ударопрочный полистирол что это такое
Что из себя представляет ударопрочный полистирол
Листы полистирола – один из востребованных видов полимерной продукции, который используется в различных отраслях. Он имеет высокие технические и эксплуатационные характеристики, при этом недорого стоит.
Полистирол: что это за материал?
Это термопластичный полимер, имеющий линейную структуру. Его изготавливают путем полимеризации стирола – особой химической жидкости (винилбензола). Это одновременно жесткий и хрупкий полимер аморфной группы, имеющий высокую степень оптической светопрозрачности. Он отличается низкой плотностью, подвергается усадке при литьевой переработке.
Разновидности полистирола
Выделяют следующие виды материала:
Общего назначения – продукция с высокой степенью прозрачности, так как в нее не добавляют красителей. Она отличается небольшой упругостью;
Вспененный – при производстве используют метод нагревания пенообразователя, после чего сырье экструдируют в рулонный или листовой полистирол. Модель востребована при внешнем и внутреннем утеплении стен;
Ударопрочный – обладает повышенными прочностными характеристиками благодаря сополимеризации каучука с бутадиеном – ненасыщенным углеводородом;
Светорассеивающий – при производстве добавляют красители, благодаря чему внешне материал имитирует акриловое стекло.
Характеристики ударопрочного полистирола
Он выпускается в листах. Они имеют матовую или глянцевую поверхность. Глянцевый слой получают путем соэкструзии со стандартным материалом.
К основным характеристикам полистирола относят:
Продукция выпускается в соответствии с ГОСТом 15820, отвечает техническим нормам и правилам пожарной безопасности.
Получить возможность узнать подробнее о данном материале на сайте m8plast.by, а также приобрести его по доступной цене Вы можете здесь: https://m8plast.by/catalog/polistirol-udaroprochnyy/
К другим свойствам полистирола относят:
Плотность полистирола ударопрочного составляет около 1060 кг/куб.м.
Преимущества ударопрочного полистирола
К основным достоинствам причисляют:
Полистирол HIPS отличается увеличенными ударопрочными возможностями. Термопластичный полимер изготавливают путем полимеризации основного вещества с искусственным каучуком, частицы которого поддаются дисперсии в матрице.
Применение полистирола
Материал сочетает такие качества, как легкость и прочность, что делает его востребованным в разных областях.
Основные области применения:
Синтетический материал ударопрочный полистирол
Ударопрочный полистирол получил широкое распространение благодаря низкой стоимости исходного продукта и свойствам, позволяющим применять его в различных отраслях промышленности.
Основным недостатком данного материала является горючесть и растворимость в большинстве ароматических углеводородов. Горение полистирола сопровождается повышенным выделением копоти и вредных для здоровья веществ. Плавление полистирола происходит при температуре от 1600С. Полистирол легко растворяется в любых растворителях, бензине, дихлорэтане, но нерастворим в воде.
Ударопрочный полистирол является непрозрачным бесцветным материалом, который окрашивается в различные цвета при производстве. Основные свойства полистирола:
Благодаря этим свойствам ударопрочный полистирол применяется: в электрической промышленности для изготовления изоляторов и диэлектрических изделий; пищевой промышленности для изготовления контейнеров для пищевых продуктов и одноразовой посуды; медицинской промышленности для одноразовых инструментов; в строительстве для изготовления душевых кабин и ванн. Самое широкое распространение ударопрочный полистирол получил в рекламной сфере при изготовлении рекламных конструкций.
Производство ударопрочного полистирола
В промышленности ударопрочный полистирол получают путем радикальной сополимеризации стирола с помощью блочного способа непрерывного производства.
Основные исходные материалы:
В стирол добавляется мелкодисперсный каучук и помещается в ротационную установку. Массовая доля каучука составляет 7%. При температуре 60-700С в ротационной установке формируется раствор каучука на протяжении 20 часов. В получившийся каучуковый раствор добавляются различные добавки (пластификатор, регулятор, инициатор, стабилизатор), затем раствор подогревается и отправляется на полимеризацию.
