Utilisation de produits en polystyrène au quotidien. Résumé : Polystyrène et polystyrène résistant aux chocs. De quoi la mousse de polystyrène a-t-elle peur ?
1.Caractéristiques Materiel de départ
Le polystyrène et le polystyrène choc sont produits par polymérisation en masse du styrène.
Le styrène (vinylbenzène, phényléthylène) est un liquide incolore avec une odeur particulière.
Quelques propriétés physiques :
Le styrène est miscible avec la plupart des solvants organiques, avec les alcools inférieurs, l'acétone, l'éther et le sulfure de carbone ; V alcools polyhydriques limité soluble. Lorsqu'il est mélangé à l'air à des concentrations volumiques de 1,1 à 6,1 %, il forme des mélanges explosifs. Le styrène polymérise et copolymérise facilement avec la plupart des monomères par des mécanismes radicalaires et ioniques. Dans l'industrie, le styrène est produit de plusieurs manières :
1. Déshydrogénation de l'éthylbenzène en présence des catalyseurs oxydes suivants
composition : (-18,4% ; MgO-72,0% ; 2-4,6%)
2. En présence de p-divinylbenzène, une réticulation se produit lors de la polymérisation du styrène
macromolécules PS linéaires, résultant en un produit infusible et insoluble d'une structure en réseau qui ne peut pas être traitée. Une impureté indésirable est l'éthylbenzène qui, lorsqu'il est libéré du PS, le fait craquer et ternir.
3. À partir du benzène et de l'éthylène par la méthode en phase liquide en présence d'AlCl3 comme catalyseur.
4. La réaction d'alkylation se produit non seulement avec la formation de monoalkylbenzène, mais également
les polyalkylbenzènes. L'éthylbenzène brut est purifié par rectification, notamment
Il est important d’en éliminer le p-divinylbenzène.
Description du polystyrène
Le polystyrène est un polymère thermoplastique de structure majoritairement linéaire de formule [-CH 2 -C(C 6 H 5)H-] n et de formule développée :
Le polystyrène est une substance vitreuse transparente, poids moléculaire 30 à 500 000, densité 1,06 g/cm 3 (20 °C), température de transition vitreuse 93 °C.
Le polystyrène se caractérise par une flamme fumée avec une odeur florale et sucrée (cette odeur de cannelle peut généralement être détectée en piquant l'objet examiné avec une aiguille chaude). Si, en outre, l’objet tombe au sol avec un bruit métallique, il s’agit très probablement de polystyrène.
Le polystyrène est un thermoplastique bon marché et de grande capacité ; caractérisé par une dureté élevée, de bonnes propriétés diélectriques, une résistance à l'humidité, facile à peindre et à façonner, résistant chimiquement, soluble dans les hydrocarbures aliphatiques aromatiques et chlorés. Divers copolymères de styrène présentent les meilleures propriétés de performance.
Obtention du polystyrène
En présence de p-divinylbenzène, la réticulation se produit lors de la polymérisation du styrène
macromolécules PS linéaires, résultant en un infusible et insoluble
un produit avec une structure maillée qui ne peut pas être traitée. Impureté indésirable
est l'éthylbenzène qui, lorsqu'il est libéré du PS, provoque sa fissuration et
ternir.
Les particules actives activent alors les molécules de styrène II suivantes et se combinent avec elles pour former une chaîne (étape suivante) :
La croissance de la chaîne s'arrête si deux chaînes en croissance se rejoignent ou si un autre résidu, tel qu'un fragment catalyseur, est ajouté à la chaîne en croissance. Cette étape est appelée coupure de circuit :
La formule simplifiée du polystyrène est :
2.Réactions de synthèse de base
La synthèse du BMC est réalisée par des réactions de polymérisation et de polycondensation. La différence entre ces processus réside dans la manière dont se produit la formation des macromolécules. La principale différence est que dans la polycondensation, il existe des molécules qui possèdent deux groupes fonctionnels, ce qui entraîne la libération d'une molécule d'eau.
1. Réaction de polymérisation - la croissance de chaque macromolécule se produit en conséquence
ajout séquentiel de molécules monomères au centre actif, local
appelé à la fin de la chaîne croissante. Dans ce cas, le centre réactionnel est régénéré en
chaque acte de croissance. En ce qui concerne les monomères insaturés, le processus de polymérisation
Les situations peuvent être exprimées par le schéma suivant :
2. En polycondensation, la croissance des macromolécules se produit par interaction chimique
interactions des molécules d'origine entre elles, avec des groupes réactifs n-
mesures accumulées lors de la réaction de condensation, ainsi que des molécules de n-mères
Entre elles. En polycondensation, le centre réactionnel meurt à chaque acte de croissance,
et le développement de la chaîne se produit grâce à une réaction de substitution, accompagnée ou non
accompagné de l'élimination des produits de faible poids moléculaire :
SYNTHÈSE DE POLYSTYRÈNE EN PRÉSENCE DE DI-TERT-BUTYLAMINE ET D'HYDROPEROXYDE DE BUTYLE TERTIAIRE
La polymérisation pseudo-vivante par le mécanisme d'inhibition réversible est
est l’un des phénomènes les plus importants dans la chimie des composés de haut poids moléculaire
unités dernières décennies. Analyse de réactivité
composés à l’étude et les données de la littérature connue permettent
Il est raisonnable de supposer que lors de la polymérisation du styrène, les phénomènes suivants
réactions suivantes :
Augmenter le taux de polymérisation du styrène en présence de di-
la tert.butylamine par rapport au procédé sans additif peut être due à
formation de radicaux alkyles dans le système.
