XIV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2022

Полистирол (ПС) - прозрачный термопласт, который доступен как в виде обычного твердого пластика, так и в виде жесткого вспененного материала. Полистирол обычно используется в качестве основного материала для бытовых принадлежностей, а его вспененный вариант особенно полезен для упаковки. Вспененный полистирол был придуман компанией Dow Chemical, компания изобрела процесс для производства ещё в 1941 году. [1]

Полистирол обычно используют в качестве твердой пластиковой формы в таких повседневных предметах как: корпуса, футляры, и часто в качестве упаковки для продуктов. Также полистирол используют для производства АБС пластика.
Вспененный полистирол – лидирующий упаковочный материал для хрупких предметов, его структура защищает хрупкие предметы от физического воздействия при транспортировке. Пенополистирол также используется при изготовления контейнеров для пищи и другой одноразовой посуды. Он недорогой, доступный, белого цвета, хорошо склеивается, шлифуется, режется и поддаётся покраске. [2]

Полистирол не токсичен и не имеет запаха. Это преобладающий пластик в сфере упаковки для пищевых продуктов. Хотя это может ввести в заблуждение, что такая упаковка полностью безопасна, но в некоторых исследованиях сообщалось о «потенциальном воздействии на здоровье пищевой упаковки из пенополистирола» это связанно с особенностями её производства, а также с выщелачиванием из неё некоторых химических компонентов в продукты питания и напитков.

Полистирол легко воспламеняется и, как и другие органические соединения, выделяет углекислый газ и воду при горении. Устойчив к кислотным и щелочным средам. Также он способен долгое время находиться в окружающей среде, что представляет опасность загрязнения, поскольку материал обычно выбрасывается после чрезвычайно короткого срока использования. [3]

Характеристики полистирола: Химическая формула [-CH₂(C₆H₅)-CH-]n,
плотность 1,069—1,125 г/см³, температура плавления 210-249 ° C, Температура размягчения 95 ° C при 0,46 МПа, прочность на разрыв 53 МПа, прочность на изгиб 83 МПа, усадка 0,3 - 0,7%.

Полистирол является гомополимером, это означает, что он состоит только из мономера стирола в сочетании с самим собой. В ПС можно отнести к термопластичным материалам. Термопластический ПС становятся текучим при температуре 100 градусов Цельсия, а полностью жидким при температуре 210–249 градусов Цельсия. [4]
Из полистирола также можно формовать пленку под вакуумом и использовать при упаковке. [5] Пленки можно растягивать в ориентированный полистирол (ОПС), который дешевле производить, чем альтернативы, такие как полипропилен.

Выделяют следующие виды пенополистирола: пенополистирол (ППС) и экструдированный полистирол (ЭПС). ППС включает наиболее известные и распространенные типы полистирола, включая пенополистирол и упаковочный наполнитель. ЭПС - это пенопласт с более высокой плотностью, обычно используется в строительстве. Некоторые виды полистирольных пластиков представляют собой сополимеры. Сам по себе гомополимерный полистирол довольно хрупок, но его можно сделать ударопрочным, если его комбинировать с другими материалами (такой материал известен как ударопрочный полистирол (УПС)).

Полистирол, как и другие пластики, начинается с перегонки углеводородного топлива на более легкие фракции, затем его получают в процессе полимеризации. Пенополистирол производится с использованием вспенивающих агентов, которые расширяют и заставляют пену затвердевать в таком состоянии. [5] Пенопласт - ячеистый пластик, материал, изготовленный из формованного предварительно вспененных ПС шариков, который имеет закрытую, заполненную воздухом ячеистую структуру.

Изделия из пенополистирола отличаются необычайной легкостью, и прочностью. В зависимости от области применения плотность варьируется от 10 кг/м³ до 35 кг/м³.
Изделия обладают отличной теплоизоляционной характеристикой. Фактически, многие его применения напрямую связаны с этим свойством, он используется в качестве изоляционного материала различных зданий или при упаковки хрупких товаров. Эта способность обусловлена самой структурой материала, которая по существу состоит из «захваченного» воздуха внутри структуры. Примерно 98% объема материала составляет воздух и только 2% - твердое вещество (полистирол), при этом «захваченный» внутри воздух является отличным теплоизолятором. Пенополистирол не гигроскопичен, в отличие от других материалов из сферы изоляции и упаковки. Даже при полном погружении материала в воду уровни поглощения минимальны и составляют от 1% до 4% по объему (испытание на погружение в воду 28 дней). [6]

Температурный диапазон, в котором этот материал можно безопасно использовать без нарушения его свойств, не имеет ограничений по нижнему пределу (за исключением изменения размеров при усадке). Что касается верхнего предела температуры использования, предел составляет около 100° C для кратковременных воздействий и около 80° C для непрерывных воздействий и с материалом, подвергающимся нагрузке 20 кПа. Ультрафиолетовое излучение - практически единственный важный фактор. Под длительным воздействием ультрафиолета поверхность пенополистирола становится желтоватой и хрупкой, поэтому дождь и ветер могут легко ее разрушить. Этих эффектов можно избежать с помощью простых мер виде покрытия плёнками или покраски.

В ходе изучения научно-технической и патентной литературы, выявлено, что материалы на основе полистирола являются часто и широко используемыми полимерами на сегодняшний день. Популярность вспененного материала на его основе обусловлена высокими теплоизоляционными характеристиками, структурой, простотой использования и дешевизной.

Список литературы:

Бек-Булатов А.И. Пенополистирол - история создания и долговечность // Construction materials. 2010. №3.

Бортников В.Г. Производство изделий из пластических масс: В3 т. Т. 2. Технология переработки пластичных масс. Казань: Дом печати 2002. 399с.

Березкин И.С., Грубник А.В. Проблемы переработки пластиковых отходов и теоретическое обоснование создания альтернативных технологий переработки пластика // Вестник Херсонского национального технического университета. 2016. №2 (57).

Пенополистирол и его место в строительстве // Construction materials. 2011. №3.

Каримов Э.Х., Каримов О.Х. Развитие полистирола: от открытия до производства // НефтеГазоХимия. 2019. №3-4.

Иванов Д.В., Ярцев В.П. Повышение физико-механических характеристик и долговечности пенополистирола // Вестник ТГТУ. 2011. №2.