Полимеризация происходит путем добавления раствора каучука в стирол при температуре 900С в реакторе. При достижении содержания раствора в стироле 25-30% производят перемешивание полимерного вещества в течении 4-5 часов. Затем получившееся полимерное вещество поступает в автоклавную установку, в которую предварительно загружают жидкое вещество-стабилизатор.
При работающей ротационной машине реактора полимерную массу подают в автоклав, где при постоянном повышении температуры до 1300С образуется суспензионная смесь на протяжении 9-10 часов. Получившуюся суспензию пропускают через сито, отделяющее образовавшуюся корку от суспензии. Затем производится разбавление суспензии деминерализованной водой, после чего из получившегося раствора с помощью центрифуги выделяют твердую фракцию, являющуюся гранулированным ударопрочным полистиролом, который сушится и упаковывается.
Изготовление листового ударопрочного полистирола
Ударопрочный полистирол листовой производится в виде листов стандартных размеров различной толщины экструзионным методом. Исходным материалом является гранулированный полистирол, красящее вещество и добавки для получения необходимых свойств. Данные вещества смешиваются в дозаторе и подаются в экструдер. Экструзионная машина расплавляет полученную смесь при температуре 1850С и выдавливает через калиброванное отверстие, образуя лист необходимой толщины и ширины. Полученный лист захватывается ленточным конвейером, на котором он охлаждается воздушным способом.
После охлаждения материала до температуры 1500С лента ударопрочного полистирола направляется на нанесение полиэтиленовой защитной пленки. Проходя через систему роликов, пленка наносится на обе стороны материала. Она защищает поверхность полистирола от механических повреждений во время транспортировки и монтажа. По завершении процесса нанесения защитного покрытия полистирол режется по длине с помощью циркулярного отрезного круга.
Применение ударопрочного полистирола
Изготовление изделий из листового полистирола производится методом вакуумоформирования или термоформирования.
При вакуумоформировании лист необходимого размера помещается в формовочную машину. Здесь производится двухстороннее нагревание листа до температуры размягчения материала – около 1600С. Затем нагревательные поверхности отводятся и снизу подводится матрица, к которой с помощью вакуумирования прилегает лист ударопрочного полистирола. При термоформировании материал нагревается почти до температуры плавления и методом штамповки получают необходимую форму изделия.
Ударопрочный Модифицированный Полистирол (УПМ)
Ударопрочный полистирол модифицированный (HIPS) – продукт сополимеризации стирола с каучуком. Такой материал наделен более высокой ударной вязкостью в сравнении с обычным полистиролом и способен выдерживать всевозможные ударные нагрузки без разрушения.
Обычный ПС (полистирол) не обладает достаточной механической прочностью, к тому же он хрупок, что не позволяет перерабатывать его в листы для крупных изделий.
Характеристики и химические свойства ударопрочного полистирола
К отличительным особенностям материала следует отнести следующее:
устойчивость к разрывам;
легкость в обработке.
Что касается химических свойств ударопрочного полистирола, отмечают его растворимость в ароматических и хлорированных углеводородах. Также он устойчив к действию растворов солей, а вот минеральные и растительные масла оказывают на него незначительное воздействие. Под действием нефтепродуктов (бензина и керосина), высших спиртов, этилового спирта и эфирных масел ухудшаются физико-химические свойства УПМ.
Методы получения ударопрочного полистирола
Теперь обратимся к вопросу о технологическом процессе производства ударопрочного полистирола. Так, рассматриваемый материал получают методом непрерывной привитой полимеризации в массе. В качестве исходного сырья применяется раствор синтетического бутадиен-стирольного каучука в стироле. Инициаторами в данном процессе выступают пероксиды дикумила и трет-бутила.
Технологический процесс производства УПМ включает в себя следующие стадии: растворение каучука в стироле, форполимеризация (получение продукта предварительной полимеризации раствора каучука в стироле в блоке до конверсии 25 – 40%), окончательная полимеризация, охлаждение и далее – грануляция полистирола.