3. Structure polymère
Les lamelles primaires ont une énergie de surface importante, elles s'agrègent donc, conduisant à la formation de monocristaux - des formations supramoléculaires plus complexes. Lors de la cristallisation à partir d'une solution fondue ou concentrée d'un polymère, le type le plus courant de formation cristalline secondaire est la sphérulite (Figure 3), qui a une forme annulaire ou sphérique et atteint taille gigantesque jusqu'à 1 cm. Dans les sphérulites radicalaires ou sphériques, la charpente est formée de formations cristallines en forme de ruban dirigées du centre vers la périphérie.
Figure 3 - Structure supramoléculaire des polymères :
d) ruban sphérulite (polystyrène isotactique)
Configuration des macromolécules
Configuration - ordre de rangement liaisons chimiques reliant des atomes ou
groupes atomiques dans une macromolécule.
La configuration est formée au cours du processus de synthèse et ne peut être perturbée d’aucune autre manière.
om, comme la destruction des liaisons chimiques.
Conformation des macromolécules
La conformation est la forme que prennent les macromolécules d'une configuration donnée.
composition onique sous influence mouvement thermique ou des domaines physiques.
Types de conformations :
· Conformation trans-zigzag
· Forme enchevêtrée
Forme des globules
Forme en hélice
Forme du pli
Le polychlorure de vinyle, le fluorure de polyvinyle et le polystyrène produits de manière conventionnelle ont un degré de cristallinité et des points de fusion beaucoup plus faibles ; Pour ces polymères, les propriétés physiques dépendent fortement de configuration stéréochimique. Le polystyrène obtenu par polymérisation radicalaire en solution est atactique. Ce terme signifie que si les atomes de carbone de la chaîne polymère sont orientés dans la bonne forme en zigzag, les groupes latéraux phényle seront répartis de manière aléatoire d'un côté ou de l'autre le long de la chaîne (comme le montre la figure 4). Lorsque le styrène est polymérisé en présence d'un catalyseur Ziegler, il se forme isotactique le polystyrène, qui diffère d'un polymère atactique en ce que dans ses chaînes tous les groupes phényle sont situés d'un côté ou de l'autre de la chaîne. Les propriétés des polymères atactiques et isotactiques diffèrent considérablement. Le polymère atactique peut être moulé à des températures nettement plus élevées basses températures, et il est beaucoup plus soluble dans la plupart des solvants qu’isotaxique. Il existe de nombreux autres types de polymères stéréoréguliers, dont l'un est appelé syndiotacti chésical; dans les chaînes de ce polymère, les groupements latéraux sont situés alternativement de l'un ou l'autre côté de la chaîne, comme le montre la figure 4.
Figure 4 – Configurations de polystyrène atactique, isotactique et syndiotactique
4. Poids moléculaire. Distribution de masse moléculaire (MWD)
Masse moléculaire est une mesure de longueur moléculaire pour les polymères
M n = m 0 * P. n
m0 – masse d'un lien composite
Pn – degré de polymérisation
Le poids moléculaire du polystyrène est d'environ 30 à 500 000.
Distribution de masse moléculaire (MWD)
Introduire des fonctions de distribution de poids moléculaire
Il existe des fonctions de distribution différentielle et intégrale.
Ils sont à leur tour divisés en nombres et en poids.
Répartition différentielle- décrit la proportion du nombre total de
la société ou de poids total macromolécules dont la masse moléculaire est comprise entre M i et M i + dM.
Distribution cumulative– proportion de la quantité/poids total de la substance,
par molécule avec une masse moléculaire comprise entre la masse du monomère et M i (masse
polymère au i-degré de conversion)
MMR numérique– le rapport de la fraction numérique dn des molécules de masse M en in-
intervalle M+dM, à la valeur de cet intervalle :
De même, poids MMR :
Pour le polystyrène industriel, le MWD sera de 2 à 4 (selon les conditions de production)
Pour le polystyrène, il existe des valeurs de poids moléculaire critiques au-dessus desquelles la résistance à la traction et l'allongement dépendent peu du poids moléculaire. Le poids moléculaire et le MWD d'un polymère sont déterminés par la température et dépendent peu du degré de conversion des monomères. Ceci s'explique par l'influence prédominante de la réaction de transfert de chaîne sur le monomère parmi toutes les réactions limitant la croissance de la chaîne. En mode isotherme, il est possible d'obtenir du polystyrène avec le MWD le plus étroit. La régulation du poids moléculaire et du MWD permet d'obtenir du polystyrène avec un indice de fluidité donné.
5. Transformations chimiques du polymère
En chimie des polymères, il existe types suivants réactions chimiques:
1. Réactions de destruction
2. Réactions de réticulation
3. Réactions des groupes fonctionnels
Réactions de destruction
Les réactions de destruction sont des réactions qui se produisent lors de la rupture des liaisons chimiques dans la chaîne principale d'une macromolécule. Selon le type de liaison chimique (Covalente ou ionique), trois mécanismes de destruction du polymère sont possibles : radicalaire, ionique et ionique-radicalaire. En présence d'une liaison covalente entre les atomes de la chaîne principale, la rupture de la macromolécule se produit avec formation de macroradicaux libres.
Selon la nature de l'agent provoquant la rupture des liens de la chaîne, on distingue la destruction physique et chimique. La destruction physique est divisée en destruction thermique, mécanique, photochimique et sous l'influence des rayonnements ionisants. La destruction chimique se produit sous l'influence de divers agents chimiques. La plupart espèce importante la destruction chimique est la destruction oxydative, l'hydrolyse, l'alcoolyse, l'acidolyse, l'aminolyse.
