Международный знак вторичной переработки для полистирола
Общие
Сокращения
PS
Химическая формула
(C8H8)n
Физические свойства
Плотность
1.06-1.12 г/см³
Термические свойства
Температура плавления
Содержание
Свойства
Степень полимеризации промышленно выпускаемых полистиролов n = 600—2500, коэффициент полидисперсности ( — среднемассовая, — среднечисловая молекулярные массы). В зависимости от метода синтеза и степени полимеризации индекс текучести составляет 2-30, температура размягчения (по Вика, 200 МПа) 97 °С для аморфного и 114 °С для частично кристаллизованно полистирола [1] .
Фенильные группы препятствуют упорядоченному расположению макромолекул и формированию кристаллических образований.
Полистирол — жёсткий, хрупкий, аморфный полимер с высокой степенью оптического светопропускания, невысокой механической прочностью. Полистирол имеет низкую плотность (1060 кг/м³), усадка при литьевой переработке 0,4-0,8 %. Полистирол обладает отличными диэлектрическими свойствами и неплохой морозостойкостью (до −40 °C). Имеет невысокую химическую стойкость (кроме разбавленных кислот, спиртов и щелочей).
Растворяется в ацетоне, толуоле, дихлорэтане, медленнее в бензине. Не растворим в воде. Термопластичный материал. Полистирол легко формуется и окрашивается. Хорошо обрабатывается механическими способами. Хорошо склеивается. Обладает низким влагопоглощением, высокой влагостойкостью и морозостойкостью.
Получение
Промышленное производство полистирола основано на радикальной полимеризации стирола. Различают 3 основных способа его получения:
Эмульсионный (ПСЭ)
Наиболее устаревший метод получения, не получивший широкого применения в производстве. Эмульсионный полистирол получают в результате реакции полимеризации стирола в водном растворе щелочных веществ при температуре 85-95 °C. Для этого метода требуются: стирол, вода, эмульгатор и инициатор полимеризации. Стирол предварительно очищают от ингибиторов: требутил-пирокатехина или гидрохинона. В качестве инициаторов реакции применяют водорастворимые соединения, двуокись водорода или персульфат калия. В качестве эмульгаторов применяют соли жирных кислот, щелочи (мыло), соли сульфокислот. Реактор наполняют водным раствором касторового масла и тщательного перемешивая вводят стирол и инициаторы полимеризации, после чего полученная смесь нагревается до 85-95 °C. Мономер, растворённый в мицеллах мыла, начинает полимеризоваться, поступая из капель эмульсии. В результате чего образуются полимер-мономерные частицы. На стадии 20 % полимеризации мицеллярное мыло расходуется на образование адсорбированных слоёв и процесс далее протекает внутри частиц полимера. Процесс заканчивается, когда содержание свободного стирола станет менее 0,5 %. Далее эмульсия транспортируется из реактора на стадию осаждения с целью дальнейшего снижения остаточного мономера, для этого эмульсию коагулируют раствором поваренной соли и сушат, получая порошкообразную массу с размерами частиц до 0,1 мм. Остатки щелочных веществ влияют на качество полученного материала, поскольку полностью устранить посторонние примеси невозможно, а их наличие придаёт полимеру желтоватый оттенок. Данным методом можно получать полистирол с наибольшей молекулярной массой. Полистирол получаемый по данному методу имеет аббревиатуру — ПСЭ, которая периодически встречается в технической документации и старых учебниках по полимерным материалам.
Суспензионный (ПСС)
Суспензионный метод полимеризации производится по периодической схеме в реакторах с мешалкой и теплоотводящей рубашкой. Стирол подготавливают, суспендируя его в химически чистой воде посредством применения стабилизаторов эмульсии (поливинилового спирта, полиметакрилата натрия, гидроксида магния) и инициаторов полимеризации. Процесс полимеризации производится при постепенном повышении температуры (до 130 °С) под давлением. Результатом является — получение суспензии из которой полистирол выделяют путём центрифугирования, затем его промывают и сушат. Данный метод получения полистирола также является устаревшим и наиболее пригоден для получения и сополимеров стирола. Данный метод в основном применяется в производстве пенополистирола.
