Военный комплекс. Взрывчатые вещества содержат полистирол в структуре своего наполнителя. Ударопрочные характеристики полистирола играют первостепенную роль для применения этого материала в военной промышленности. Твердый полистирол даже служит основой для дорожного строительства, обеспечивая нужную прочность и долговечность.
Все о полистироле
Полистирол — это листовой материал, представляющий собой один из видов полимеров, изготовленного с использованием стирола. Благодаря своим легким и практическим характеристикам, полистирол занял важное место в различных сферах применения. Из него производят одноразовую посуду, упаковку для продуктов, а также наружную рекламу. Популярность этого материала объясняется его высокими эксплуатационными свойствами, такими как прочность, устойчивость к воздействию внешней среды и легкость в обработке.
Существует несколько видов полистирола, которые классифицируются в зависимости от способа производства и определенных технических характеристик:
- общего назначения (GPPS);
- средней ударопрочности (VIPS);
- высокой ударопрочности (HIPS);
- вспененного (EPS, ВПС);
- экструдированного (XPS, ЭПС).
В соответствии с отечественной номенклатурой, маркировка полистирола может быть следующей:
- производство полимеризацией массы (ПСМ);
- производство эмульсионным способом (ПСЭ);
- суспензионный материал (ПСС);
- ударопрочный полистирол (УП).
Наиболее распространенными видами являются полистирол общего назначения и ударопрочный полистирол. Основное отличие между ними заключается в том, что для повышения прочности и стойкости к механическим повреждениям в состав ударопрочного полистирола дополнительно вводится каучуковая масса.
Свойства полистирола
Свойства полимера определяются такими факторами, как молекулярная масса, способ его получения и другие параметры.
Полистирол общего назначения характеризуется выделяющимися показателями:
- стойкость на растяжение — 55 МПа;
- плотность — 1,05 г/см³;
- коэффициент преломления — 1,59;
- теплопроводность — 0,16 Вт/м·К;
- стойкость на изгиб — 103 МПа;
- стойкость на удлинение — 3%.
Обратите внимание, что размеры листов разных видов полистирола могут варьироваться в зависимости от производителя, поэтому рекомендуется уточнять данный аспект при выборе материала.
Что это за материал?
Полистирол представляет собой полимеризованный стирол, который является продуктом химической промышленности. Процесс производства полистирола можно осуществлять различными методами, каждый из которых обладает определенными достоинствами и недостатками. Важно отметить, что в состав полистирола входят только молекулы таких распространенных элементов, как углерод и водород; производство начинается с жидкого стирола, который синтезируют из нефти и каменного угля.
Полимеризованный стирол выглядит как твердое и упругое, бесцветное и даже прозрачное вещество, способное изгибаться без нарушения целостности, а также обладающее высокой гигроскопичностью.
Впервые полистирол был получен еще на ранних этапах промышленной революции. Так, в 1839 году он был синтезирован в Германии, хотя его массовое производство началось значительно позже — только с 1920 года. В первые десятилетия его применения не было столь активным, и лишь в годы Второй мировой войны американская промышленность по-настоящему заинтересовалась полистиролом, используя его для производства искусственного каучука. В Советском Союзе же промышленное производство полистирола было запущено лишь в послевоенные годы.
Нельзя утверждать, что современный полистирол полностью аналогичен образцам столетней давности: за это время ученые активно работали над улучшением его свойств. Благодаря этим усилиям пластик после Второй мировой войны стал гораздо более прочным и устойчивым к ударам, что стало возможным благодаря разработке сополимеров стирола, получаемых в результате сложных химических процессов.
Свойства
Физические характеристики современных образцов полистирола варьируются в зависимости от метода их производства, однако, когда речь заходит о полистироле без уточнений, имеются в виду материалы с определенными характеристиками. Плотность полистирола составляет примерно 1060 кг/м³, а температура плавления у этого материала отсутствует: при нагревании до 60 градусов Цельсия он начинает терять форму, при 105 градусах может происходить самовозгорание, а при температуре около 200 градусов происходит разрушение его химической структуры.
Молекулярная масса полистирола не является конкретным показателем и зависит от методов его производства, обычно варьируется от 50 тысяч до 300 тысяч, хотя эмульсионные варианты иногда показывают и существенно более высокие цифры. Растворимость полистирола значительно выражена в ряде веществ, таких как его собственный мономер, а также ацетон, ароматические углеводороды и сложные эфиры.
Тем не менее, он не поддается растворению в ряде растворителей, включая простые эфиры, низшие спирты, фенолы и алифатические углеводороды.