Réactions de réticulation
Les réactions de réticulation (structuration) sont appelées réactions de formation de liaisons croisées entre macromolécules, conduisant à l'obtention de polymères à structure en réseau. Des réactions peuvent se produire lors de la synthèse de polymères, ainsi que lors du traitement de polymères linéaires déjà obtenus. Lors de la synthèse de polymères, la réticulation des chaînes n'est dans la plupart des cas pas souhaitable, car elle conduit à des produits insolubles et non fusibles difficiles à éliminer du réacteur. Par conséquent, la polymérisation et la polycondensation produisent généralement des polymères à structure linéaire ou ramifiée. Lors de la fabrication de produits à partir de tels polymères, des réactions de réticulation (structuration) sont souvent spécialement réalisées. Dans l'industrie du caoutchouc, ces réactions sont appelées vulcanisation, dans l'industrie du plastique, elles sont appelées durcissement. De telles réactions peuvent se produire lorsqu’elles sont chauffées ou exposées à des rayonnements ionisants. La réticulation de polymères sous l'influence de rayonnements ionisants est appelée réticulation par rayonnement.
Réactions des groupes fonctionnels
De nombreux polymères ne peuvent pas être obtenus par polymérisation ou polycondensation directement à partir de composés de faible poids moléculaire car les monomères de départ sont inconnus ou parce qu'ils ne polymérisent pas. C'est pourquoi sens spécial acquiert la synthèse de polymères à partir d'autres composés de haut poids moléculaire contenant des groupes réactifs. Pour réaliser cette synthèse, les conditions réactionnelles doivent être choisies pour éviter toute possibilité de destruction des chaînes moléculaires. Ensuite, à la suite de transformations chimiques, une modification de la composition chimique du polymère se produit sans diminution significative du degré de polymérisation. De telles réactions ont été appelées transformations analogues aux polymères par Staundinger. La réaction de production de composés de haut poids moléculaire contenant des métaux alcalins et alcalino-terreux, par exemple la synthèse du poly-n-lithium styrène, est très intéressante. Tout d’abord, le polystyrène cristallin isotactique est converti en poly-n-iodostyrène, qui réagit avec le butyllithium pour former du poly-n-lithium styrène :
Ainsi, les transformations analogues aux polymères permettent de créer de nouvelles classes de polymères et de modifier les propriétés et les applications des produits finis dans une large gamme.
6. Destruction et vieillissement
Le polystyrène résiste aux alcalis et aux composés halogénés ; il est détruit par la concentration. acides nitrique et acétique glacial. Facile à peindre Couleurs variées.
La destruction thermique du polystyrène se produit à un rythme notable à des températures légèrement supérieures à 260 °C, la destruction thermique par oxydation commence vers 200 °C ; les processus s'accompagnent de la libération de monomère, d'un jaunissement et d'une diminution de la viscosité du résidu fondu. La destruction mécanochimique en présence de traces d'oxygène se produit déjà à 160 °C ; cela entraîne également une diminution de la viscosité et une modification du MWD du matériau. Sous l'influence rayons UV Un trouble et un jaunissement du polystyrène se produisent et sa fragilité augmente. Pour photostabiliser le polystyrène, des colorants phosphoreux et d'autres stabilisants sont utilisés, qui sont introduits dans le polystyrène lors de la granulation.
7. Propriétés technologiques et domaines d'application du polymère
Il existe 2 principaux types de polystyrène polystyrène usage général(GPPS), polystyrène choc (HIPS)
Le polystyrène transparent (GPPS - General Purpose PolyStyrene) est un matériau non résistant aux chocs. Utilisé principalement pour le vitrage intérieur, il constitue une alternative économique au plexiglas.
HIPS (High Impact Polystyrene) a une résistance aux chocs accrue, grâce à l'ajout de butadiène ou d'autres caoutchoucs spéciaux qui ont une résistance aux chocs allant jusqu'à 60-70 kJ/m 2. Son champ d'application est assez large : publicité extérieure, équipements commerciaux, pièces de réfrigérateur, etc.
Polystyrène à usage général (GPPS)
Le matériau est principalement utilisé pour les vitrages intérieurs et constitue une alternative économique au plexiglas. Principaux avantages : résistant à l'humidité, durable, facile à traiter, avoir une excellente transparence optique - 94 %, avoir une bonne surface lisse, avoir une faible densité, résister aux influences chimiques, avoir une rigidité élevée.
Le polystyrène extrudé est réalisé sous forme de feuilles transparentes, laiteuses, fumées et colorées. Anti-éblouissement et feuilles décoratives avec une texture variée. Sur commande spéciale, les feuilles de polystyrène peuvent être produites sans stabilisation UV. De telles feuilles peuvent être utilisées au contact de produits alimentaires, car elles répondent à toutes les exigences. règles actuelles utilisation du matériel en contact avec les aliments.
Le polystyrène transparent est cassant, cassant et non résistant aux chocs. À cet égard, des complications surviennent lors du stockage et du transport des produits fabriqués à partir de celui-ci. De plus, pour obtenir la diffusion de la lumière nécessaire, il est nécessaire d'utiliser des feuilles avec une surface ondulée, qui souvent ne correspond pas Design moderne. Un inconvénient majeur du PS est sa faible résistance aux rayons UV. Toutefois, le polystyrène est un matériau très économique.
Application typique: cloisons décoratives et écrans revêtement de protection images vitrages de cabines de douche étiquettes de prix stands fabrication de lampes tous types de vitrages en intérieur, etc.
