Vše o polystyrenu

Různé druhy plastů radikálně změnily naše chápání každodenního života – dnes si už náš život bez určitých plastových věcí nelze představit. Existují však různé druhy plastů a každá z jeho odrůd má své vlastní specifické vlastnosti, které určují použití konkrétní látky v určitých oblastech. Vzhledem k tomu, že polystyren je dnes jednou z nejoblíbenějších plastových variant, stojí za to blíže zvážit jeho vlastnosti.

Polystyren je polymerizovaný styren, to znamená, že je produktem chemického průmyslu. Jeho výroby můžete dosáhnout pomocí různých metod, z nichž každá má své výhody a nevýhody, a ty nejoblíbenější podrobněji zvážíme v tomto článku níže. V čem polystyren obsahuje pouze molekuly tak běžných látek, jako je uhlík a vodík, ale vyrábí se z kapalného styrenu, který se zase získává z ropy a uhlí.

Poprvé byl polystyren získán v raných fázích průmyslové revoluce - to je známo v roce 1839 byl syntetizován v Německu... Jiná věc je, že jeho výroba v průmyslovém měřítku začala mnohem později - až v roce 1920 a ani tehdy v prvních desetiletích nebyla tak aktivně využívána. Teprve za druhé světové války se o ně ve Státech začali skutečně zajímat, vyrábějící umělý kaučuk na bázi polystyrenu a v SSSR byla průmyslová výroba tohoto materiálu zcela odložena až do poválečných let.

Nelze říci, že moderní polystyren plně odpovídá vzorkům před stoletím. - po celou tu dobu vědci hledali způsoby, jak zlepšit vlastnosti materiálu. Díky tomu se plast po druhé světové válce stal mnohem odolnějším, včetně mnohem lépe odolávajícím nárazům – to bylo možné díky vytvoření styrenových kopolymerů získaných ještě složitějšími chemickými procesy.

Přesný fyzikální vlastnosti moderního polystyrenu jsou velmi závislé na tom, jak byl vyroben, ale obecně, když mluvíme o jednoduchém polystyrenu bez jakéhokoliv upřesnění, máme na mysli materiál s velmi specifickými parametry. Jeho hustota není nejvyšší (1060 kg / m

Molekulová hmotnost látka také není nijak specifická a silně závisí na způsobu získávání polystyrenu - obvykle se pohybuje od 50 tisíc do 300 tisíc, i když emulzní varianty někdy vykazují výrazně vyšší ceny. Rozpustnost polystyren je významný v řadě látek, včetně vlastního monomeru, dále aceton, aromatické uhlovodíky a estery.

Polystyren má výrazné dielektrické vlastnostikteré se nemění bez ohledu na prostředí. Tento materiál je také prakticky lhostejný k destruktivním účinkům kyselin a zásad, solí, alkoholů. Výše jsme již uvedli látky, které jej ještě dokážou rozpustit a také oxiduje, halogenuje, nitruje a sulfonuje.

V původní podobě, bez dodatečného tónování, polystyren (alespoň jeho bloková odrůda) je nejen bezbarvý, ale i průhledný... Struktura prakticky nezadržuje viditelné světlo, prochází 90% jeho množství, což umožňuje použití takového materiálu při výrobě optických skel. Ultrafialové a infračervené záření přitom neprochází polystyrenovými plochami tak sebevědomě.

Pokud vezmeme v úvahu vlastnosti polystyrenu jako přednosti, díky nimž je v různých oblastech tak populární, je v první řadě vhodné zdůraznit následující důležité body.