Полистирол показывает ярко выраженные диэлектрические свойства, которые остаются неизменными вне зависимости от окружающей среды. Кроме того, этот материал практически не подвержен разрушающему воздействию кислот, щелочей, солей и спиртов. Важно отметить, что несмотря на перечисленные устойчивые свойства, полистирол может окисляться, галогенироваться, нитроваться и сульфироваться.
В своем оригинальном виде, без дополнительного окрашивания, полистирол (особенно его блочная разновидность) является не только бесцветным, но и прозрачным. Его структура практически не препятствует прохождению видимого света, пропуская 90% его объема, что делает возможным использование полистирола в оптических стеклах. Тем не менее, ультрафиолетовое и инфракрасное излучение проходят через полистирольные поверхности не столь уверенно.
Если рассматривать свойства полистирола как факторы, повышающие его популярность в различных сферах, можно выделить несколько ключевых моментов.
- Сочетание невысокой стоимости и простоты обработки: Полистирол представляет собой один из главных двигателей современной цивилизации рассматривая его стоимость и уникальные свойства. Поэтому множество продуктов производится с использованием этого материала, альтернативы которому просто отсутствуют.
- Хорошая химическая стойкость: Большинство веществ, которые могут обнаружиться на поверхности полистирола в быту, не представляют для него опасности. Это важно для производителей, стремящихся к созданию долговечных товаров. В химических лабораториях же, имея широкий ассортимент реагентов, растворить полистирол не составит труда.
- Безопасность с точки зрения токсичности: Полистирол выделяет относительно небольшое количество вредных испарений, благодаря чему его можно считать безвредным с экологической точки зрения. Специалисты не выдвигают ограничений на использование полистирольных материалов в жилых помещениях, поэтому даже посуда из полистирола допустима для применения.
- Широкий спектр применения: Благодаря своим качествам, легкости обработки и возможности окрашивания, полистирол может использоваться в качестве сырья для производства различных изделий.
Полистирол — практичный, в ряде случаев незаменимый пластик
Полистирол — это материал, получаемый из углеводорода стирола методом полимеризации, который является очень распространенным пластиком. Он широко используется в строительстве, промышленности и бытовой сфере.
Полистирол производится в виде стеклоподобных гранул. Этот твердый, прозрачный материал (он пропускает 90% света) отличается невысокой устойчивостью к ударным нагрузкам. Сходно со стеклом, это аморфное вещество также может выпускаться в модификациях с частичной кристаллизацией.
Полистирол выступает в качестве полимера с линейной структурой. Он обладает высокой устойчивостью к воздействию воды, разбавленных кислот, щелочей, низших спиртов, простых эфирав и фенолов; однако неустойчив к большинству органических растворителей. При сгорании он образует коптящий дым. Полистирол не проводит электрический ток и морозоустойчив — может выдерживать температуры до -40 градусов Цельсия. При нагреве выше 60 °C материал начинает терять прочность и твердость. Полистирол также не переносит солнечного света и ультрафиолетового излучения: под воздействием света он мутнеет, желтеет и стареет, но в то же время обладает устойчивостью к радиационному облучению.
Полистирол не токсичен и в нормальных условиях не выделяет в воздух вредных веществ, поэтому допускается его контакт с пищевыми продуктами и многими химическими реагентами, так как он не вступает с ними в реакцию.
Улучшенный полистирол
Свойства полистирола в значительной степени зависят от метода полимеризации, а также от состава исходных веществ. При смешивании стирола с другими компонентами, например, с различными марками искусственных каучуков, получают сополимеры с необходимыми свойствами. Более половины всей пластмассы, производимой из полистирола, представляют собой ударопрочные полимеры с оптимизированными характеристиками. Модифицированные полистиролы могут также обладать улучшенной теплостойкостью и химической стойкостью.
Изготавливаемые изделия из полистирола и его сополимеров производятся с помощью методов литья или экструзии (выдавливания). Эти пластики легко обрабатываются с помощью механических инструментов, что дает возможность их приклеивать, окрашивать, формовать. К преимуществам полистирола также следует отнести простоту вторичной переработки, невысокую стоимость и широкий ассортимент изделий с разными техническими свойствами. В нашем магазине предлагается разнообразный выбор лабораторной посуды и других товаров из полистирола, таких как сушилки для химической посуды, шпатели, серологические пипетки и чашки Петри из этого материала.
Способы получения полистирола
Существуют три основных метода для производства полистирола:
Первый метод — это эмульсионный способ (ПСЭ), который предполагает ведение полимеризационного процесса при умеренной температуре и высокой скорости. Для получения полистирола данным способом необходимо использовать воду, регуляторы, инициаторы полимеризации и эмульгаторы. Полимеризация происходит при температуре от +85°C до +95°C и завершается, когда содержание свободного стирола не превышает 0,5%. Эмульсионный метод позволяет получить высокомолекулярный полимер, однако конечный материал может иметь желтоватый оттенок из-за невозможности полного удаления посторонних примесей.
