Polistirolo (50 Foto): Cos'è Questo Materiale? Applicazione E Preparazione Di Granuli, Densità Del Polistirene Trasparente E Altro, Punto Di Fusione E Altre Proprietà

2024 Autore: Beatrice Philips | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-18 12:16

Vari tipi di plastica hanno cambiato radicalmente la nostra comprensione della vita quotidiana - oggi la nostra vita non può più essere immaginata senza certe cose di plastica. Tuttavia, esistono diversi tipi di plastica e ciascuna delle sue varietà ha le sue caratteristiche specifiche che determinano l'uso di una particolare sostanza in determinate aree. Poiché il polistirolo è una delle opzioni di plastica più popolari oggi, vale la pena considerare più da vicino le sue caratteristiche.

Qual è questo materiale?

Polistirolo è stirene polimerizzato, cioè è un prodotto dell'industria chimica. È possibile ottenere la sua fabbricazione utilizzando vari metodi, ognuno dei quali ha i suoi vantaggi e svantaggi, e considereremo i più popolari in modo più dettagliato in questo articolo di seguito. in cui il polistirene contiene solo molecole di sostanze comuni come carbonio e idrogeno , ma è fatto di stirene liquido, che a sua volta si ottiene dal petrolio e dal carbone.

Lo stirene polimerizzato si presenta come una sostanza dura ed elastica, incolore e persino trasparente che può piegarsi senza rompersi ed è altamente igroscopica.

Per la prima volta, il polistirene è stato ottenuto nelle prime fasi della rivoluzione industriale - è noto che nel 1839 fu sintetizzato in Germania … Un'altra cosa è che la sua produzione su scala industriale è iniziata molto più tardi - solo nel 1920, e anche allora nei primi decenni non è stata utilizzata così attivamente. Solo durante la seconda guerra mondiale negli Stati Uniti si interessarono davvero a loro, producendo gomma artificiale a base di polistirolo, e in URSS la produzione industriale di questo materiale fu completamente rimandata agli anni del dopoguerra.

Non si può dire che il polistirolo moderno corrisponda pienamente ai campioni di un secolo fa . - durante tutto questo tempo, gli scienziati stavano cercando modi per migliorare le proprietà del materiale. Grazie a ciò, la plastica dopo la seconda guerra mondiale è diventata molto più duratura, inclusa una resistenza agli urti molto migliore - questo è diventato possibile grazie alla creazione di copolimeri di stirene ottenuti attraverso processi chimici ancora più complessi.

Proprietà

esatto le caratteristiche fisiche del moderno polistirene dipendono fortemente da come è stato prodotto , ma in generale, quando parliamo di polistirolo semplice senza alcuna precisazione, intendiamo un materiale con parametri ben precisi. La sua densità non è la più alta (1060 kg/m

Massa molecolare anche la sostanza non è affatto specifica e dipende fortemente dal metodo per ottenere il polistirene - di solito varia da 50 mila a 300 mila, sebbene le varianti di emulsione a volte mostrino tassi significativamente più alti. solubilità il polistirene è significativo in un certo numero di sostanze, compreso il suo stesso monomero, così come l'acetone, gli idrocarburi aromatici e gli esteri.

Non si presta a numerosi solventi, inclusi eteri, alcoli inferiori, fenoli e idrocarburi alifatici.

Il polistirene ha proprietà dielettriche pronunciate che non cambiano indipendentemente dall'ambiente. Questo materiale è anche praticamente indifferente agli effetti distruttivi di acidi e alcali, sali, alcoli. Sopra abbiamo già elencato le sostanze che possono ancora dissolverlo, ed inoltre si ossida, alogenato, nitrato e solfonato.

Nella sua forma originale, senza colorazione aggiuntiva, polistirolo (almeno la sua varietà a blocchi) non è solo incolore, ma anche trasparente … La struttura praticamente non trattiene la luce visibile, passando il 90% della sua quantità, e ciò consente l'uso di tale materiale nella produzione di vetri ottici. Allo stesso tempo, le radiazioni ultraviolette e infrarosse non attraversano le superfici in polistirene con tanta sicurezza.