Блочный или получаемый в массе (ПСМ)
Различают две схемы производства полистирола общего назначения: полной и неполной конверсии. Термическая полимеризацией в массе по непрерывной схеме представляет собой систему последовательно соединенных 2-3 колонных аппарата-реактора с мешалками. Полимеризацию проводят постадийно в среде бензола — сначала при температуре 80-100 °С, а затем стадией 100—220 °С. Реакция прекращается при степени превращения стирола в полистирол до 80-90 % массы (при методе неполной конверсии степень полимеризации доводят до 50-60 %). Непрореагировавший стирол-мономер удаляют из расплава полистирола вакуумированием, понижая содержание остаточного стирола в полистироле до 0,01-0,05 %, непрореагировавший мономер возвращается на полимеризацию. Полистирол, полученный блочным методом отличается высокой чистотой и стабильностью параметров. Данная технология наиболее эффективна и практически не имеет отходов.
Применение
Выпускается в виде прозрачных гранул цилиндрической формы, которые перерабатываются в готовые изделия литьем под давлением либо экструзией при 190—230 °С. Широкое применение полистирола (ПС) и пластиков на его основе базируется на его невысокой стоимости, простоте переработки и огромном ассортименте различных марок.
Наиболее широкое применение (более 60 % производства полистирольных пластиков) получили ударопрочные полистиролы, представляющие собой сополимеры стирола с бутадиеновым и бутадиен-стирольным каучуком. В настоящее время созданы и другие многочисленные модификации сополимеров стирола.
Из полистиролов производят широчайшую гамму изделий, которые в первую очередь применяются в бытовой сфере деятельности человека (одноразовая посуда, упаковка, детские игрушки и т. д.), а также строительной индустрии (теплоизоляционные плиты, несъемная опалубка, сандвич панели), облицовочные и декоративные материалы (потолочный багет, потолочная декоративная плитка, полистирольные звукопоглощающие элементы, клеевые основы, полимерные концентраты), медицинское направление (части систем переливания крови, чашки Петри, вспомогательные одноразовые инструменты). Вспенивающийся полистирол после высокотемпературной обработки водой или паром может использоваться в качестве фильтрующего материала (фильтрующей насадки) в колонных фильтрах при водоподготовке и очистке сточных вод. Высокие электротехнические показатели полистирола в области сверхвысоких частот позволяют применять его в производстве: диэлектрических антенн, опор коаксиальных кабелей. Могут быть получены тонкие пленки (до 100 мкм), а в смеси с со-полимерами (стирол-бутадиен-стирол) до 20 мкм, которые также успешно применяются в упаковочной и кондитерской индустрии, а также производстве конденсаторов.
Ударопрочный полистирол и его модификации получили широкое применение в сфере бытовой техники и электроники (корпусные элементы бытовых приборов).
Предельно низкая вязкость полистирола в бензоле, позволяющая даже в предельных концентрациях получать все ещё подвижные растворы, [2] обусловила использование полистирола в составе напалма [3] в качестве загустителя, зависимость «вязкость-температура» которого, в свою очередь, уменьшается с увеличением молекулярной массы полистирола. [2] .
Утилизация
Считается, что полистирол не представляет опасности для окружающей среды. [4]
Переработка
Отходы полистирола накапливаются в виде вышедших из употребления изделий из ПС и его сополимеров, а также в виде промышленных (технологических) отходов ПС общего назначения, ударопрочного ПС (УПС) и его сополимеров. Вторичное использование полистирольных пластиков может идти по следующим путям:
утилизация сильно загрязненных промышленных отходов;
утилизация технологических отходов УПС и АБС-пластика методами литья под давлением, эктрузии и прессования;
утилизация изношенных изделий;
утилизация отходов пенополистирола (ППС);
утилизация смешанных отходов.
Сжигание
При сжигании полистирола образуется двуокись углерода (CO2), окись углерода (CO — угарный газ), сажа. [4] Сжигание полистирола, содержащего добавки (например, красители, компоненты, увеличивающие прочность и т. п.) может привести к выбросу в атмосферу других вредных веществ.
Термодеструкция
Продукты разложения полистирола, образующиеся при термодеструкции и при термоокислительной деструкции, токсичны. При переработке полистирола в результате частичной деструкции материала могут выделяться пары стирола, бензола, этилбензола, толуола, оксида углерода. [4]
Виды и маркировки полистирола и его сополимеров
В мире используются следующие стандартные аббревиатуры:
PS — polystyrene, полистирол (ПС)
GPPS — general purpose polystyrene (полистирол общего назначения, неударопрочный, блочный, иногда называемый «кристаллическим», ПСЭ, ПСС или ПСМ маркировка зависит от способа получения)
Полистирол — виды и характеристики, преимущества и недостатки
Полистирол представляет собой жесткий и твердый полимер, относящийся к группе термопластов.
Материал получают путем полимеризации стирола (винилбензола). Для повышения пластичности и ударопрочности в исходное сырье добавляются сополимеры и модифицирующие добавки.