• Kombinace nízké ceny a snadného zpracování... Polystyrén lze při své ceně považovat za jeden z hlavních motorů moderní civilizace, vzhledem k jeho vlastnostem. Není divu, že se dnes tolik produktů vyrábí s přímou účastí tohoto materiálu - prostě opravdu nemá alternativu.
• Dobrá chemická odolnost. Většina látek, které se mohou v každodenním životě na polystyrenový povrch dostat, pro něj nepředstavuje žádné nebezpečí – to je skvělá zpráva pro výrobce, kteří chtějí vyrábět produkty, které se vyznačují odolností. Současně v chemické laboratoři, která má po ruce působivou sadu činidel, není obtížné rozpustit polystyren.
• Toxicita je relativně bezpečná. Polystyren uvolňuje relativně málo škodlivých výparů a z hlediska životního prostředí je s určitými výhradami považován za neškodný. Odborníci alespoň nepředkládají žádná omezení týkající se použití polystyrenových materiálů uvnitř obytných prostor a lze vyrobit i polystyrenové nádobí.
• Široká škála aplikací... Pro své kvality, snadnost zpracování a barvení lze polystyren použít jako surovinu pro výrobu čehokoliv.

Se všemi výhodami polystyrenu také má omezení, a i když jich není tolik, někdy hrají velmi významnou roli.

Jedním z hlavních konkurentů polystyrenu je další populární polymer - polypropylen... V některých oblastech, jako je výroba obalových materiálů, jsou přímými konkurenty, ale rozdíl mezi těmito dvěma materiály je poměrně výrazný. Stojí za to začít alespoň tím polystyren se těžko recykluje, a přestože často slyšíte, že je bezpečný, ekologové na něm stále rádi hledají chyby.

Polypropylen také není bez hříchu, přesto je o něm o něco méně otazníků a je jednodušší jej recyklovat. Pokud mluvíme čistě o fyzikálních vlastnostech těchto dvou materiálů, pak polypropylen se také vyznačuje zvýšenou pružností - tam, kde se polystyren již láme nebo praská, se tvárný polypropylen jednoduše ohne. Pokud jde o cenu, polystyren by možná už dávno ztratil konkurenci svého rivala, ale víc nízké náklady Je faktorem, který to zatím drží nad vodou.

Vizuálně odlišit jeden od druhého není tak těžké, ale musíte vědět, na co se dívat. Polystyren vypadá krásněji je lesklá a lesklá, bez dodatečného zbarvení působí průhledně, i když může mít charakteristický studený odstín modré. Polypropylen se zdá trochu špinavější kvůli svému zákalu, efekt rozptylu světla je mnohem vyšší. Mezi dvěma materiály můžete také rozlišit klepnutím: polystyren je zvučný a při úderu vydává charakteristické cvakání, zatímco polypropylen zní tlumeně.

Polystyren je jedním z nejkontroverznějších materiálů z hlediska hodnocení škodlivosti a ohrožení zdraví. Jednak se hojně využívá v lidských obydlích a dokonce i k výrobě nádobí, což již napovídá, že to není zakázáno. Na druhou stranu četná tvrzení, která zpochybňují ekologičnost plastu, se týkají především polystyrenu. Sluší se říci, že i když se nejedná o nejnebezpečnější ze stávajících materiálů, stále jej nelze považovat za bezpečný – nelze jej tak aktivně používat.

Polystyren může uvolňovat ne tolik toxických látek, které tolik neovlivní lidské zdraví, ale to jen tak dlouho, dokud s ním nejste v neustálém kontaktu a dokud se nezahřeje. Čím vyšší teplota, tím nebezpečnější je okolí s polystyrenovými výrobky, zvláště pokud došlo k požáru a materiál hoří. Chemické výpary narušují především játra, ale problémy mohou být i se srdcem a plícemi a někteří odborníci se domnívají, že banální vdechování styrenových par je plné rozvoje hepatitidy.

Musíte také pochopit, že polystyren a polystyren jsou různé: Pro zlepšení vlastností plastu může výrobce přidat různá změkčovadla, barviva a další přísady, které ovlivňují pevnost a elasticitu materiálu.

Když jsme výše označili polystyren za relativně bezpečný, mysleli jsme tím, že existují další, ještě škodlivější produkty lidské činnosti, kterých se stále nemůžeme vzdát – například výfuky automobilů. Polystyrén lze navíc teoreticky používat téměř zcela bezpečně – za předpokladu, že znáte a přesně dodržujete pokyny, zejména nikoli podporováním zahřívání materiálu, ale jeho ochranou před ním. Ale i tak Polystyrén byste neměli vnímat jako zcela bezpečnou látku, protože ani ve světě plastů, který je v posledních letech stále více kritizován, není polystyren nejbezpečnější.