Polystyrène résistant aux chocs ( LES HANCHES )
Le polystyrène résistant aux chocs est un matériau en feuille de haute qualité produit pour les procédés de moulage thermique ou sous vide. HIPS est utilisé dans la production de publicité extérieure, de pièces de réfrigérateur, d'accessoires de plomberie, de jouets, d'emballages alimentaires, etc. La surface du matériau peut être brillante, mate, lisse ou gaufrée, avec une surface miroir, Couleurs variées. Il est possible de produire des feuilles par la méthode de coextrusion. Cela vous permet de combiner deux couches de couleurs différentes ou d'ajouter couche supérieure avec une surface brillante.
Le polystyrène résistant aux chocs possède une certaine élasticité et élargit ainsi les possibilités de son utilisation dans la fabrication de produits d'éclairage de configurations complexes avec emboutissage profond. Le coefficient de transmission lumineuse (35 à 38 %) et la blancheur sont entièrement conformes aux normes russes en vigueur pour les produits d'éclairage.
Principaux avantages : résistance accrue aux chocs, faible sensibilité aux coupures, légèreté, résistance au gel jusqu'à –40°C, résistance à l'humidité, excellente formabilité, facilité de mise en œuvre, résistance chimique aux acides et aux alcalis
Dans son état « natif », le polystyrène est un matériau plutôt fragile, inadapté à de nombreuses tâches. Par conséquent, lors de la production, des additifs spéciaux sont ajoutés aux matières premières pour augmenter la résistance aux chocs et la flexibilité, et ainsi produire du polystyrène résistant aux chocs. L'une des variétés de polystyrène résistant aux chocs est le polystyrène résistant au fréon, utilisé dans la production d'équipements de réfrigération. Structure de surface : mate des deux côtés ou brillante d'une face (la couche supérieure brillante est obtenue par coextrusion avec du polystyrène à usage général), gaufrée. Si nécessaire, la feuille est traitée par décharge corona sur une face, et un film protecteur thermoformable est appliqué sur la feuille. Pour un usage externe, un stabilisant UV est ajouté pour assurer une protection contre le jaunissement causé par les rayons UV.
Le polystyrène d'éclairage est l'une des variétés de polystyrène résistant aux chocs ; il remplace complètement le verre acrylique dans la fabrication de structures avec éclairage intérieur. Contrairement au plexiglas, il n'en possède qu'un surface brillante. La grande popularité du polystyrène d'éclairage est due à sa plus grande résistance aux chocs (par rapport à l'acrylique), sa facilité de traitement, sa résistance à l'environnement et son moindre coût.
Le polystyrène résistant aux chocs est une option plus économique par rapport au plexiglas en raison de sa faible densité, ainsi que de la possibilité d'utiliser des feuilles plus fines (2-3 mm) en raison d'une résistance aux chocs accrue par rapport au plexiglas (3-5 mm), qui offre 2 fois l'économie, sur la base de 1 m². m. diffuseur.
Bobines, cassettes et bobines de ruban adhésif, prises pour tubes radio, plaques frontales, balances pour instruments, supports et pinces pour la fixation de câbles, boîtiers de batterie, manches d'outils et d'instruments, films, abat-jour, pièces de bornes, étuis, accessoires de rasage, jouets, vaisselle, carrelage pour la finition de meubles, poudriers, couvercles pour canettes et bouteilles, boîtes, pièces détachées interrupteurs électriques, stylos-plumes - cette liste de produits en polystyrène pourrait se poursuivre longtemps. Les utilisations du polystyrène sont très diverses - du film dans les condenseurs d'une épaisseur de 0,02 mm aux épaisses plaques de polystyrène expansé utilisées comme matériau isolant dans les équipements de réfrigération.
8. Problèmes écologiques provoquée par l'utilisation de ce polymère. Propositions de valorisation et de recyclage
Depuis les années 1960, la production mondiale de polymères a doublé tous les cinq ans et ce taux de croissance devrait se poursuivre jusqu’en 1990. L’un des effets concomitants du développement rapide de l’industrie des polymères est une augmentation simultanée de la quantité de déchets polymères. Ainsi, en Allemagne, ils s'élevaient à 1977. Aux États-Unis, les déchets de polymères ont atteint 6,4 millions de tonnes en 1980. Les produits en plastique ont termes différents prestations de service:
Emballage et film – 1 an
Chaussures et matériaux de construction – 2 ans
Jouets – 5 ans
Articles de sport – 6 ans
Câble – 15 ans
Pièces de machines, vaisselle, meubles - 10-20 ans
La principale source de pollution de l’environnement sont les produits à courte durée de vie, principalement les conteneurs et les emballages. La menace d’une telle pollution devient progressivement un problème environnemental mondial. Les déchets de polymères ne pourrissent pas, ne se décomposent pas et jonchent non seulement la terre, mais aussi les rivières et les côtes maritimes.
Jusqu'au début des années 1970, la destruction des déchets de polymères était entravée par la résistance de la plupart des polymères de gros tonnage aux facteurs naturels - micro-organismes, lumière du soleil et eau. C'est cette résistance à la dégradation de la plupart des plastiques qui a incité les scientifiques à créer des matériaux polymères spéciaux bio- et photodégradables, ainsi que solubles dans l'eau.
Les polymères largement utilisés tels que le polyéthylène, le polypropylène, le polystyrène et le polychlorure de vinyle, contrairement à la cellulose naturelle et au caoutchouc, qui peuvent être assimilés par les bactéries et les champignons lors de réactions enzymologiques, ont une résistance quasi absolue aux micro-organismes. Les tentatives pour les rendre biodégradables en les modifiant avec divers groupes fonctionnels ne donnent pas le résultat souhaité. Il s'est avéré que le polyéthylène ne devient « trop résistant » pour les micro-organismes que lorsque son poids moléculaire est réduit de 30 à 40 fois, c'est-à-dire pratiquement sous la forme d'un oligomère.