Se consideriamo le proprietà del polistirene come i vantaggi che lo rendono così popolare in vari campi, prima di tutto vale la pena evidenziare i seguenti punti importanti

• Combinazione di basso costo e facilità di elaborazione … Al suo prezzo, il polistirolo può essere considerato uno dei principali motori della civiltà moderna, date le sue proprietà. Non per niente oggi così tanti prodotti vengono prodotti con la partecipazione diretta di questo materiale: semplicemente non ha una vera alternativa.
• Buona resistenza chimica . La maggior parte delle sostanze che possono entrare sulla superficie del polistirene nella vita di tutti i giorni non rappresentano alcun pericolo: questa è un'ottima notizia per i produttori che vogliono produrre prodotti che si distinguono per la durata. Allo stesso tempo, in un laboratorio chimico, con una serie impressionante di reagenti a portata di mano, non è difficile sciogliere il polistirene.
• La tossicità è relativamente sicura . Il polistirene emette relativamente poco fumi nocivi e dal punto di vista ambientale, con alcune riserve, è considerato innocuo. Almeno, gli esperti non propongono alcuna restrizione all'uso di materiali in polistirene all'interno di locali residenziali e possono essere realizzati anche piatti in polistirolo.
• Ampia gamma di applicazioni … Per le sue qualità, facilità di lavorazione e tintura, il polistirolo può essere utilizzato come materia prima per la produzione di qualsiasi cosa.

Con tutti i vantaggi del polistirolo, ha anche limitazioni , e sebbene non siano molti, a volte svolgono un ruolo molto significativo.

Prima di tutto, qualsiasi surriscaldamento per tale plastica è pericoloso, e anche in condizioni domestiche devi ancora pensare a dove puoi usare il polistirolo e dove non dovresti. Inoltre, per la maggior parte dei tipi di materiale, oltre alla resistenza agli urti, gli urti rappresentano un pericolo significativo e, in generale, la fragilità generale è un problema.

Confronto con polipropilene

Uno dei principali concorrenti del polistirene è un altro polimero popolare - polipropilene … In alcuni settori, come la produzione di materiali da imballaggio, sono concorrenti diretti, ma la differenza tra i due materiali è piuttosto significativa. Vale la pena partire almeno dal fatto che il polistirolo è difficile da riciclare , e anche se spesso si sente dire che è sicuro, gli ambientalisti amano ancora trovargli da ridire.

Anche il polipropilene non è senza peccato, ma ci sono ancora meno domande ed è più facile riciclarlo. Se parliamo puramente delle qualità fisiche dei due materiali, allora il polipropilene è inoltre caratterizzato da una maggiore flessibilità - dove il polistirene si sta già rompendo o screpolando, il polipropilene malleabile si piega semplicemente. Per quanto riguarda il prezzo, il polistirolo, forse, avrebbe perso la concorrenza del rivale tempo fa, ma di più a basso costo È il fattore che lo tiene a galla finora.

Distinguere visivamente l'uno dall'altro non è così difficile, ma è necessario sapere cosa guardare. Il polistirolo sembra più bello è lucido e brillante, senza colorazioni aggiuntive appare trasparente, anche se può avere una caratteristica tonalità fredda di blu. Il polipropilene sembra un po' più sporco a causa della sua foschia ., l'effetto di diffusione della luce è molto più alto. Puoi anche distinguere tra due materiali toccando: il polistirene è sonoro ed emette dei clic caratteristici quando viene colpito, mentre il polipropilene suona attutito.

È dannoso per l'uomo?

Il polistirene è uno dei materiali più controversi in termini di valutazione del danno e del pericolo per la salute . Da un lato, è ampiamente utilizzato nelle abitazioni umane e persino per la fabbricazione di piatti, il che suggerisce già che ciò non è vietato. D'altra parte, numerose affermazioni che mettono in discussione la compatibilità ambientale della plastica si riferiscono principalmente al polistirolo. È giusto dire che, pur non essendo il più pericoloso dei materiali esistenti, non può ancora essere considerato sicuro - non potrebbe essere utilizzato in modo così attivo.

Dovrebbe essere chiaro che lo stirene, che è una materia prima per la produzione di polistirene, è considerato molto tossico.

Il polistirene può emettere non così tante sostanze tossiche che non influiranno così tanto sulla salute umana , ma questo è solo finché non sei in costante contatto con esso e finché non si riscalda. Più alta è la temperatura, più pericoloso è il vicinato con prodotti in polistirolo, soprattutto se è scoppiato un incendio e il materiale è in fiamme. Soprattutto, i fumi chimici distruggono il fegato, ma i problemi possono anche riguardare il cuore e i polmoni e alcuni esperti ritengono che l'inalazione banale di vapori di stirene sia irta dello sviluppo dell'epatite.

Devi anche capire che il polistirolo e il polistirolo sono diversi: per migliorare le proprietà della plastica, il produttore può aggiungere vari plastificanti, coloranti e altri additivi che influiscono sulla resistenza e sull'elasticità del materiale.

In alcuni casi, questi additivi potrebbero rivelarsi anche più pericolosi dello stesso stirene e il produttore potrebbe non indicare ulteriori dati di pericolo per non perdere clienti.