V současné době pro výrobu polystyrenu se používá několik způsobů získávání požadovaný materiál a z hlediska jeho vlastností nebude konečný výsledek vždy stejný. Abyste pochopili, jak to funguje, Pojďme se podívat na každou ze tří populárních metod.

Dnes toto metoda je již značně zastaralá a ve výrobě se prakticky nepoužívá... Princip činnosti je následující: nejprve se styren vyčistí od inhibitorů, poté se ve vodě spojí s emulgátory (soli mastných a sulfonových kyselin, mýdlo), jakož i s iniciátory polymerace - persíranem draselným a oxidem hydrogenuhličitým. Při zahřátí na 85-95 stupňů dochází k chemické reakci – postupnému polymeračnímu procesu, který se považuje za ukončený, pokud množství styrenu klesne pod 0,5 %.

Výsledná emulze se poté koaguluje s roztokem běžné kuchyňské soli a podrobí se sušení, v důsledku čehož se vytvoří jemný zrnitý prášek, jehož každá granule má velikost ne větší než 0,1 mm. Přestože je polystyren obvykle popisován jako bílý a transparentní, tato metoda nebude schopna těchto vlastností dosáhnout. - kuličky mají nažloutlý odstín, což naznačuje přítomnost alkalických nečistot, které nelze zcela odstranit.

Další metoda, která je již považována za zastaralou, i když je stále považována za vhodnou pro recyklaci polystyrenu na kopolymery, jako je expandovaný polystyren. K výrobě potřebujete připravený styren, respektive jeho suspenzi ve vodě, hydroxid hořečnatý, polyvinylalkohol, polymethakrylát sodný a iniciátory polymerace. To vše se posílá do reaktoru, kde se látka aktivně míchá za postupného zahřívání až na 130 stupňů a vysokého tlaku. Poté je ještě potřeba výslednou suspenzi podrobit centrifugačnímu zpracování a teprve po promytí a vysušení nasbíraného materiálu se získá polystyren.

Tato metoda je dnes považována za nejoblíbenější a nejrelevantnější a většina polystyrenu se dnes vyrábí tímto způsobem. Zdůvodnění je zcela jednoduché: výstupem je čistý materiál, ideální z hlediska světelně technických parametrů, vyznačující se stabilitou parametrů. Využití uvažované technologie je zároveň efektivní a zaručuje téměř úplnou absenci výrobního odpadu.

Bloková výroba polystyrenu je založena na míchání styrenu v benzenovém prostředí ve dvou stupních - nejprve při teplotě cca 90 stupňů, a poté s postupným ohřevem od 100 do 220. Bloková výroba je zastavena ve fázi, kdy cca 85 % styrenu hmota se změnila na polystyren. Odstranění styrenu, který nestihl zpolymerovat, se provádí pomocí vakua.

Polystyren se používá v obrovském množství oblastí lidské činnosti a dokonce se používá k výrobě řemesel vlastníma rukama. Doma vyrábí se z něj drobné upomínkové předměty, a to řezáním laserem, frézováním, malováním v libovolných barvách - od červené po zlatou a černou a v některých případech i tiskem na polystyrenový povrch. Nejširší uplatnění nachází polystyren ve výstavbě, kde se z něj vyrábějí nástěnné panely a stropní obklady, různé příčky a bagety. Ve formě desky lze tento materiál použít i na fasády. Nakonec na základě tohoto materiálu vyrábějí v poslední době populární polystyren beton.

Nábytkářský průmysl tento materiál také využívá stále aktivněji, i když v současnosti není konkurencí pro dřevo a jeho deriváty. Tam, kde je vysoká vlhkost, se však používá neustále – například sprchová vanička se dnes dá celá vyrobit z ní. Kromě toho se používají polystyrenové granule jako výplň do polštářů, a pro tyto účely se prodávají hotové v pytlích.