Следующий метод — суспензионный (ПСС), который применяется для создания пенополистирола и сополимеров. Этот процесс осуществляется в реакторах с теплообменными системами и непрерывным смешиванием, используя инициаторы полимеризации, такие как перекись бензола и гидроперекись кумола, а также стабилизаторы и эмульгаторы. Температура в процессе постепенно увеличивается (до +120°C), и полимеризация продолжается около 12-15 часов, после чего полученная суспензия разделяется на нужные компоненты, которые очищаются и высушиваются.
Третий и наиболее эффективный метод — блочный способ (ПСМ), который позволяет получать высокомолекулярные полимеры с минимальным содержанием остаточного мономера. Этот процесс включает термически инициируемую полимеризацию в массе с использованием двух или трех колонных реакторов, оборудованных механическими системами для смешивания. Полимеризация выполняется в несколько стадий в бензоле, температура в процессе повышается до 200°C. Полученный полистирол представляется в виде мелкодисперсного или крупнозернистого порошка, а также гранулята с размером частиц от 10 до 16 мм.
В таблице приведены сравнения физических и механических свойств полистирола, полученного различными методами. По назначению выделяют четыре основных вида полистирола:
1. Полистирол общего назначения.
Полистирол этого типа, а также ударопрочные модификации отличается своей бесцветностью и возможностью окрашивания в различные цвета. Такой пластик проявляет легкоплавкость, высокую прочность, морозоустойчивость и легкость механической обработки. Именно поэтому он находит свое применение в широком спектре областей — от рекламной индустрии до строительства. Полистирол обладает хорошей гибкостью и простотой в обработке, совместим с пищевыми продуктами и способен переносить температурные колебания от -30°C до +70°C. Основные виды ударопрочного полистирола включают:
- Сверхударопрочный полистирол, содержащий от 10% до 15% каучука (SHIPS — Super High Impact Polystyrene);
- Полистирол высокой ударной прочности, содержащий стирол от 91% до 92,5% и каучук от 7,5% до 9% (HIPS — High Impact Polystyrene);
- Полистирол средней ударной прочности, содержащий стирол от 95% до 96,5% и каучук от 3,5% до 4,5% (MIPS — Middle Impact Polystyrene).
Технические характеристики ударопрочного полистирола
- Модуль упругости при растяжении составляет не менее 1800 МПа;
- Прочность при изгибе составляет не менее 35 МПа;
- Глянец под углом 60° составляет не менее 100;
- Прочность при растяжении составляет не менее 21 МПа;
- Модуль эластичности составляет не менее 50 МПа;
- Относительное удлинение составляет не менее 45%.
Полистирол общего назначения — это прозрачный материал, который отличается своей хрупкостью и ломкостью, легко деформируется под воздействием незначительных надрезов или ударов. В сравнении с ударопрочным вариантом, обычный полистирол менее гибок и эластичен. Он изготавливается с использованием суспензионного и блочного методов и находит применение в многочисленных отраслях благодаря своим качествам. Однако его использование ограничено изменчивой чувствительностью к ультрафиолетовому излучению. С другой стороны, высокий уровень прозрачности делает этот материал доступным аналогом оргстекла.
Полистирол общего назначения используется для создания корпусов для техники, игрушек, внутренних облицовок морозильного оборудования, товаров народного потребления, упаковки для продуктов и электроники, канцелярских принадлежностей, а также рассеивателей света.
Пенополистиролбетон
Современные строители все чаще отказываются от традиционных материалов в пользу продукции, изготовленной с учетом современных технологий. Такие разработки позволяют строить и утеплять дома с использованием современных материалов, которые обладают высокой прочностью и долговечностью при сравнительно низкой стоимости. Полистиролбетон является одной из разновидностей бетонного раствора, который изготавливают в форме блоков с пористой или плотной структурой.
Этот универсальный материал применяется как в промышленном, так и в частном строительстве. Блоки из данного раствора легко изготавливать даже в домашних условиях. Для качественного утепления с использованием гранулированного полистирола, необходимо смешать его с цементом и водой. Результат — это пенополистиролбетон, обладающий высокой прочностью и легкостью, что является важным аспектом в строительных работах.
После затвердения получается прочный внутренний слой, выполняющий функции стяжки с отличными теплоизоляционными характеристиками. Пенополистирольные плиты можно монтировать при любых погодных условиях, поскольку повышенная влажность и низкие температуры не оказывают негативного влияния на данный материал.