Quando sopra abbiamo chiamato il polistirolo relativamente sicuro, intendevamo dire che ci sono altri prodotti dell'attività umana, ancora più dannosi, a cui ancora non possiamo rinunciare, ad esempio gli scarichi delle auto. Inoltre, in teoria, il polistirolo può essere utilizzato in modo quasi completamente sicuro, a condizione di conoscere e seguire rigorosamente le istruzioni, in particolare, non promuovendo il riscaldamento del materiale, ma proteggendolo da esso. Ma anche così Non dovresti percepire il polistirolo come una sostanza completamente sicura, perché anche nel mondo della plastica, che ha ricevuto sempre più critiche negli ultimi anni, il polistirolo non è il più sicuro.

Panoramica delle specie

Per adesso per la produzione di polistirene, vengono utilizzati diversi metodi per ottenere il materiale desiderato e, in termini di proprietà, il risultato finale non sarà sempre lo stesso. Per capire come funziona, Diamo un'occhiata a ciascuno dei tre metodi popolari.

Ciascuno di questi materiali ha una marcatura con una designazione caratteristica del metodo per ottenere il polistirene.

Emulsione

oggi questo il metodo è già in gran parte obsoleto e praticamente non viene utilizzato in produzione … Il principio di funzionamento è il seguente: in primo luogo, lo stirene viene purificato dagli inibitori, dopodiché viene combinato in acqua con emulsionanti (sali di acidi grassi e solfonici, sapone), nonché iniziatori di polimerizzazione - persolfato di potassio e biossido di idrogeno. Quando riscaldato a 85-95 gradi, si verifica una reazione chimica: un processo di polimerizzazione graduale, che è considerato completo se la quantità di stirene scende al di sotto dello 0,5%.

L'emulsione risultante viene quindi coagulata con una soluzione di normale cloruro di sodio ed è soggetta ad essiccamento, a seguito della quale si forma una polvere granulare fine, ciascun granulo della quale ha una dimensione non superiore a 0,1 mm. Sebbene il polistirene sia generalmente descritto come bianco e trasparente, questo metodo non sarà in grado di raggiungere queste caratteristiche . - le palline hanno una tinta giallastra, che indica la presenza di impurità alcaline, che non possono essere completamente eliminate.

Sebbene il metodo sia oggi impopolare, è proprio questo metodo che fornisce una sostanza con il peso molecolare più alto possibile.

Sospensione

Un altro metodo che è già considerato obsoleto, sebbene sia ancora considerato adatto per riciclare il polistirene in copolimeri come il polistirene espanso. Per la produzione è necessario lo stirene preparato, ovvero la sua sospensione in acqua, idrossido di magnesio, alcol polivinilico, polimetacrilato di sodio e iniziatori di polimerizzazione. Tutto questo viene inviato al reattore, dove la sostanza viene attivamente miscelata con riscaldamento graduale fino a 130 gradi e alta pressione. Successivamente, la sospensione risultante deve ancora essere sottoposta a lavorazione in centrifuga e solo dopo aver lavato e asciugato il materiale raccolto si ottiene il polistirene.

Blocky

Questo metodo è attualmente considerato il più popolare e rilevante e la maggior parte del polistirolo oggi viene prodotta in questo modo . La logica è abbastanza semplice: l'output è un materiale puro, ideale in termini di parametri illuminotecnici, caratterizzato dalla stabilità dei parametri. Allo stesso tempo, l'utilizzo della tecnologia in esame è efficace e garantisce la quasi totale assenza di scarti di produzione.

La produzione di blocchi di polistirene si basa sull'agitazione dello stirene in un mezzo benzenico in due fasi: prima a una temperatura di circa 90 gradi, quindi con riscaldamento graduale da 100 a 220. La produzione di blocchi viene interrotta nella fase in cui circa l'85% dello stirene massa si è trasformata in polistirolo. La rimozione dello stirene che non ha avuto il tempo di polimerizzare viene eseguita utilizzando un vuoto.

Applicazione

Il polistirene viene utilizzato in un numero enorme di aree dell'attività umana e viene persino utilizzato per realizzare oggetti artigianali con le proprie mani. A casa ne vengono realizzati piccoli souvenir, mediante taglio laser, fresatura, verniciatura in qualsiasi colore - dal rosso all'oro e al nero, e in alcuni casi - e stampa su una superficie di polistirolo. La più ampia applicazione del polistirolo ha trovato In costruzione , dove viene utilizzato per realizzare pannelli per pareti e controsoffitti, tramezzi vari e baguette. Sotto forma di lastre, questo materiale può essere utilizzato anche per facciate. Alla fine, sulla base di questo materiale, producono il recentemente popolare calcestruzzo in polistirene.

Industria del mobile utilizza sempre più attivamente anche questo materiale, anche se al momento non è un concorrente del legno e dei suoi derivati. Tuttavia, dove l'umidità è elevata, viene utilizzata costantemente: ad esempio, oggi è possibile realizzare interamente un piatto doccia. Inoltre vengono utilizzati granuli di polistirene come riempitivo nei cuscini , e per questi scopi vengono venduti già confezionati in sacchetti.