Легкие и прочные изделия популярны в строительстве, мебельном производстве, рекламной индустрии и других отраслях.
Технические характеристики
Полистирол получил широкое распространение, благодаря экологической безопасности, простоте механической обработки, доступной стоимости и высоким техническим и эксплуатационным свойствам:
плотность — около 1100 кг/м3;
удельный вес составляют 1,04-1,06 г/см3;
термическая стойкость — в пределах 100°С;
насыпная плотность гранул — 550 — 570 кг/м3;
электрическая прочность — 50 Герц;
ударная вязкость — от 30 до 70 кДж/м2;
линейная усадка в форме — около 0,6%;
высокая эластичность при нагревании;
однородность материала в массе;
стойкость к спиртосодержащим веществам, разбавленным щелочам, кислотам;
устойчивость к радиоактивному излучению;
долговечность.
Полистирол не пропускает ток, не впитывает влагу. Может использоваться в условиях пониженных температур, до -40°С. Начинает плавиться при температуре +240°С.
Термопластичный полимер легко растворяется в сложных эфирах, ацетоне, концентрированной азотной кислоте и ароматических углеводородах.
Несмотря на экологическую безопасность изделий, при сильном нагревании или горении полистирол выделяет токсичные вещества.
По назначению подразделяются на три основных вида:
общего назначения;
ударопрочный;
экструдированный.
Общего назначения
Твердый и прозрачный, получается методом суспензионной полимеризации, или непрерывной полимеризации стирола в массе. Выпускается в виде прозрачных гранул. Отличается хрупкостью и жесткостью.
Подходит для изготовления изделий, не имеющих повышенных требований к механической прочности.
Устойчив к влаге, радиации и различным агрессивным воздействиям. Является отличным диэлектриком.
Боится прямых солнечных лучей. Растворяется в ацетоне. Подвержен воздействию технических масел и органических растворителей.
Применяется для производства детских игрушек, рекламных вывесок, одноразовых изделий медицинского назначения, внутренних отделочных и интерьерных работ, внутреннего остекления.
Ударопрочный
Модифицированный, созданный путем сополимеризации стирола с акрилонитрилом, бутадиеновыми, бутадион-стирольными привитыми каучуками и другими полимерами. Выпускается в виде стабилизированных окрашенных и неокрашенных однородных гранул.
Присутствие в составе продукта каучука повышает механическую прочность и замедляет образование микротрещин.
Эксплуатационные показатели зависят от пропорций каучука и стирол:
высокая ударная прочность (HIPS – High Impact Polystyrene) — 7,5-9% каучука;
сверхударопрочный (SHIPS – Super High Impact Polystyrene) — 10-15% каучука.
Ударопрочный непрозрачный — наиболее востребованный полимер, используемый в строительстве, машиностроении, бытовой сфере и рекламной отрасли.
Перерабатывается в термопластавтоматах методом литья под давлением или в экструдерах — вакуумным формованием или пневмоформованием.
Светорассеивающий полистирол
Материал разработан специально для изготовления световой рекламы. Обладает идеальными светорассеивающими свойствами. В отличие от оргстекла, имеет только наружную глянцевую поверхность. Благодаря УФ-стабилизирующим добавкам, отражает прямые солнечные лучи.
Используется для изготовления светильников, объемных букв с подсветкой, световых коробов при изготовлении интерьерной и наружной рекламы.
Полистирол экструдированный
Легкий синтетический материал изготавливается методом экструзии из полимеризованного стирола.
Экологически безвреден и не токсичен. Легко режется и обрабатывается, прост в монтаже.
Обладает прекрасными теплоизоляционными и звукоизоляционными свойствами. Влагостоек, не восприимчив к плесени и грибку. Устойчив к химическим воздействиям.
Широко применяется в строительстве для утепления и звукоизоляции наружных ограждающих конструкций зданий, в качестве декоративного отделочного материала. Подходит для использования как внутри, так и снаружи помещений.
Вспененный полистирол используют в качестве наполнителя при изготовлении полистирол-бетонных блоков. Этот строительный материал отличаются хорошими тепло- и звукоизоляционными свойствами, долговечностью и экологической безопасностью.
Поверхность может быть матовой, глянцевой, тисненой или гладкой.
Сравнительные характеристики видов полистирола:
Напряжение (МПа) разрушающее при:
Удлинение при разрыве %
Ударная вязкость кДж/м2
Нагревание выше 90°С приводит к снижению технических характеристик.
Достоинства и недостатки
Полистирол экологичен и безопасен для окружающей среды. Не пахнет и не выделяет токсичных веществ. Может использоваться в жилых помещениях и на пищевых производствах. Поддается вакуумному формованию и термоформированию.