Une voie prometteuse pour rendre ces polymères biodégradables pourrait être d’y introduire des charges qui, sous certaines conditions, serviraient de source de nutrition aux micro-organismes. La présence de telles charges entraîne une détérioration de la résistance du polymère aux influences extérieures, ce qui contribue à terme à la destruction des chaînes polymères et à l'assimilation des fragments oligomères résultants par les bactéries et les champignons.
Liste de la littérature utilisée :
1. A.A Tager « Physico-chimie des polymères », deuxième maison d'édition, 1968
2. Losev I.P. « Chimie des polymères synthétiques »
3. Malkin A.Ya. Phys. chimie. bases de la production et de la transformation. – M. : Chimie, 1975 – 263 p.
4. Matériel de cours sur la chimie
1.Caractéristiques de la substance de départ
2.Réactions de synthèse de base
3. Structure polymère
4. Poids moléculaire. Distribution de masse moléculaire (MWD)
5. Transformations chimiques du polymère
6. Destruction et vieillissement
7. Propriétés technologiques et domaines d'application du polymère
8. Problèmes environnementaux causés par l'utilisation de ce polymère. Propositions de valorisation et de recyclage
Université nationale de construction navale du nom de l'amiral Makarov
Résumé sur le sujet :
Complété par un élève du groupe 1161 :
Bondar Youri Andreïevitch
Vérifié:
Lichko Elena Ivanovna
Dur, dur, polymère amorphe. Le PS est facilement peint et traité mécaniquement.Propriétés physiques et chimiques de basepolystyrène
Les plastiques polystyrène constituent un grand groupe de matériaux thermoplastiques dont la composition chimique de la partie polymère contient le monomère styrène ou ses produits de copolymérisation. Le polystyrène à usage général (PS), le polystyrène expansible, le polystyrène choc (HIPS) et les copolymères ABS sont largement utilisés.
Le polystyrène revêt une grande importance parmi espèce moderne plastiques techniques. Bien qu'actuellement densité spécifique le polystyrène dans le volume de production de résines synthétiques et de plastiques est inférieur à 6%, mais les domaines d'application de ce type de polymère, en raison d'un large éventail de propriétés physiques et mécaniques, couvrent tous les domaines de l'industrie, depuis la production de biens de consommation marchandises destinées à l'industrie automobile et à la construction.
En termes de propriétés physiques, le polystyrène est un polymère thermoplastique à structure linéaire. Produit amorphe, incolore, transparent, fragile. Non toxique. Le polystyrène se caractérise par sa facilité de mise en œuvre, son adhésivité, sa bonne colorabilité dans la masse et ses très bonnes propriétés diélectriques.
Tableau. Propriétés physiques du polystyrène.|
Propriétés physiques |
Désignation | Unité |
Signification |
| Densité | g/cm3 | 1,05 | |
| Température de transition vitreuse | Tst. | °C | 93 |
| La température d'auto-inflammation | Tsv. | °C | 440 |
| Résistance à la traction | σrast. | 40-50 | |
| Module de flexion | GPa | 3,2 | |
| Extension relative | % | 1,2-2 | |
| Conductivité thermique | W(m∙K) | 0,08-0,12 | |
| Résistance à la chaleur selon Martens | °C | 70 | |
| Dureté Brinell | MPa | 140-200 | |
| Retrait de coulée | % | 0,4-0,8 | |
| Spécifique résistance électrique | ρv | 1015 | |
|
La constante diélectrique |
ε | 2,5-2,6 | |
| Inférieur limite de concentration allumage | CPV | g/m3 | 25-27,5 |
Pour obtenir des matériaux ayant une résistance thermique et une résistance aux chocs plus élevées que le polystyrène, des mélanges de celui-ci avec d'autres polymères et copolymères de styrène sont utilisés. Les copolymères séquencés et greffés, ainsi que les copolymères statistiques de styrène avec de l'acrylonitrile, des acrylates et méthacrylates, de l'α-méthylstyrène et de l'anhydride maléique, sont de la plus grande importance industrielle.
Le PS a une perméabilité aux gaz moyenne (supérieure au PP, mais inférieure au LDPE), mais une perméabilité à la vapeur élevée. La transmission de vapeur diminue rapidement lorsque températures négatives, qui permet l'utilisation du PS pour emballer des produits à basse température.
Le PS possède d'excellentes propriétés électriques - faibles pertes diélectriques, haute résistance électrique, haute résistance volumétrique. Chimiquement, il est résistant aux acides et alcalis forts, insoluble dans les hydrocarbures aliphatiques et les alcools faibles ; soluble dans les hydrocarbures aromatiques, les alcools supérieurs, les esters et les hydrocarbures chlorés. Des produits très complexes peuvent être réalisés à partir de films PS orientés par thermoformage.
Principaux groupes de plastiques polystyrène / Polymères de styrène
En fonction de leur structure chimique, les plastiques polystyrène sont divisés en quatre groupes principaux :
- homopolystyrène (ou polystyrène à usage général - PSM, PSS), polystyrène expansible (PSV, PSV-S) ;
- les copolymères statistiques du styrène, par exemple les copolymères doubles du styrène avec le méthacrylate de méthyle (MS), l'acrylonitrile (SAN), etc., le copolymère ternaire - styrène-méthacrylate de méthyle-acrylonitrile (MSN) ;
- les copolymères greffés de styrène, qui comprennent le polystyrène choc, les copolymères ABS, le copolymère MSP ;
- composites polymères (mélanges polymères-polymères), par exemple ABS-PVC, ABS-PC, polystyrène résistant aux chocs - oxyde de polyphénylène, ABS et SAN chargés de verre, qualités difficilement inflammables de polystyrène et ABS résistant aux chocs.
