XV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2023

Описание полистирола. Его свойства

Ударопрочный полистирол – это модифицированный полистирол - продукт сополимеризации стирола с каучуком (чаще всего бутадиеном) – материал, значительно превосходящий по ударопрочности стандартный полистирол. Это также может быть смесь полистирола общего назначения с ударопрочными сополимерами стирола [1].

Ударопрочность полистирола повышается в несколько раз, и из достаточно хрупкого материала полистирол превращается в материал повышенной ударопрочности, который оставляет далеко позади себя не только стандартный полистирол, но и оргстекло, САН и ПВХ. Ударовязкость модифицированного полистирола от 30 до 70 кДж/кв.м.

Материал теряет свою кристальную прозрачность.

Существенно (для некоторых применений это важно) снижаются электроизоляционные свойства, несущественно - прочность на растяжение и теплостойкость (материал рекомендуется применять до + 70°С).

Значительно улучшается его термоформуемость – и из материала, малопригодного для формовки, он превращается в пластик, идеально подходящий для всех существующих видов термоформования. Ударопрочный полистирол формуется значительно легче, чем поликарбонат, ПВХ и оргстекло и обеспечивает высокое качество отформованных изделий (в том числе со сложным рельефом и глубокой вытяжкой). Причем, благодаря высокой влагостойкости, термоформование листов, в отличие от оргстекла, поликарбоната и ПВХ, как правило, не требует предварительной сушки [1].

Повышается стойкость материала к образованию трещин под влиянием наружной среды.

Материал обладает повышенной морозостойкостью, хорошей химической стойкостью.

Недостаток ударопрочного полистирола – неблагодарное отношение к солнцу. Под влиянием ультрафиолетового излучения он постепенно и равномерно теряет интенсивность цвета. На протяжении многих лет европейские производители полистирола пытаются устранить этот недостаток. Создаются материалы с повышенной УФ-стойкостью, предназначенные специально для производства наружной рекламы, и сегодня в этих попытках есть определенный прогресс. На рынке появляются листы с УФ-защитой [2].

По качеству поверхности ударопрочный полистирол может быть матовым, глянцевым и тисненым. Листы с гладкой матовой поверхностью с обеих сторон – это «матовый» полистирол. Одна сторона листа может быть глянцевой (это обеспечивается рядом методов, наиболее распространенный из которых – соэкструзия с полистиролом общего назначения). В этом случае материал называется «глянцевый». И, наконец, одна сторона листа может иметь тиснение. Тисненым может быть и матовый, и глянцевый полистирол [2].

Большой популярностью пользуется светорассеивающий полистирол – белый «опал» с коэффициентом светопропускания около 25%. Внешне эта разновидность полистирола выглядит как белое акриловое стекло (в готовом изделии «на глаз» их отличить невозможно) и служит альтернативой этому материалу при производстве любых изделий с внутренней подсветкой и, в первую очередь, световой рекламы. От акрилового стекла материал выгодно отличается легкостью обработки и более высокой ударопрочностью.

Ударопрочный полистирол – универсальный материал, он отличается не только великолепным внешним видом всех его многочисленных разновидностей, замечательными механическими свойствами, легкостью механической обработки и термоформования, возможностью холодного и горячего сгибания, склеивания и нанесения пленочной аппликации, но и является идеальным материалом для нанесения изображений методом шелкографии [3].

Полистирол имеет большое значение среди современных видов конструкционных пластмасс. Хотя в настоящее время удельный вес полистирола в объеме производства синтетических смол и пластмасс составляет менее 6%, но области применения этого вида полимера, обусловленные широким спектром физико-механических свойств, охватывают все сферы промышленности, начиная от производства товаров народного потребления и заканчивая автомобильной промышленностью и строительством.

По физическим свойствам полистирол представляет собой термопластичный полимер линейного строения. Аморфный, бесцветный, прозрачный, хрупкий продукт. Не токсичен. Для полистирола характерны легкость переработки, склеиваемость, хорошая окрашиваемость в массе и очень хорошие диэлектрические свойства [3].

Полистирол легко растворим в собственном мономере, ароматических углеводородах, сложных эфирах, ацетоне. Не растворяется в низших спиртах, алифатических углеводородах, фенолах, простых эфирах. Полимер обладает низким влагопоглощением, устойчив к радиоактивному излучению, к кислотам и щелочам, однако разрушается под действием концентрированной азотной кислоты и ледяной уксусной. На воздухе при УФ облучении полистирол подвергается старению: появляются желтизна и микротрещины, происходит помутнение, увеличивается хрупкость. Термодеструкция начинается при 200 °С и сопровождается выделением мономера. Недостатки полистирола – его хрупкость и низкая теплостойкость. При температурах выше 60°С снижается формоустойчивость.

Для получения материалов, обладающих более высокой теплостойкостью и ударной прочностью, чем полистирол, используют его смеси с другими полимерами и сополимеры стирола. Наибольшее промышленное значение имеют блок- и привитые сополимеры, а также статистические сополимеры стирола с акрилонитрилом, акрилатами и метакрилатами, α-метилстиролом и малеиновым ангидридом [4].

Полистирол обладает средней газопроницаемостью, но высокой паропроницаемостью. Паропропускание быстро понижается при отрицательных температурах, что позволяет использовать полистирол для упаковки продуктов при низких температурах.

Полистирол имеет отличные электрофизические свойства – низкие диэлектрические потери, высокую электрическую прочность, высокое объемное сопротивление. Химически он стоек к сильным кислотам и щелочам, нерастворим в углеводородах алифатического ряда и слабых спиртах; растворим в ароматических углеводородах, высших спиртах, сложных эфирах и хлорированных углеводородах. Из ориентированной ПС пленки можно получать термоформованием очень сложные изделия.

Свойства ударопрочного полистирола: легок в обработке; легко режется; прочный; стойкий к высоким температурам; легкость; гибкость; влагостойкость; химическая стойкость к кислотам и щелочам; повышенная ударопрочность; морозостойкость до – 40С; отличная формуемость.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Колесов С.В. Совершенствование процесса получения ударопрочного полистирола // Вестник Башкирского университета. – 2009. – Т. 14. – №3(I). – с. 1125-1132;

Полистирол. Физико-химические основы получения и переработки / Под ред. А. Я. Малкин и др. – М.: Химия, 1975. – 288 с.;

Садовский В.В., Самойлов М.В. Производственные технологии. Учебник. – Минск, 2008. – 386 с.;

ГОСТ 28250-89 Межгосударственный стандарт. Полистирол ударопрочный. Технические условия. Москва, 2007.