Обладает рядом преимуществ перед другими полимерами:
стойкость к кислотам, щелочам, спиртосодержащим составам;
доступная цена;
отсутствие запаха;
простота обработки.
На листы полистирола легко нанести офсетную и трафаретную печать или пленочную аппликацию.
Безопасен для здоровья и может использоваться для изготовления пищевых контейнеров, одноразовой посуды и детских игрушек.
Важным преимуществом полистирола является возможность вторичной переработки.
Материал достаточно гибок, но при излишнем сгибании пластик белеет и может трескаться.
Кроме того, к недостаткам полистирола относится:
долгий процесс разложения при утилизации;
легкая воспламеняемость;
хрупкость.
Полимер быстро разрушается под действием ультрафиолета.
Полистирол является сильно горючим материалом. Горит коптящим пламенем, однако имеет способность к самозатуханию.
Сфера применения
Благодаря множеству преимуществ перед другими полимерными материалами, полистирол востребован в различных сферах:
Строительство. Производство теплоизоляционных плит, сэндвич-панелей, облицовочных панелей, потолочной плитки, подложки под ламинат или линолеум, несъемной опалубки, гидро- и пароизоляционных мембран. Полимер добавляют при производстве красок, клеевых составов и сухих строительных смесей.
Сельское хозяйство. Остекление оранжерей, парников, теплиц.
Медицинская и фармацевтическая промышленность. Изготовление одноразовых шприцов, зажимов, элементов для переливания крови и других изделий.
Дизайн интерьеров. Создание перегородок, мебели, декоративных ширм, внутреннего остекления помещений, душевых кабин.
Торговля. Обустройство витрин, торгового и выставочного оборудования, остекление торговых павильонов.
Пищевое производство. Различные упаковки, контейнеры, одноразовая посуда, пищевые пленки, корпуса бытовой техники и прочая кухонная утварь.
Кроме того, из полистирола изготавливаются детские игрушки, пластиковые карты, канцтовары, рассеиватели светильников.
Ударопрочные модификации полистирола используют для создания корпусов телевизоров и компьютеров, приборов радиоэлектроники, деталей холодильников и другой бытовой техники.
Полистирол добавляется в качестве наполнителя в бетон при изготовлении полистирол-бетонных блоков.
Производство полистирола
Сырьем для полистирола служит продукт нефтесинтеза— стирол.
Для производства используются несколько методов.
Основные из них:
Блочный — наиболее популярный и эффективный способ получения полистирола. Процесс производства осуществляется путем термической полимеризации сополимеров в массе, при температуре 200°С. В процессе производства в полистирол вводятся стабилизаторы, антипирены, красители и прочие модифицирующие добавки.Блочный метод применяется в настоящее время на большинстве химических заводов. Обеспечивает получение качественного сырья с высокой молекулярной массой.
Суспензионный— применяется в основном при изготовлении пенополистирола. Метод основан на нагревании и непрерывном смешивании перекиси бензола, гидроперекиси кумола, стабилизаторов и эмульсий под давлением, при температуре до 120°С.Весь цикл полимеризации происходит в течение 12-15 часов в специальных реакторах с нагревающим модулем.
Эмульсионный метод основан на полимеризации стирола в щелочном растворе. Реакция происходит под действием водорастворимых соединений двуокиси водорода или персульфата калия, при умеренном температурном режиме, в диапазоне от 85 до 95°С. В результате получается мелкодисперсная масса с размерами частиц до 0,1 мм. Материал имеет желтоватый оттенок, из-за невозможного удаления посторонних включений. Метод не получил такого распространения, как блочный или суспензионный из-за низкого качества производимого полимера.
Изделия из полистирола изготавливают путем переработки гранул полистирола в термопластавтоматах под давлением или методом экструзии при температуре 190-240°С.
Сам по себе полистирол — довольно хрупкий материал. Для улучшения технических характеристик, полистирол смешивают с различными модифицирующими полимерами, бутадиеновым и бутадиен-стирольным каучуком, подвергают сшиванию, получая при этом сополимеры стирола. При такой обработке полистирол становиться значительно прочнее, но теряет свою прозрачность. Ударопрочные модификации полимеров, маркируемые аббревиатурой HIPS (High Impact PolyStyrene).
При производстве листов или изделий полистирол может окрашиваться в массе путем добавления концентрированных пигментов.
Производство полистирола является безотходным. Все обрезки, отходы механической обработки или отслужившие свой срок изделия измельчаются и отправляются на переработку.