Per una persona comune, la varietà alimentare del polistirolo è ben nota come quasi il materiale principale. per la produzione di stoviglie usa e getta … La maggior parte dei bicchieri di plastica che oggi sono così popolari per l'imbottigliamento di bevande analcoliche sono realizzati con esso. Inoltre, il polistirolo alimentare è molto utilizzato come materiale da imballaggio per il suo basso costo e la relativa forza. Considerando le proprietà dielettriche del materiale, vale la pena notare che ha trovato ampia applicazione anche in ingegnere elettrico.

Allo stesso tempo, infatti, ci sono così tante opzioni per l'utilizzo di prodotti in polistirolo che semplicemente non è possibile elencarle tutte.

Come lavorare con lui?

Nella vita di tutti i giorni, molto spesso devi lavorare con fogli di polistirolo , che possono essere lavorati sia meccanicamente che termicamente. La formatura mediante piegatura, incollaggio, taglio e foratura può essere sia un materiale ordinario che resistente agli urti. Un normale seghetto alternativo viene utilizzato per frammentare un foglio di spessore inferiore a 2 mm, mentre fogli più spessi possono essere prelevati con una smerigliatrice o uno strumento manuale. In un'officina industriale il taglio laser è possibile . La linea di taglio risulta un po 'frastagliata, quindi richiede un'elaborazione successiva: viene prima passata con un file e poi con smeriglio.

Se è necessario praticare un foro nel foglio, utilizzare un trapano, per il quale è necessario un trapano creato appositamente per la foratura del foglio di plastica. Se lo spessore del foglio è piccolo, durante la perforazione potrebbe deformarsi contro i desideri del maestro: puoi evitare un tale sviluppo di eventi posizionando un blocco di legno sotto il foglio. La lastra viene formata o con una tecnica sottovuoto o soffiando aria ad alta pressione. L'elaborazione con uno dei metodi indicati comporta un riscaldamento significativo (fino a 160-200 gradi) del materiale.

Il collegamento delle singole parti in polistirolo è consentito sia mediante saldatura che incollaggio. In entrambi i casi, prima di unire i frammenti della superficie, è necessario prima sgrassare accuratamente. È necessario cucinare con il metodo del gas o degli ultrasuoni, per incollare - con composizioni polimeriche a base di cianoacrilato o neoprene.

Se parliamo di polistirolo opaco, allora può anche subire un tipo di lavorazione come levigatura e lucidatura . Per questo viene utilizzata una smerigliatrice, ma in nessun caso con una mola abrasiva, invece viene presa una mola morbida, sulla quale viene applicata una speciale pasta lucidante. Se la parte è piccola, puoi anche lucidarla o levigarla a mano.

Tra l'altro, eventuali rivestimenti speciali possono essere applicati alla superficie in polistirene – da uno strato metallico a una pellicola a specchio . Può essere stampato su di esso in nero oa colori, in uno qualsiasi dei modi conosciuti. Allo stesso tempo, per proteggere il testo o l'immagine risultante, è necessario aprire la superficie con vernice, poiché il polimero non assorbe l'umidità.

in lavorazione

Nella sua forma pura, il polistirolo non sembra fare molto male all'ambiente, ma allo stesso tempo i suoi rifiuti, come dovrebbe essere per la plastica, persistono per un enorme periodo di tempo, inquinando il pianeta … Inoltre, trovandosi nell'ambiente naturale, il polimero e i suoi copolimeri possono essere esposti a un riscaldamento eccessivo, compresa la combustione in un incendio, e quindi le conseguenze possono essere molto più gravi. Allo stesso modo, è indesiderabile il contatto incontrollato di oggetti in polistirene con sostanze in grado di dissolvere il materiale, altrimenti non si può evitare il rilascio di vapori tossici di stirene, benzene, toluene, monossido di carbonio ed etilbenzene.

Il vantaggio relativo del materiale è che può essere riciclato nella maggior parte dei casi , utilizzando sia rifiuti diretti che prodotti semplicemente usurati da esso. Come tecniche di lavorazione vengono utilizzate estrusione, pressatura e fusione. All'uscita si ottengono prodotti di qualità non inferiore a quelli nuovi, mentre non si forma spazzatura. Inoltre, negli ultimi anni, è stato realizzato un nuovo materiale da costruzione a base di polistirene - calcestruzzo in polistirene , che è appropriato per la costruzione a pochi piani. Sfortunatamente, enormi quantità di rifiuti di polistirolo, soprattutto nei paesi poveri, vengono semplicemente inceneriti. Questo comportamento con i rifiuti di plastica è estremamente negativo per l'ambiente.