2 – аппарат для растворения каучука;
3 – промежуточная емкость;
4, 5 – форполимеризаторы I,II ступени;
8 – полимеризатор колонного типа;
9, 10 – центробежные насосы.
Отметим, что форполимеризация происходит, как правило, в двух последовательно соединенных реакторах. В форполимеризатор 4 первой ступени поступает раствор каучука с добавками. Далее раствор полимера непрерывно подается в форполимеризатор 5 второй ступени, где полимеризация продолжается при 180°C в течение около 5 – 6 часов до степени конверсии 0,8. Завершающая полимеризация происходит в аппарате 8 колонного типа с вакуум-камерой. После окончания полимеризации расплав полимера непрерывно подается на охлаждение и последующую грануляцию.
Отметим, что данный способ получения полимера – не единственный, из чего следует вариативность марок ударопрочного полистирола. По назначению и получению выделяют УПМ-703, УПМ-612Л, УПМ-508, УПМ-503, УПМ-3Л, УПС-1104, УПС-804, УПС-801, УПС-704Л, УПС-604С, УПС-505, УПК-303, УПС-10025, УПС-803Э.
Такие марки полистирола как УПС получают, как правило, блочно-суспензионным и УПК – методом компаундирования или механохимическим.
Получение УПМ мы уже рассмотрели, теперь кратко рассмотрим получение УПС и УПК.
Суспензионный и механохимический методы получения ударопрочного полистирола
Получение ударопрочного полистирола суспензионным методом осуществляется по полунепрерывной схеме и включает в себя такие стадии как: растворение каучука в стироле, форполимеризацию до 25 – 30%-ной конверсии с перемешиванием, суспензионную полимеризацию (периодические стадии), промывку, отжим, сушку, смешение с всевозможного рода красителями, стабилизаторами и прочими добавками, экструзию, грануляцию и упаковку (непрерывные стадии).
При механохимическом методе получения полистирол смешивается в каучуком в смесителях, в двухшнековых экструдерах с зоной механического смешения или в одношнековых экструдерах типа «Бусс». Полистирол, который получается данным образом, имеет пониженную ударную прочность, термо- и светостабильность, что значительно ограничивает его области применения.
Рассмотрим в таблице ниже физико-механические и теплофизические свойства ударопрочного полистирола.
Полистирол – характеристики, свойства, область применения
Листовой полистирол (polystyrene) – одна из разновидностей термопластичных полимеров, образуемая путем полимеризации мономера стирола. Продукт относится к практичному и легкому пластику, используемому в строительстве, медицине, промышленной и сельскохозяйственной сфере. На сегодня он почти не имеет аналогов. Родственные ему материалы обладают более высокой ценой и худшими эксплуатационными характеристиками, поэтому изделия из полистирола еще долго будут востребованы на рынке.
Что это за материал?
В основе материала лежит бесцветная жидкость винилбензол, которая после прохождения полимеризации преобразуется в твердое стеклоподобное вещество с высокой степенью пропускания света. Производство продукта осуществляется несколькими способами:
В рамках производственного процесса происходит образование прозрачных гранул, которые перерабатывают в лист полистирола посредством литья или экструзионным методом. Получаемый продукт имеет малую плотность и может пропускать до 90 % солнечных лучей.
Виды материала
В зависимости от способа изготовления и структурных особенностей материал может быть общего назначения (ПС), ударопрочным (УПМ) и экструдированным (вспененным).
Общего назначения
Обычный полистирол ГОСТ 20282-86 похож на акриловое стекло. Он отличается повышенной хрупкостью, но имеет хорошие диэлектрические свойства, устойчивость к кислотам и щелочам. Изготовление пластиковых гранул осуществляется блочным или суспензионным методом. В дальнейшем стеклоподобное вещество принято экструдировать в листовой материал следующих видов:
Ударопрочный
Данный тип материала производят путем полимеризации винилбензола с добавлением бутадиенового каучука. Ударопрочный полистирол характеризуется мягкоплавкостью, простотой в механической обработке и экологической чистотой. Степень его прочности зависит от объема добавляемого каучука. Так, содержание добавок в сверхударопрочном продукте составляет 10–15 %, а в материале средней прочности – не более 4,5 %.