Film orienté biaxialement a une excellente transparence. La température de ramollissement est de 90 à 95°C. Le polystyrène orienté a une perméabilité aux gaz moyenne (supérieure au PP, mais inférieure au LDPE), mais une perméabilité à la vapeur élevée. La perméabilité à la vapeur diminue rapidement à des températures inférieures à 0°C, ce qui permet d'utiliser le PS pour emballer des produits à basse température. Des produits de configurations complexes peuvent être obtenus à partir de films PS orientés par thermoformage.
Le PS orienté d'une épaisseur inférieure à 75 microns est utilisé pour les « fenêtres » des boîtes d'emballage en carton. Des films plus épais sont utilisés pour produire des gobelets pour les distributeurs automatiques et des barquettes pour la viande fraîche emballée, de sorte que les deux côtés du produit emballé soient visibles lors de l'achat.
Polystyrène résistant aux chocs (HIPS) est un copolymère bloc de styrène et de caoutchouc. Dans son état non modifié, le PS est un matériau fragile et sa résistance spécifique aux chocs est insuffisante pour de nombreuses applications.
Le PS résistant aux chocs est plus flexible, a une plus grande résistance aux chocs, mais une résistance à la traction et une résistance thermique inférieures à celles du PS non modifié. Les propriétés chimiques du PS non modifié sont les mêmes que celles du. Le PS résistant aux chocs est un excellent matériau pour fabriquer divers produits par thermoformage. L'introduction de caoutchoucs synthétiques dans le PS, réduisant la fragilité, réduit la transparence du PS.
Polystyrène expansé a une résistance élevée aux graisses et constitue un excellent isolant thermique. Il est utilisé pour la fabrication de divers produits de conditionnement par thermoformage (garnitures pour caisses de pommes, caisses pour le conditionnement des œufs, barquettes et barquettes pour le conditionnement des viandes fraîches, poissons, chips, etc.).
Copolymères de styrène et d'acrylonitrile (SAN) ont une résistance chimique plus élevée que le polymère de base PS.
Le plastique ABS est un copolymère de styrène, butadiène et acrylonitrile. Ses propriétés varient considérablement selon la composition et le mode de production. Plastique ABS a une résistance aux chocs, une résistance chimique et une ductilité plus élevées que l'UPS. Utilisé sous forme de pots et de plateaux.
Essayons d'imaginer notre vie sans polymères. Pas de publicité extérieure, un emballage pratique du produit, de la vaisselle jetable – pas de polystyrène.
C’est ainsi que vivaient les gens il y a 100 ans, mais aujourd’hui, tout semble différent. Les feuilles de polystyrène ont changé notre existence. Pourquoi est-ce arrivé? Pourquoi est-il si bon ? Tirez vos propres conclusions.
Le polystyrène (PS) est un type de plastique (matériau polymère). Il est obtenu à partir du styrène par polymérisation. PS a structure linéaire, ce qui permet d'en obtenir des produits de la forme requise.
La facilité de fabrication des feuilles de polystyrène est raison principale variété de formes, de marques et de types de ce matériau. Outre la disponibilité des matières premières, il existe de nombreux autres propriétés positives PS.
Caractéristiques techniques du polystyrène
Les principaux avantages des feuilles de polystyrène sont :
- thermoplasticité;
- résistance aux produits chimiques substances actives(la plupart des alcalis et des acides) ;
- facilité usinage;
- haute résistance à l'humidité;
- force;
- inoffensivité pour les humains;
- capacité à transmettre la lumière du soleil;
- propriétés d'isolation électrique élevées.
Le principal inconvénient des feuilles de polystyrène est leur inflammabilité accrue. Par conséquent, lors de l’utilisation de ce matériel Les exigences en matière de sécurité incendie doivent être respectées.
Marquage
En Russie, l'étiquetage du polystyrène a été adopté en fonction du mode de production. Il existe les types suivants de PS à usage général :
- PSM - obtenu par polymérisation en masse ;
- PSE - méthode d'émulsion ;
- PSS - méthode de suspension.
Les marques disposent également d'une désignation numérique individuelle (151, 118, etc.), qui indique la destination et les propriétés du produit.
Les feuilles de polystyrène résistant aux chocs sont marquées de la même manière, mais au lieu de l'abréviation PS, UP est utilisé.
La classification internationale divise le polystyrène dans les groupes suivants :
- GPPS - usage général ;
- HANCHES - résistantes aux chocs ;
- MIPS - résistance moyenne aux chocs ;
- EPS - moussé.
Les plus répandus sont les deux premiers types de polystyrène. Le PS à impact moyen est utilisé beaucoup moins fréquemment. Lors de la production de polystyrène résistant aux chocs, une masse de caoutchouc est ajoutée à sa composition, ce qui modifie les propriétés de résistance du matériau, le rendant résistant aux charges mécaniques.
Formulaires de décharge
Le polystyrène se présente sous deux formes principales :
- sous forme de feuilles finies de différentes longueurs, épaisseurs et largeurs. Les feuilles de polystyrène transparentes peuvent acquérir différentes couleurs au cours du processus de production à l'aide de peintures ;
- feuille de polystyrène expansé. Ce matériau est mieux connu sous le nom de mousse de polystyrène. Les bulles d'air occupent plus de 90 % du volume du PS expansé, ce qui rend ce matériau très léger.
