, pretrváva dlhú dobu a znečisťuje planétu.... Okrem toho, v prirodzenom prostredí, polymér a jeho kopolyméry môžu byť vystavené nadmernému zahrievaniu, vrátane spaľovania v ohni, a potom môžu byť následky oveľa hrozivejšie. Rovnako je nežiaduci nekontrolovaný kontakt polystyrénových predmetov s látkami schopnými rozpúšťať materiál, inak sa nedá zabrániť uvoľňovaniu toxických pár styrénu, benzénu, toluénu, oxidu uhoľnatého a etylbenzénu.

Relatívna výhoda materiálu spočíva v tom vo väčšine prípadov sa dá recyklovať, s využitím priameho odpadu a jednoducho opotrebovaných produktov z neho. Ako techniky spracovania sa používa extrúzia, lisovanie a odlievanie. Na výstupe sa získajú produkty, ktoré nie sú v kvalite nižšie ako nové, pričom sa netvoria žiadne odpadky. Okrem toho sa v posledných rokoch vyrába nový stavebný materiál na báze polystyrénu - polystyrénový betón, ktorý je vhodný pre nízkopodlažnú výstavbu. Bohužiaľ, obrovské množstvo polystyrénového odpadu, najmä v chudobných krajinách, sa jednoducho spaľuje. Toto správanie s plastovým odpadom je mimoriadne negatívne pre životné prostredie.

Nasledujúce video hovorí o polystyréne a vlastnostiach jeho aplikácie.