Pro běžného člověka je potravinářská varianta polystyrenu dobře známá jako téměř hlavní materiál. na výrobu jednorázového nádobí... Vyrábí se z něj většina plastových kelímků, které jsou dnes tak oblíbené pro stáčení nealkoholických nápojů. Kromě toho se hojně používá potravinářský polystyren jako obalový materiál díky své nízké ceně a relativní pevnosti. Vzhledem k dielektrickým vlastnostem materiálu stojí za zmínku, že také našel široké uplatnění v elektrotechnika.

V každodenním životě musíte nejčastěji pracovat s listovým polystyrenem, které lze zpracovat jak mechanicky, tak tepelně. Tváření ohýbáním, lepením, řezáním a vrtáním může být jak běžný typ materiálu, tak rázuvzdorný. K rozlomení plechu o tloušťce menší než 2 mm se používá obyčejná přímočará pila, zatímco silnější plechy lze odebírat bruskou nebo ručním nástrojem. V průmyslové dílně řezání laserem je možné. Řezací čára se ukazuje být trochu roztřepená, proto vyžaduje následné zpracování - nejprve se prochází pilníkem a poté smirkem.

Pokud je potřeba do plechu udělat díru, použijte vrták, ke kterému potřebujete vrták vytvořený speciálně pro vrtání plechového plastu. Pokud je tloušťka plechu malá, může se během vrtání deformovat proti přání mistra - takovému vývoji událostí se můžete vyhnout umístěním dřevěného bloku pod plech. Plech je formován buď vakuovou technikou nebo foukáním vzduchu pod vysokým tlakem. Zpracování kteroukoli z uvedených metod zahrnuje významné (až 160-200 stupňů) zahřátí materiálu.

Pokud mluvíme o matném polystyrenu, pak může podstoupit i takový typ zpracování jako broušení a leštění. K tomu se používá bruska, ale v žádném případě s brusným kotoučem - místo toho se bere měkký kotouč, na který se nanáší speciální leštící pasta. Pokud je díl malý, můžete jej vyleštit nebo brousit ručně.

Mimo jiné, na povrch polystyrenu lze nanést jakékoliv speciální nátěry – z kovové vrstvy na zrcadlový film. Dá se na něj tisknout černě nebo barevně, kterýmkoli ze známých způsobů. Zároveň pro ochranu výsledného textu nebo obrázku je nutné povrch otevřít lakem, protože polymer neabsorbuje vlhkost.

Zdá se, že polystyren ve své čisté formě příliš neškodí životnímu prostředí, ale zároveň jeho odpad, jak by měl být pro plasty, přetrvává po dlouhou dobu a znečišťuje planetu... Kromě toho mohou být polymer a jeho kopolymery v přirozeném prostředí vystaveny nadměrnému zahřívání, včetně spalování v ohni, a pak mohou být následky mnohem hrozivější. Stejně tak je nežádoucí nekontrolovaný kontakt polystyrénových předmětů s látkami schopnými materiál rozpustit, jinak se nelze vyhnout uvolňování toxických par styrenu, benzenu, toluenu, oxidu uhelnatého a ethylbenzenu.

Relativní výhodou materiálu je to ve většině případů se dá recyklovat, využití jak přímého odpadu, tak jednoduše opotřebovaných produktů z něj. Jako zpracovatelské techniky se používá vytlačování, lisování a odlévání. Na výstupu se získávají produkty, které nejsou v kvalitě horší než nové, přičemž se netvoří žádné odpadky. Kromě toho byl v posledních letech vyroben nový stavební materiál na bázi polystyrenu - polystyren beton, který je vhodný pro nízkopodlažní výstavbu. Bohužel obrovské množství polystyrenového odpadu, zejména v chudých zemích, se prostě spaluje. Toto chování s plastovým odpadem je extrémně negativní pro životní prostředí.

Další video vypráví o plošném polystyrenu a vlastnostech jeho aplikace.