La taille de la feuille de polystyrène peut varier. Les dimensions les plus courantes : 1500 x 2400, 1000 x 1400, 1000 x 2000, 2000 x 3000 mm.
Majorité Fabricants russes garantir la production de feuilles de polystyrène de toutes dimensions à la demande du client.
Zones d'application
Le champ d'application du polystyrène est très large. Propriétés uniques Ce matériel vous permet de l'utiliser avec succès :
- en construction. Créer des matériaux pour l'extérieur et décoration d'intérieur. Les feuilles de polystyrène sont utilisées pour l'isolation des murs en raison de leur haute propriétés d'isolation thermique ce materiel;
- en médecine. Pour la production d'instruments jetables ;
- dans l'industrie électrique. Créer des matériaux isolants ;
- dans le domaine de la publicité. De nombreux panneaux dans les villes sont en PS. Par exemple, le polystyrène noir brillant est un excellent matériau pour réaliser des enseignes et des enseignes sur fond de façades blanches de bâtiments ;
- dans l'industrie de l'imprimerie. Le PS est utilisé pour produire une base pour la sérigraphie ;
- dans l'industrie alimentaire. Pour l'emballage de produits laitiers, de confiseries, de viandes et autres produits et boissons, production de barquettes en polystyrène ;
- V agriculture . Pour la fabrication de serres. La feuille de polystyrène blanche est un excellent substitut au verre ;
- en production produits sanitaires . Pour douches et baignoires.
Traitement des feuilles de polystyrène
La feuille de polystyrène est facile à traiter. Une thermoplasticité élevée permet de réaliser divers produits à partir de ce matériau : des contenants les plus fins aux produits alimentaires aux feuilles épaisses pour la publicité extérieure dans les villes. La feuille de polystyrène résistant aux chocs est plus pratique à traiter.
La température de ramollissement du polystyrène est de 95°C. Il est donc recommandé d’utiliser du liquide de refroidissement pour tous types d’usinages (sciage, perçage, fraisage).
Prix estimé des feuilles de polystyrène
Le polystyrène est abordable matériau polymère. Si vous souhaitez acheter une feuille de polystyrène, sachez que son prix dépend de plusieurs facteurs : le fabricant, le type de polystyrène et les dimensions de la feuille. Aujourd'hui, vous pouvez acheter des feuilles de polystyrène au détail à des prix allant de 125 à 2 000 roubles par mètre carré.
Le polystyrène en feuille est un matériau pratique et largement utilisé dans toutes les sphères de la vie humaine. Son utilisation nous permet d’améliorer considérablement le confort de vie.
Polystyrène– un polymère thermoplastique synthétique solide, rigide et amorphe, qui est un produit de la polymérisation du styrène. Produit en masse sous forme de polystyrène à usage général et de polystyrène choc. La production mondiale de polystyrène s'élève à plus de 14 millions de tonnes par an.
Le polystyrène (-C 6 H 5 -CH-CH-) n est un produit de la polymérisation du styrène, qui est une combinaison de l'hydrocarbure insaturé éthylène avec le radical aromatique phényle - C 6 H 5 (phényléthylène) :
CH 2 =CH-C 6 H 5
Lors de la polymérisation, les radicaux vinyle forment une chaîne polymère avec des groupes phényle latéraux (cycles benzéniques).
Selon la nature de la disposition spatiale du groupe phényle par rapport à la chaîne moléculaire, on les distingue :
- polystyrène atactique - caractérisé par le fait que les cycles benzéniques qu'il contient sont situés des deux côtés de la chaîne de manière complètement désordonnée ;
- polystyrène isotactique - dans sa macromolécule, tous les cycles benzéniques sont situés d'un côté de la chaîne ;
- polystyrène syndiotactique - dans sa chaîne polymère, les cycles benzéniques sont situés strictement alternativement - alternativement à gauche et à droite de la chaîne centrale, la disposition ordonnée des groupes latéraux confère au polystyrène syndiotactique une dureté et une résistance thermique élevées.
Le polystyrène atactique est le plus utilisé.
Le polystyrène à usage général est un matériau transparent, facilement colorable et facile à mettre en œuvre, qui est un produit de la polymérisation du styrène en masse ou en suspension, ou en émulsion, et est destiné à la fabrication de produits par divers procédés de thermoformage.
En fonction des propriétés et de la destination, conformément à GOST 20282-86, les qualités suivantes de polystyrène à usage général sont établies :
- obtenu par polymérisation en masse :
- PSM-115 - pour la fabrication de produits moulés par injection objectif technique et biens de consommation ;
- PSM-111 - résistance thermique accrue, pour la fabrication de produits d'éclairage par moulage par injection et de biens de consommation ;
- PSM-118 - pour la production par moulage par injection de produits de configurations complexes à des fins techniques et de biens de consommation. La marque se caractérise par une grande fluidité ;
- PSM-151 - résistance thermique accrue et faible fluidité, pour la production de feuilles, profilés, films et fils par extrusion, biens de consommation ; destiné uniquement à la production de fils prime;
- suspension:
- PSS - pour les produits techniques et les biens de consommation ;
- émulsion:
- PSE-1 - pour la production de mousse plastique ;
- PSE-2 - pour les produits techniques ; Peut être utilisé pour la fabrication de panneaux de mousse.
Le symbole pour les qualités de polystyrène à usage général comprend l'usage abrégé du matériau (PS), la méthode de production (E - émulsion ; M - polymérisation en masse (bloc) ; C - suspension), désignation numérique marque, indication de la recette de stabilisation de la lumière, nom de la couleur, indication de la recette de teinture, grade et désignation standard. Dans la désignation du polystyrène traité en surface, la lettre équivalente « C » est introduite avant d'indiquer le grade.
