Применение полимеров непредельных и ароматических углеводородов в строительной индустрии (полистирол)

Полистирол  общего назначения:

Материал используется в  основном для внутреннего остекления, служит экономичной альтернативой  оргстеклу.

Основные преимущества: влагоустойчивы, долговечны легкость в обработке, обладают великолепной оптической прозрачностью - 94 %, имеют хорошую гладкую поверхность, имеют низкую плотность, устойчивы  к химическим воздействиям, обладают высокой жесткостью.

Экструдированный полистирол изготовляется в виде прозрачных, молочных, дымчатых, цветных листов. Изготавливаются антибликовые и декоративные листы с разнообразной фактурой. По специальному заказу листы полистирола могут производиться без УФ - стабилизации. Такие листы можно использовать в контакте с пищевыми продуктами, поскольку они отвечают всем действующим правилам использования материала в контакте с продуктами питания.

Прозрачный полистирол –  хрупкий, ломкий и неударопрочный. В связи с этим возникают осложнения при хранении и транспортировке изделий из него. Помимо этого, для достижения необходимого светорассеивания приходится использовать листы с рифленой поверхностью, что зачастую не соответствует современному дизайну. Существенным недостатком ПС является и его низкая устойчивость к воздействию УФ-излучения. Однако полистирол является очень экономичным материалом.

Типичное применение: декоративные перегородки и ширмы защитное покрытие изображений остекление душевых  кабин ценники подставки производство светильников все виды остекления внутри помещения и др.

Полистирол  ударопрочный:

Ударопрочный полистирол высококачественный листовой материал, производится для процессов термо - или вакуумного формования. HIPS используется в производстве наружной рекламы, деталей холодильников, сантехники, игрушек, пищевой упаковки и тому подобное. Поверхность материала может быть глянцевой, матовой, гладкой или тисненой, с зеркальной поверхностью, различных цветов. Возможно изготовление листов методом соэкструзии. Это позволяет соединить два слоя различных цветов или добавить верхний слой с глянцевой поверхностью.

Ударопрочный полистирол обладает определенной эластичностью и тем самым расширяет возможность его использования при изготовлении светотехнических изделий сложной конфигурации с глубокой вытяжкой. Коэффициент светопропускания (35-38 %) и белизна полностью соответствуют существующим в России стандартам на светотехнические изделия.

Основные преимущества: повышенная ударопрочность слабая чувствительность к надрезам легкость морозостойкость до -40°С влагостойкость отличная формуемость легкость в обработке химическая стойкость к кислотам и щелочам

В своем «родном» состоянии  полистирол представляет собой довольно хрупкий материал, непригодный для  многих задач. Поэтому в производстве в исходное сырье добавляют специальные  добавки, повышающие ударную прочность  и гибкость, и таким образом  получают ударопрочный полистирол. Одной из разновидностей ударопрочного полистирола является фреоностойкий полистирол, применяемый в производстве холодильного оборудования. Структура поверхности: матовая с обеих сторон или с одной стороны глянцевая (верхний глянцевый слой получают путем соэкструзии с полистиролом обшего назначения), тисненная. При необходимости лист с одной стороны обрабатывается коронным разрядом, на лист наносится защитная термоформуемая пленка. При наружном применении добавляется УФ-стабилизатор, обеспечивающий защиту от пожелтения под воздействием УФ-излучения.

Полистирол светотехнический является одной из разновидностей ударопрочного полистирола, полностью заменяет акриловое стекло при изготовлении конструкций с внутренней подсветкой. В отличие от оргстекла имеет только одну глянцевую поверхность. Высокая популярность светотехнического полистирола обуславливается большей ударной прочностью (по сравнению с акрилом), легкостью обработки, стойкостью к окружающей среде и меньшей стоимостью.

Ударопрочный полистирол является более экономичным вариантом по сравнению с оргстеклом из-за низкой плотности, а так же возможностью применения более тонких (2-3 мм) листов благодаря повышенной ударопрочности по сравнению с оргстеклом (3-5 мм), что обеспечивает экономию в 2 раза, из расчета на 1 кв. м. светорассеивателя [7].

Катушки, кассеты и бобины для магнитофонной ленты, цоколи радиоламп, облицовочные плиты, шкалы  приборов, скобы и хомуты для крепления  кабелей, аккумуляторные банки, ручки  инструментов и приборов, пленки, абажуры, детали клемм, футляры, принадлежности для бритья, игрушки, посуда, плитки для отделки мебели, пудреницы, крышки для банок и бутылок, коробки, детали электрических выключателей, авторучки - этот перечень изделий из полистирола можно было бы продолжать еще долго. Применение полистирола очень разнообразно - от пленки в конденсаторах толщиной 0,02 мм до толстых плит из пенополистирола, используемых в качестве изоляционного материала в холодильной технике.

Кроме высоких физико-механических показателей и почти абсолютной водостойкости, а также превосходных изоляционных и оптических свойств  одним из достоинств полистирола  является его высокая устойчивость к действию агрессивных сред. Атмосферо-стойкость и химическая стойкость полистирола объясняются насыщенностью углеродной цепи и присутствием фенилыкых групп. При комнатной температуре полимер стоек к действию концентрированных кислот (за исключением ледяной уксусной и азотной; последняя, как и другие окислители, разрушает полистирол).

Разбавленные и концентрированные (до 40%) щелочи не действуют на полимер, так же как и низшие спирты, глицерин, масла (минеральные и растительные) и растворы различных солей. Полистирол обладает удовлетворительной светостойкостью, за исключением длительного воздействия  солнечного света или ультрафиолетовых лучей. Старение полимера обусловлено  фотохимическим катализом присоединения  кислорода    к остаточным ненасыщенным группам, что всегда сопровождается окрашиванием полимера; стабилизируют  его добавлением сильных органических аминов.