В связи с каучуковой фазой полимер обладает низким уровнем светопропускания. Как правило, он представляет собой полистирол листовой черный глянцевый или матовые листы в различном цветовом исполнении. По твердости и диэлектрическим параметрам ударопрочный пластик имеет одинаковые значения с материалом общего назначения.
Экструдированный
Экструдированный ПС – это продукт с пористой закрытой структурой, которая значительно повышает его плотность. Изготовление термопласта осуществляется посредством нагревания гранул с пенообразованием и последующей экструзией в полистирол прозрачный листовой или рулонный. Сфера применения этого вида пластмассы охватывает теплоизоляцию фундаментов в гражданских и промышленных сооружениях, утепление полов, кровли, внутренних и наружных стен.
Близкими к вспененному продукту являются пенопласт и пенополистирол. Однако рассматриваемый полимер имеет более высокую плотность, отличается хорошей степенью светопропускания (до 90 %) и стойкостью к агрессивной среде. Экструдированный материал полистирол можно использовать в местах с повышенным уровнем влажности, поскольку он влагоустойчив и невосприимчив к грибкам.
Технические характеристики
Во многих сферах хозяйствования полистирольные листы служат отличным заменителем стекла. Будучи эффективным светорассеивателем, они могут использоваться в изготовлении декоративной подсветки или для остекления парников и теплиц. Но прежде, чем купить полистирол, характеристики и описание этого материала следует рассмотреть в первую очередь.
Физические и химические свойства
Многие свойства полимера зависят от его молекулярной массы, способа получения и других факторов. Чем выше низкомолекулярная фракция гранул, тем ниже температура размягчения и прочность полистирола. В целом полимер общего назначения имеет следующие характеристики:
Габариты тех или иных разновидностей материала могут существенно различаться, поэтому выбирая полистирол, размер листа лучше уточнять у производителя. В частности, компания «Полигаль Восток» реализует гладкий плазгаль в Москве в размерах 2050х3050 мм, рифленый – 1200х1800 мм.
Пожароопасные свойства
Значение кислородного индекса ПС составляет 17–19 %, а это значит, что негорючесть – не самая сильная его сторона. Продукт является сгораемым материалом, не теряющим своих горючих качеств даже в составе железобетонного каркаса. Если при строительстве используется полистирол, характеристики и свойства листов часто привлекают внимание пожарных служб. Поэтому при реализации продукции производители придерживаются открытой позиции и уведомляют покупателей о повышенной пожарной опасности предлагаемого товара.
Вместе с тем, полимер не склонен к самовозгоранию. Его воспламенение может происходить только при контакте с открытым огнем, но при этом он способен выделять токсичные газы. Стоит отметить, что в последние годы многие производители стремятся улучшить пожаробезопасность материала и создают негорючий полистирол, используя в этих целях различные добавки (агенты антипирена) и дымопоглощающие компоненты.
Область применения
Благодаря прочностным и светопропускающим характеристикам, материал находит обширное применение в быту и хозяйственной сфере:
Методы обработки
Если возникла необходимость обработать полистирол, свойства этого пластика необходимо изучить с особым вниманием. Несмотря на высокую прочность, при сгибании он может резко сломаться, поэтому при сверлении под листы подкладывают деревянный брусок. Разрезание материала производится ручным инструментом или дисковой пилой. Если разрезается полистирол, толщина которого менее 2 мм, можно использовать лобзик.
Для формовки листов применяют вакуумный способ или метод нагнетания воздуха под давлением. Если планируется создание специальных покрытий, изделия подвергают металлизации или оклеивают зеркальной пленкой. Также существует возможность нанесения на полистирол прозрачный красок или печати, что особенно актуально при изготовлении рекламных конструкций.