При обработке полистирола электрическими разрядами (коронировании) на поверхности происходит реакция окисления, которая делает материал пригодным для печати на его поверхности полиграфическими красками.
Возможно вас заинтересует:
Листовой полистирол HIPS
Толщина, мм
Стоиомость листа
ORANGE 137 UV глянец/мат GEBAU
2
от 3579 руб
Цветной UV гл/мат GEBAU
1
от 13910 руб
Опал 563/141 гл/мгл GEBAU
4
от 6705 руб
Опал 563/141 глянец/мгл GEBAU
3
от 5028 руб
Опал 563 /141 гл/мгл GEBAU
1,5
от 2527 руб
Опал 563/141 гл/мгл GEBAU 2,00х3,00
1
от 1736 руб
Белый UV глянец/мат GEBAU
5
от 8086 руб
Белый UV глянец/мат GEBAU
4
от 6468 руб
Белый UV гл/мат GEBAU
2
от 3234 руб
Белый UV гл/мат GEBAU
1
от 5002 руб
Весь ассортимент >>>
Способы обработки
Листы полистирола могут обрабатываться теми же инструментами, что и дерево или металл:
лазерная резка для изготовления элементов сложной конфигурации и букв;
термоформовка при нагревании промышленным феном или на специальных формовочных машинах;
сгибание при помощи термоструны;
ручная или механическая резка ножовками, болгарками или циркулярными пилами;
высечка с помощью трафаретов.
Тонкие листы легко режутся канцелярским ножом.
Для обработки края полимера используются рубанки, рашпили, напильники, шаберы.
При изготовлении сложных рельефных фигур, объемных букв, барельефов используется вакуумная резка, термическая или вакуумная формовка.
Полистирол сваривается ультразвуком, горячим воздухом или с помощью нагревательных элементов при температуре 200-250°С. Хорошо склеивается клеем на основе ПВХ, неопрена или цианакрилата.
Материал легко сверлится. Окрашивается в массе при изготовлении. Растворяется в ацетоне, хлорированных и ароматических углеводородах, сложных эфирах.
Поверхности изделий могут подвергаться металлизации или оклеиваться зеркальной пленкой. На поверхность полистирола легко наносится трафаретная, шелкографическая или офсетная печать.
Бренды и цены
Большой ассортимент листов из полистирола представляет торговая компания «Рекламные материалы».
Одним из самых популярных производителей полистирола в России является компания «GebauKunststoff».
В широкой линейке представлен глянцевый и матовый материал различных расцветок: оранжевый, белый, зеленый, голубой, серый и другие. Особым спросом пользуются листы с защитой от ультрафиолета.
Ассортимент продукции включает в себя:
GEBAU PS — прозрачные листы общего назначения. Выпускаются с гладкой и рифленой поверхностью, а так же антибликовой обработкой. Прозрачный полистирол используется для внутреннего остекления помещений, устройства витрин и торгового оборудования. Листы с антибликовым покрытием применяются для защитного остекления стендов, картин и репродукций.
GEBAU HIPS — наиболее популярный ударопрочный полупрозрачный или матовый материал, подходит для термического и вакуумного формования при изготовлении элементов сложных форм, светорассеивателей, объемных изделий.
GEBAU HIPS UV —транслюцентный светорассеивающий ударопрочный полистирол с защитой от ультрафиолета. Широко применяется в рекламной индустрии, строительстве и автомобилестроении;
GEBAU ABS/PMMA —акрилонитрил-бутадиен-стирол имеет верхний соэкстудированный слой из полиметилметакрилата. Применяется при изготовлении сантехнических приборов и оборудования: душевых кабин, ванн, сантехнических перегородок.
GEBAU ABS/PMMA UV — листы с повышенной прочностью и УФ-защитой для автотранспортных средств — акрилонитрил-бутадиен-стирол с верхним соэкструдированным слоем из вандало- и УФ-стойкого полиметилметакрилата (АБС+ПММА);
GEBAU ABS/TPU — особо прочные листы для внутренней отделки в авиа-, авто- и ж/д промышленности — акрилонитрил-бутадиен-стирол с верхним соэкструдированным слоем из термопласт-эластомера (АБС+ТПЭ).
Цена за лист материала зависит от характеристик и толщины материала и производителя.
Компания «Рекламные материалы» предлагает купить полистирол российского бренда по выгодной цене за лист материала.
( 
— среднемассовая, 
— среднечисловая молекулярные массы). В зависимости от метода синтеза и степени полимеризации индекс текучести составляет 2-30, температура размягчения (по Вика, 200 МПа) 97 °С для аморфного и 114 °С для частично кристаллизованно полистирола [1] .
