Polistyren

Polistyren - poliwinylobenzen, PS - termoplastyczny polimer styrenu [I. Duda 1994, s. 124], amorficzny, przezroczysty, dobrze rozpuszczalny w węglowodorach aromatycznych i chlorowanych, o d=1,05 g/cm3 i dobrych właściwościach dielektrycznych [T.M. Krygowski 2004, s. 324]. Jest odporny na działanie alkaliów, alkoholi, olejów, wody [I. Duda 1994, s. 124], roztworów soli i kwasów z wyjątkiem stężonych kwasów: azotowego (V), octowego i siarkowego (VI). Jest tworzywem wytrzymałym termicznie, depolimeryzacja termiczna przebiega dopiero powyżej 300 °C [T.M. Krygowski 2004, s. 324]. Wyroby z niego mogą być używane w zakresie temperatur od - 40 do +75 °C (233-348 K) [W. Nalepa 1986, s. 270]. Wadami polistyrenu są jego palność i kruchość [T.M. Krygowski 2004, s 324]. Surowcami wyjściowymi do jego produkcji jest benzen i etylen, z których otrzymuje się etylobenzen, a po jego odwodornieniu styren [W. Nalepa 1986, s. 270]. Proces polimeryzacji można realizować różnymi metodami: w masie, w suspensji, w emulsji lub w roztworze. Szczegółowe warunki i parametry procesu polimeryzacji zależą od zastosowanej metody. Stopień polimeryzacji styrenu, w zależności od zastosowanej metody jego otrzymywania wynosi zwykle n=500-2000. Najlepszy jakościowo polimer, o dużej masie cząsteczkowej, zapewnia metoda polimeryzacji w suspensji [I. Hyla 2000, s. 92]. PS jest jednym z najczęściej stosowanych tworzyw wielkocząsteczkowych, ponieważ obok dobrych właściwości mechanicznych, cechuje go łatwość formowania i niska cena, a wyroby posiadają doskonałe właściwości dielektryczne, optyczne i piękny wygląd [M. Dziewońska 1995, s. 82].

• Polistyren niemodyfikowany nosi nazwę polistyrenu niskoudarowego lub standardowego (polistyren S). Produkuje się go w kilku odmianach różniących się wytrzymałością mechaniczną i odpornością termiczną. Wyrabia się z niego, zazwyczaj metodą wtrysku, artykuły gospodarstwa domowego, zabawki, galanterię łazienkową, opakowaniową, płytki ścienne, artykuły techniczne i budowlane nie narażone na uderzenia, a także artykuły elektrotechniczne [W. Nalepa 1986, s. 270]. Jest polimerem bezpostaciowym, bezbarwnym, przezroczystym (przepuszcza ok. 90% światła widzialnego), o bardzo małej gęstości. Należy do najlepszych dielektryków, daje się łatwo barwić. Jego odporność chemiczna jest bardzo duża. Niestety rozpuszcza się w większości rozpuszczalników organicznych, ma małą odporność cieplną (do 384 K, 75 C), małą odporność powierzchniową, jest twardy i kruchy [M. Dziewońska 1995, s. 82-83].

W celu poprawienia udarności polistyren miesza się z elastomerami zawierającymi butadien, co prowadzi do otrzymania tzw. polistyrenu wysokoudarowego lub styren poddaje się kopolimeryzacji [I. Duda 1994, s. 125].