Преимущества
По своим свойствам и эксплуатационным параметрам материал успешно конкурирует со многими другими видами термопластов. Он обладает высокой химической стойкостью и не реагирует на контакт со спиртсодержащими веществами или разбавленными кислотами. Однако нужно учитывать, что на полистирол пластик не лучшим образом воздействуют технические масла и органические растворители.
Материал отличается простотой в обработке. Он легко поддается сверлению, фрезерованию, распиливанию и другим необходимым работам. Если необходимо склеить полистирол, вес 1м2 и небольшая толщина позволяют сделать это без особых усилий. Его можно соединять при помощи полимерных составов или сваривать некоторыми видами сварки (термосваркой, ультразвуком).
Среди других преимуществ отметим:
В завершение нужно отметить, что полистирольные листы – это недорогой материал, который обходится гораздо дешевле многих своих аналогов. Разнообразные цвета и размеры полистирола позволяют покупателям подобрать приемлемый вариант, обеспечив существенную экономию средств на производственных или строительных работах.
Полистирол: виды, свойства и характеристики
Полистирол – это термопластичный полимер с линейной структурой, являющийся продуктом полимеризации стирола. Физические и химические характеристики, а также эксплуатационные свойства зависят от способа получения, молекулярной массы, полидисперсности и других факторов. Его перерабатывают литьем под давлением и экструзией при высоких температурах.
Сфера его применения достаточно широка. Полимер используют в гражданской и военной промышленности, машиностроении, электротехнике, строительстве, приборостроении, медицине, пищевой промышленности, для внешней и внутренней декоративной отделки помещений, а также для изготовления различных бытовых предметов. Его достоинства заключаются в следующем:
Среди существенных недостатков можно выделить горючесть, плохую износостойкость, повышенную хрупкость, низкую рабочую температуру.
Для повышения физических характеристик и улучшения эксплуатационных свойств его смешивают с другими полимерами.
Содержание:
Методы получения
Существует несколько методов производства полистирола. Некоторые из них получили широкое распространение и используются по сей день, другие применяют лишь в редких случаях. Выделяют три основных способа его создания: эмульсионный, суспензионный, блочный или получаемый в массе.
Эмульсионный способ в силу ряда причин не получил такого распространения, как два другие. Он основан на полимеризации стирола в щелочном растворе при 85 – 95 градусов по Цельсию. Для получения готового продукта используются стирол, вода, эмульгатор и инициатор полимеризации. Данный метод позволяет получать полимер с большой молекулярной массой.
Суспензионный способ на сегодняшний день уже устарел, но до сих пор его используют в производстве пенополистирола, также его применяют для получения сополимеров. Полимеризация стирола происходит при постепенном повышении температурных показателей под давлением. В ходе производственного процесса получают суспензию, из которой путем центрифугирования уже получают готовое продукт. Далее он подвергается промывке и сушке.
Блочный или получаемый в массе метод является самым современным и применяется на большинстве химических заводов. Его преимущества – получение на выходе продукции высокого качества, безотходность, высокая эффективность. На промышленных предприятиях используют две схемы: полной и неполной конверсии. Процесс происходит в несколько этапов с постепенным повышением температуры.
Виды полистирола
Благодаря смешению полистирола с другими полимерами и сополимерами стирола, удается получить материалы, обладающие превосходной теплостойкостью и ударной прочностью. Наибольшее промышленное значение имеют блок-сополимеры и привитые сополимеры, а также статистические сополимеры. Выделяют три основных вида промышленного полистирола: общего назначения, ударопрочный и экструдированный.
Полистирол общего назначения
Полистирол общего назначения – прозрачный материал, отличающийся жесткостью и хрупкостью. Имеет следующие маркировки: PS, PS-GP, GPPS, Сrystal PS и XPS. Производится согласно ГОСТа 20282-86 с помощью суспензионного и блочного метода, предназначен для изготовления изделий различными методами термоформования.