Недостатками полистирола, ограничивающими его применение в строительной технике, являются следующие  свойства: недостаточная теплостойкость, хрупкость (невысокая прочность  при воздействии ударных нагрузок, причем на ударную вязкость до температуры  стеклования мало влияет нагревание), плохая устойчивость к действию органических растворителей и возникновение  внутренних напряжений, приводящих к  разрушению материала в изделиях.

Наличие внутренних напряжений в изделиях из полистирола снижает  его физико-механические показатели. Напряжения распределены неравномерно по длине и сечению изделия. В  оболочке изделия сосредоточены  основные ориентационные напряжения, возникающие у стенок формы, в  результате деформация молекул полимера. Понизить внутреннее напряжение, т. е. уменьшить различие в свойствах  внутренних и наружных слоев материала, можно изменением конструкции пресс-формы  и параметров литья, а также отжигом  готовых изделий. Отжиг обычно производится в течение 1—3 ч при температуре 80—85°С с последующим ступенчатым охлаждением.

В строительной технике полистирол в основном применяют для производства пенополистирола методом поризадии полистирола, в результате чего он получает пористое строение и, следовательно, малую теплопроводность. Пенополистиролы различных марок (ПС-1, ПС-4, ПС-Б и др.) достаточно широко применяют как теплоизоляционный материал, главным образом, в панельном производстве. Это один из самых легких и малотеплопроводных изоляционных строительных материалов. Применяют его в виде плиток различной толщины и в виде скорлуп для изоляции трубопроводов.

Получили распространение  в строительстве полистирольные облицовочные плитки для стен подсобных  помещений, ванных комнат, санитарных узлов, кухонь. Изготовляют их по ГОСТ 9589—72 методом литья под давлением  с применением литьевых машин.

Из полистирола делают также трубки для электропроводки  методом экструзии. В соответствии с ГОСТ 12998—73 из блочного полистирола  изготовляют полистирольиую пленку различных марок и сортов в зависимости от назначения. Применение пленок в строительной технике весьма ограничено из-за низкой теплостойкости и хрупкости. В этом отношении они не могут конкурировать с полиэтиленовыми и поливинилхлоридными пленками.

Модифицированный  полистирол. Для устранения недостатков, присущих полистиролу, ведутся большие работы по разработке новых видов полистирольных пластиков с улучшенными тепловыми, химическими и физико-механическими свойствами. Необходимо отметить, что улучшение одних свойств часто влечет за собой ухудшение других.

Применяют различные способы  модификации гомополимера стирола: совмещение с синтетическими каучуками, сополимеризация с другими мономерами, полимеризация производных стирола (замещенных в ядре).

Вспенивая полистирол при  обработке высокой температурой, получают вспененный полистирол. Этот материал представляет собой гранулы 2-8 мм, из полистирола суспензионного вспенивающегося, в который добавлен антипирен. Удар пара заставляет спекаться  гранулы при производстве, в результате получается данный материал.

Дополнительным достоинством вспененного полистирола является наличие большой механической прочности. Низкая стоимость его делает привлекательным  в использовании в качестве утеплителя, гидроизоляции и звукоизоляции. Простота работ при монтаже, дает экономию времени, что очень важно  при строительстве.

Белый полистирол сегодня  – это альтернатива более дорогому ПВХ, а прозрачный материал – оргстеклу. Он прекрасно обрабатывается и формуется. Ударопрочен, легок и гибок, устойчив к химическим веществам, но плохо переносит высокие температуры и влажность.

Полистирол легко загорается с образованием большого количества сажи и копоти. Чтобы повысить его  безопасность, добавляют присадки, понижающие горючесть. Среди отрицательных  свойств надо отметить растрескивание и хрупкость.

Этот материал легко окрашивается, нетоксичен, поэтому из него изготовляют  одноразовую посуду. Прочностные  характеристики повышают путем сополимеризации с разного рода каучуками. Такая технология позволяет практически избавиться от трещин. От особенностей добавок часто зависят и полученные конечные свойства материала. Так можно использовать физико-химическкие характеристики компонентов для получения строго определенных свойств, которые необходимы для деятельности человека.

Экструдированный полистирол впервые был синтезирован около 80 лет назад. Его главные компоненты – вспенивающий газ, антипирены, красители, и прочие вещества. Этот материал производят из гранулированного материала путем плавления, смешивания с другими веществами, экструдирования и формования. Такая технология позволяет добиться прекрасных теплоизоляционных свойств, долговечности, прочности, простоты монтажа и обработки.

Вспененный полистирол (пенопласт) широко используется в строительстве  как блочный или листовой утеплитель, основная часть полистиролбетона.

Заключение

 

Низкая стоимость дала возможность широко использовать полистирол в производстве пластиков широкого ассортимента марок. Особой популярностью  пользуются ударопрочные – это сополимеры стирола, включающие бутадиеновый и бутадиен-стирольный каучук. Производство сополимеров стирола активно развивается, давая новые модификации.

Список литературы

 

1.     Энциклопедия  полимеров, т. 2 -  М.: изд. «Советская  энциклопедия», 1974 г.

 

2.     Слоним И.Я.Урман  Я.Г.кн. ЯМР – спектрометрия гетерогенных полимеров, М.,1982г.

 

3.     Химическая  энциклопедия, т. 5 - М.,изд. «Большая Российская Энциклопедия»,1997г.

 

4.     Министерство  здравоохранения СССР, Главное санитарно- эпидемиологическое управление. «Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населённых мест – М., 1984 г.  

 

5.    Вредные вещества  в промышленности» т.1 – Ленинград,  изд. «Химия», Ленинградское отделение, 1976 г.