Состав легкой бетонной смеси включает:
- Полистирол: гранулы пенопласта определенного диаметра. Для производства строительных блоков используются шарики диаметром до 10 мм, которые наделяют готовые изделия легкостью и отличными теплоизоляционными свойствами.
- Цемент: обеспечивает прочность блоков и надежно связывает гранулы между собой.
- Песок: может не добавляться в смесь для производства блоков, так как он подходит только в качестве наполнителя.
- Синтетические волокна: уменьшают вероятность появления трещин в материале при резких перепадах температур.
Для равномерного распределения гранул пенопласта в блоке необходимо использование поверхностно-активного вещества, что может быть, например, любое моющее средство или шампунь.
Преимущества
Этот универсальный строительный материал отличается долговечностью и хорошими звукоизоляционными свойствами. Он устойчив к высокотемпературным воздействиям и не представляет опасности для окружающей среды. Полистиролбетон легко поддается механической обработке и может изготавливаться непосредственно на месте строительства. Самостоятельное производство блоков из приготовленной смеси оказывается гораздо экономичнее, чем покупка готовых изделий.
Недостатки
Пенополистиролбетон не пропускает пар, поэтому во время строительства необходимо обеспечить надлежащее устройство вентиляции. Под воздействием высоких температур гранулы не горят, а плавятся, что может привести к образованию пустот, отрицательно сказывающихся на теплоизоляционных свойствах.
Использование самостоятельно изготовленных блоков из легкой бетонной смеси позволяет существенно сократить затраты, так как не требуется тратиться на дорогие строительные материалы. Этот подход также обеспечивает высокое качество проведения строительных работ.
Применение полистирольных плиток для потолка
Полистирол как отделочный материал отличается своей доступностью и легкостью монтажа, а также обеспечивает хорошую тепловую и звуковую изоляцию. По этой причине он успешно применяется в помещениях с хорошей вытяжной вентиляцией. Если в помещении существуют проблемы с вентиляцией, их следует решить перед установкой таких потолков, так как плотная подгонка плиток может привести к затруднениям с обеспечением паропроницаемости.
Современные магазины строительных материалов предлагают широкий ассортимент полистирольных плиток. Они бывают ламинированными и не ламинированными, с разнообразными рисунками и текстурами, предназначенными для сухих и влажных помещений. Также доступны модели, которые можно красить или которые изначально выполнены в различных цветах и оттенках — их действительно сотни.
Одним из главных достоинств является их долговечность и их легкость в обслуживании — плитки из полистирола можно очищать как мягкими, так и более грубыми тканями, допускается влажная обработка. Правильный монтаж дает практически однородную поверхность без швов и нарушений в непрерывности рисунка.
Важно заинтересоваться тем, что для конкретных квартир необходимо учитывать не только цвет и оттенок плиток, но и их рисунок. Например, крупный рисунок подходит для просторных помещений с высокими потолками, в то время как мелкий — для узких и небольших комнат. Также стоит отметить, что при наклейке полистирольных плиток необходимо хорошее подготовка потолочной поверхности. Хотя плитки могут маскировать мелкие дефекты, при наличии значительных неровностей они не смогут гарантировать идеальную поверхность.
Подготовительные работы и монтаж полистирольных плиток
Подготовка основания включает в себя несколько этапов: очистку потолка от грязи и жира (используя бензин или нитрорастворитель), а также грунтовку рекомендованными материалами. Современные клеевые составы способны проходить сквозь водоэмульсионные краски, меловую и другие обрабатывающие покрытия, поэтому в большинстве случаев удалять их перед приклеиванием плиток из полистирола нет необходимости.
Сложности могут возникнуть с масляной краской, которая в настоящее время употребляется гораздо реже, чем раньше, даже для потолков в промышленных объектах, не говоря уже о жилых помещениях, офисах и торговых залах. Поэтому не стоит акцентировать на этом внимание, но стоит заметить, что существуют клеи, способные пронизывать и сквозь масляную краску, обеспечивая сцепление с плитой перекрытия.
Если плитки полистирола монтируются на поверхность гипсокартона, ее следует обрабатывать специальной бумагой или другими аналогичными материалами, такими как старые обои. Это делается для защиты гипсокартона от чрезмерного проникновения клея.
Если этого не предпринять, последующий ремонт может вызвать дополнительные трудности. Например, демонтаж плиток может привести к повреждению гипсокартона. В такой ситуации потолок невозможно будет отремонтировать, а это значит, что придется снимать и поврежденный гипсокартон, что также создаст неудобства и требование дополнительных материалов и усилий. Поэтому если вы хотите избежать лишних затрат и трудозатрат, рекомендуется выполнить это простое предписание и использовать бумагу для предварительной подготовки.