• Polistyren wysokoudarowy uzyskuje się na drodze mechanicznego wymieszania polistyrenu z kauczukiem butadienowym (polistyren K) lub na drodze szczepienia butadienem (polistyren G). Polistyren K jest produkowany w kilku odmianach, których właściwości zależą od procentowej zawartości butadienu i stopnia wymieszania składników [W. Nalepa 1986, s. 270-271]. Nie jest przezroczysty, wykazuje zwiększoną udarność, ma dobre właściwości mechaniczne. Produkuje się z niego elementy maszyn, samochodów, obudowy sprzętu gospodarstwa domowego, artykuły elektrotechniczne [M. Dziewońska 1995, s. 83]. Podobne zastosowanie znalazł polistyren G, którego udarność jest dwu - do trzykrotnie większa niż polistyrenu K [W. Nalepa 1986, s. 271].
• Kopolimer SAN, otrzymywany metodą polimeryzacji suspensyjnej styrenu z akrylonitrylem charakteryzuje lepsza - w stosunku do polistyrenu S - odporność chemiczna, odporność na korozję naprężeniową, duża twardość i przezroczystość [W. Nalepa 1986, s. 271]. Wytwarza się z niego elementy dla przemysłu maszynowego, elektrotechniki i gospodarstwa domowego [M. Dziewońska 1995, s. 83].
• Kopolimery ABS, czyli kopolimery akrylonitrylu, butadienu i styrenu, produkowane są w kilku odmianach (np. kopolimer szczepiony na polibutadien). Różnią się strukturą, techniką wytwarzania i właściwościami. Butadien zwiększa elastyczność i udarność, akrylonitryl - odporność cieplną i chemiczną, a styren wpływ na sztywność i twardość. W handlu występują w postaci granulatu, rur, prętów, w dowolnych kolorach. Stanowią tworzywa o najlepszych właściwościach użytkowych w grupie polimerów styrenowych. Z ABS wytwarza się np. elementy wyposażenia samochodów, obudowy i elementy elektrycznego sprzętu domowego, radiowego i telewizyjnego, płyty kompaktowe, części maszyn do pisania i liczenia, meble, zabawki, skrzynki opakowaniowe, różne elementy budowlane (ścianki działowe, stolarka mieszkaniowa), rury do zimnej wody i gazu [M. Dziewońska 1995, s. 83].
• Kopolimer MBS, otrzymywany w procesie kopolimeryzacji styrenu z kauczukiem i metakrylanem metylowym, charakteryzuje bardzo duża przezroczystość i podwyższona udarność. Wyrabia się z niego szyby aparatów elektrycznych i pomiarowych, szyby oświetleniowe itp [W. Nalepa 1986, s. 271].
• Polistyren spieniony (PS-E), nazywany również polistyrenem piankowym lub styropianem, jest znaną, szeroko stosowaną modyfikacją PS zwykłego. Ma strukturę mikroporowarą i bardzo małą gęstość (15-40 kg m-3) oraz niski współczynnik przewodności cieplnej. Ze względu na dobre właściwości użytkowe i niską cenę ma szerokie zastosowanie w technice. Spienianie przeprowadza się przy użyciu związków chemicznych zwanych poroferami, które w temperaturze wyższej od temperatury mięknięcia polimeru ulegają rozkładowy z wydzieleniem gazu, powodującego spienienie tworzywa. Powstają w ten sposób lekkie bloki, wykorzystywane do izolacji cieplnej, akustycznej, w przemyśle chłodniczym, okrętowym, lotniczym, w budownictwie (ogromne oszczędności energii cieplnej) oraz służące jako materiał dekoracyjny. Można go również otrzymać w postaci bardzo lekkich kuleczek o rozmiarach ziaren grochu, które same lub sprasowane w formach służą jako opakowanie przeciwwstrząsowe, zabezpieczające różne wyroby przed uszkodzeniem, używane są także do podnoszenia zatopionych wraków [M. Dziewońska 1995, s. 83-84].

Patrz też:

• Poliuretan
• Poliamidy
• Polipropylen

TL;DR

Artykuł opisuje właściwości i zastosowanie polistyrenu. Polistyren jest termoplastycznym polimerem styrenu, który jest przezroczysty, łatwo rozpuszczalny w niektórych rozpuszczalnikach, odporny na działanie wielu substancji, ale pali się i jest kruchy. Może być stosowany w różnych temperaturach i ma doskonałe właściwości dielektryczne. Istnieją różne odmiany polistyrenu, takie jak polistyren niskoudarowy, polistyren wysokoudarowy, kopolimery SAN, ABS i MBS oraz polistyren spieniony. Każda odmiana ma inne właściwości i zastosowanie. Polistyren spieniony jest szeroko stosowany jako materiał izolacyjny, dekoracyjny i opakowaniowy.

Polistyren — artykuły polecane

Poliwęglany — Flotacja — Celuloid — Polipropylen — Polietylen — Poli (metakrylan metylu) — Guma arabska — Paliwa alternatywne — Okowita

Bibliografia

• Duda I. (red.) (1995), Słownik pojęć towaroznawczych, Wydawnictwo Akademii Ekonomicznej w Krakowie, Kraków
• Dziewońska M. (1995), Związki wielkocząsteczkowe – polimery, Wydawnictwo Akademii Ekonomicznej w Krakowie, Kraków
• Hyla I. (2000), Tworzywa sztuczne, Własności - przetwórstwo - zastosowanie, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice
• Krygowski T. (2004), Słownik Szkolny WSiP. Chemia, Wydawnictwo Szkolne i Pedagogiczne, Warszawa
• Nalepa W. (red.) (1986), Towaroznawstwo. Artykuły przemysłowe, Państwowe Wydawnictwo Ekonomiczne, Warszawa

Autor: Kopeć Magdalena