Реферат: Технология производства и потребительские свойства полистирола ударопрочного

Досконально изучен процесс производства полистирола, механические, физические и другие свойства, которые он обретает путём введения некоторых примесей и различной обработки сырья.

В соответствии с нормативными документами на изучаемый продукт определены важнейшие параметры, которые должны соблюдаться в процессе работы с полистиролом начиная от производственного процесса и условий хранения и транспортирования, и заканчивая маркировкой готовой продукции.

2. Введение, историческая справка.

Полистирол - пластик, получаемый путем полимеризации стирола. Он прозрачен, лишен запаха, физиологически безвреден. Немодифицированный полистирол жесткий, но довольно хрупкий, по сравнению с другими листовыми пластиками, материал, причем под воздействием ультрафиолета желтеет и становится ломким, поэтому используется в основном в помещениях. Однако, при этом, полистирол разбить сложнее, чем обычное стекло.

Промышленность пластмасс зародилась на рубеже XX века. Легко полимеризующийся стирол и его стеклообразный твердый полимер сразу же привлекли внимание. Основы химии и техноло­гии производства полистирола заложили Остромысленский и Штау-дингер. Последний предложил цепной механизм образования макромолекул полистирола.

Первый патент на получение полистирола (способом термической спонтанной полимеризации в массе) был взят в Германии в 1911г. Там же в 1920 г. началось промышленное производство полимера. В 1936г. уже производилось 6000 т/год.

За пределами Германии рост производства полистирола долгое время сдерживался высокой ценой на мономер. Стимулом к бурному развитию послужило создание в США, во время второй мировой войны, крупнотоннажного производства бутадиен-стирольного каучукачто, естественно, привело к снижению цен на стирол. Разработка таких эффективных продуктов_; как пенополистирол, ударопрочные полимеры стирола, АБС-пластики, позволила полистирольным пластикам в целом занять третье место в мировом производстве пластмасс после полиэтилена и поливинилхлорида.

Ударопрочный полистирол и его модификации получили широкое применение в сфере бытовой техники и электроники (корпусные элементы бытовых приборов).

Широкое применение полистирола и пластиков на его основе базируется на его невысокой стоимости, простоте переработки и огромном ассортименте различных марок. Наиболее широкое применение (более 60% производства полистирольных пластиков) получили ударопрочные полистиролы, представляющие собой сополимеры стирола с бутадиеновым и бутадиен-стирольным каучуком.

3. 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.

● 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.

● 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.

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.

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.

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.

Таблица 1. Физические свойства полистирола.

Физические свойства	Обозначение	Единица измерения	Значение
Плотность	г/см3	1,05
Температура стеклования	Тст.	°С	93
Температура самовоспламенения	Тсв.	°С	440
Предел прочности при растяжении	Σраст.	МПа	40-50
Модуль упругости при изгибе	ГПа	3,2
Относительное удлинение	%	1,2-2
Теплопроводность	Вт(м∙К)	0,08-0,12
Теплостойкость по Мартенсу	°С	70
Твердость по Бринелю	МПа	140-200
Усадка при литье	%	0,4-0,8
Удельное электрическое сопротивление	ρv	Ом∙см	1015
Диэлектрическая проницаемость	ε	2,5-2,6
Нижний концентрационный предел воспламенения	КПВ	г/м3	25-27,5

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.

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