Exemple symbole bloc de polystyrène à usage général grade 111, stabilisé à la lumière, rouge, qualité premium selon GOST 20282-86 : PSM-111-20, rouge, rec. 136P, qualité la plus élevée GOST 20282-86.
Un exemple de symbole pour le polystyrène en bloc à usage général de grade 151, non peint, traité en surface, de première qualité selon GOST 20282-86 : PSM-151 « S », première qualité GOST 20282-86.
Le polystyrène résistant aux chocs est un matériau opaque et incolore, produit de copolymérisation greffée de styrène avec du butadiène ou du caoutchouc styrène-butadiène, ayant une structure biphasée. La phase continue (matrice) est formée de polystyrène. Phase discrète (microgel) – particules de caoutchouc ovales de dimensions 2 à 5 microns. Les particules de caoutchouc sont entourées d'un mince film de copolymère greffé de styrène sur le caoutchouc, et les particules contiennent également du polystyrène occlus, ce qui entraîne une augmentation du volume efficace de la phase de caoutchouc. Les propriétés du polystyrène résistant aux chocs dépendent largement du volume de ce dernier. Le polystyrène résistant aux chocs est produit stabilisé sous forme de granulés blancs. Les principales méthodes de traitement sont le moulage par injection et l'extrusion de feuilles, suivis du formage pneumatique ou sous vide.
Le symbole du polystyrène résistant aux chocs selon GOST 28250-89 est constitué des lettres UP - résistant aux chocs, immédiatement suivies de la méthode de synthèse du polystyrène : M - polymérisation en masse, E - polymérisation en émulsion, C - polymérisation en suspension . Ensuite, deux chiffres séparés par un tiret indiquent la résistance aux chocs. Les deux chiffres suivants indiquent dix fois la teneur résiduelle en monomère. De plus, la marque peut inclure une lettre indiquant la méthode de traitement préférée.
Un exemple de symbole pour le polystyrène résistant aux chocs obtenu par polymérisation en vrac avec une résistance aux chocs de 7 kJ/m2 et une teneur en monomères résiduels de 0,3 %, destiné à être transformé par extrusion : UPM-0703 E.
La désignation habituelle du polystyrène est marché russe PS, mais d'autres désignations peuvent également apparaître : PS ou GPPS ou PS-GP ou XPS ou Crystal PS (polystyrène à usage général), UP ou UPS ou HIPS ou PS-HI ou PS-I (polystyrène choc), MIPS ou IPS ou PS -I (polystyrène choc moyen), SHIPS (polystyrène choc très fort).
En plus du polystyrène à usage général et du polystyrène résistant aux chocs, l'industrie produit une grande variété de modifications et de copolymères de styrène. En particulier, les élastomères, qui ont la capacité de subir de grandes déformations réversibles dues au déploiement partiel de molécules polymères à chaîne repliée de manière chaotique, et le polystyrène syndiotactique, produit sur des catalyseurs métallocènes et ayant une très grande rigidité et résistance à la chaleur.
Le polystyrène est un matériau thermoplastique de haute dureté et de bonnes propriétés diélectriques, chimiquement résistant aux alcalis et aux acides, sauf nitriques et acétiques. Le polystyrène est insoluble dans les alcools inférieurs, les hydrocarbures aliphatiques, les phénols et les éthers. Se dissout dans son propre monomère, les hydrocarbures aromatiques et chlorés, les esters, l'acétone. Résistant aux rayonnements radioactifs, mais la résistance aux rayons ultraviolets est faible. Le polystyrène est facile à former et à peindre. Il est bien traité par des moyens mécaniques. Se colle facilement. Il a une faible absorption d’humidité et une résistance élevée à l’humidité et au gel. Physiologiquement inoffensif. Les produits en polystyrène ont une brillance élevée.
Le polystyrène à usage général est très fragile, a une faible résistance aux chocs et à la chaleur : la température de ramollissement du polystyrène est de 90 à 95°C. Divers copolymères de styrène présentent les meilleures propriétés de performance. Le polystyrène résistant aux chocs se caractérise par une résistance aux chocs accrue dans une large plage de températures (jusqu'à -30...-40 °C).
Le principal inconvénient du polystyrène est sa faible résistance à la chaleur et à la lumière. Par conséquent, les produits utilisant du polystyrène ne sont pas recommandés pour une utilisation en extérieur sans revêtement et conviennent mieux aux applications intérieures.
Propriétés du polystyrène à usage général.
- Densité – 1050-1080 kg/m3.
- La densité apparente des granulés est de 550 à 560 kg/m3.
- Le retrait linéaire dans le moule est de 0,4 à 0,8 %.
- limite inférieure températures de fonctionnement – moins 40 °C.
- La limite supérieure des températures de fonctionnement est de 65 à 75 °C.
- Rigidité électrique à une fréquence de 50 Hz – 20-23 kV/mm.
- Résistance électrique de surface spécifique – 1016 Ohm.
- Résistivité électrique volumétrique spécifique
- avec exposition sous tension pendant 1 min. – 1017 Ohm cm
- avec exposition sous tension pendant 15 minutes. – 1018 Ohm cm.
- Le coefficient de dilatation thermique linéaire est de 6·10-5-7·10-5 deg-1.
- Le coefficient de conductivité thermique est de 0,093 à 0,140 W/m·K.
- Capacité thermique spécifique – 34·103 J/kg·K.
- La tangente de perte diélectrique à une fréquence de 1 MHz est de 3-4·10-4.
- Constante diélectrique – 2,49-2,60.