Получаемый материал устойчив к воде, кислотам и щелочам, отличается низкой устойчивостью к различным растворителям и техническим маслам. Кроме того, имеет следующие физико-химические свойства:
Он в основном используется для производства бытовых изделий, тары и пищевой упаковки, а также детских игрушек. Применяется в светотехнике, при изготовлении щитов наружной рекламы, для декоративных и отделочных строительных работ.
Ударопрочный полистирол
Ударопрочный полистирол является продуктом сополимеризации стирола с бутадиеновым и бутадиен-стирольным каучуком. Его свойства во многом зависят от объема каучуковой фазы. Методы переработки – литье под давлением при высоких температурах и экструзия листа с вакуум- или пневмоформованием.
Соотношение стирола и каучука определяют эксплуатационные характеристики пластика. Выделяют следующие виды ударопрочного полистирола:
Ударопрочный пластик имеет схожие значения с полистиролом общего назначения по теплостойкости, твердости, диэлектрическим свойствам. Его используют в приборостроении, изготовлении мебели, производстве бытовой техники, осветительных приборов, посуды и игрушек. Широта применения объясняется не только его высокими эксплуатационными свойствами, но и низкой ценой. В настоящее время он является одним из самых дешевых пластиков.
Экструдированный полистирол
Экструдированный полистирол изготавливается из полимеризированного стирола методом экструзии. Несмотря на то, что он был изобретен еще в первой половине XX века, ему до сих пор нет аналогов, которые бы превосходили его по эксплуатационным свойствам и доступности. Он является универсальным утеплителем. Его используют для теплоизоляции в промышленном и гражданском строительстве, а также при производстве холодильного оборудования, звукоизоляции спортивных и ледовых арен.
Этот универсальный синтетический материал обладает уникальными эксплуатационными свойствами:
Материал хорошо поддается обработке, прост в монтаже, что немаловажно при любых строительных работах. Он абсолютно нетоксичен, что позволяет применять как его для наружной, так и для внутренней отделки жилых помещений.
Недостатком является его высокая горючесть, ему присвоен класс Г4, однако он имеет способность к самозатуханию.
Отличается доступной ценой, которая варьируется в зависимости от производителя, размеров и плотности плит.
Сфера применения
Бытовая сфера. Полимер не имеет запаха и может контактировать с пищей без вреда для здоровья человека. Именно благодаря высокой экологичности и безопасности, он используется для изготовления большого количества бытовых мелочей: одноразовая посуда, упаковка и тара, детские игрушки, предметы интерьера, канцтовары.
Строительство. Материал широко применяется в строительстве для теплоизоляции, при производстве сэндвич панелей, как декоративный и отделочный материал. Из него изготавливают потолочную плитку, звукопоглощающие элементы, клеевую основу и многое другое. Кроме того, его часто используют в дорожном строительстве, возведении промышленных зданий и сооружений.
Медицина. Пластик применяется при изготовлении различного медицинского инвентаря и инструментария. В частности, в производстве систем переливания крови, одноразовых инструментов, расходных материалов, чашек Петри.
Электротехника и бытовая электроника. Хорошие диэлектрические свойства полистирола нашли применение в производстве антенн, кабелей, тонких ориентированных конденсаторных пленок. Он также применяется при изготовлении корпусов бытовой техники, холодильных установок.
Промышленность. В гражданской промышленности его используют для возведения различных конструкций, агрегатов, турбин, зданий и сооружений. Его также применяют и в военной промышленности для производства напалма и некоторых взрывчатых веществ.
Полистирол является высокотехнологичным и недорогим материалом с превосходными теплоизоляционными и звукоизоляционными свойствами. Экологическая безопасность и доступность обуславливают его широкое применение в самых разных сферах человеческой жизни. В настоящий момент полимер не имеет аналогов, которые смогли бы его заменить. Близкие к полистиролу материалы либо имеют худшие эксплуатационные свойства, либо отличаются более высокой ценой. По всей видимости, он еще долгие годы будет оставаться востребованным как на российском, так и на мировом рынке.