Полистирол: что это такое, что делают из этого материала

Согласно данным аналитиков, профильный рынок пережил настоящий бум в период с 2021 по 2023 годы и будет продолжать расти. Этому способствуют повышенный спрос и развитие производственных технологий. С каждым годом изготовители модернизируют оборудование, наращивают объемы и снижают себестоимость продукции. Поэтому стоит поговорить о том, как делают полистирол, из чего его получают и где в дальнейшем используют.

Данные статистики говорят о том, что на данный момент в мире производится порядка 15.6 млн тонн ежегодно. При этом наблюдается стабильный рост объемов.

Эксперты полагают, что он еще долго будет удерживать лидерство. В частности, потому, что в ближайшие годы здесь планируется запуск новых масштабных заводов, способных выпускать порядка 3.5 млн тонн продукции ежегодно. При этом другие регионы тоже создают условия для роста производства, что обусловлено востребованностью вещества в самых разных сферах.

Общее представление

Хрупкий и одновременно жесткий полимер аморфного типа, который получают в результате обработки винилбензола. Имеет невысокую механическую прочность. Отличается низкой плотностью, в процессе переработки дает значительную усадку. В различных сферах получает наиболее широкое распространение в виде сополимера.

Вещество относится к числу наиболее востребованных пластмасс. Объемы его производства в мире постоянно растут.

Физические характеристики

Свойства определяют широкий спектр применения. Однако некоторые качества, напротив, ограничивают его. Например, хрупкость. Поэтому модификация характеристик конструкционной пластмассы данного типа приобретает особое значение.

Отметим основные физические качества «базового» материала:

• линейное строение;
• прозрачность, бесцветность;
• хрупкость, аморфность;
• податливость окрашиванию;
• значительный потенциал для переработки.

Вещество отличает невысокая плотность – обычно она находится на уровне 1060 кг/м3. Полимер нетоксичен. Выступает отличным диэлектриком, может служить изолятором ввиду низкой теплопроводности. Температура стеклования – 93 С, самовоспламенения – 440 С.

Химические свойства

Важно понимать, из чего сделан полистирол и как получить его менее восприимчивый к воздействию реагирующих составов аналог. Он отличается стойкостью к разбавленным кислотам и щелочам. Однако без остатка растворяется в собственном мономере. В целом его нельзя назвать стойким к химической агрессии. Данное качество подлежит коррекции за счет создания сополимеров.

Среди веществ, в которых материал быстро растворяется – ацетон, хлороформ, сероуглерод и другие. При этом он отличается хорошей способностью к склеиванию. Он легко обрабатывается и окрашивается. Не реагирует с водой, имеет минимальное поглощение влаги.

Разновидности полистирола

Так как он является продуктом реакции полимеризации, то при изменении условий последней можно получать его виды, отличающиеся по характеристикам и свойствам. Они напрямую зависят от формулы макромолекул. Исходя из этого различают несколько типов материала, каждый из которых имеет свою область применения.

Общего назначения

Наиболее распространенный. Представляет собой продукт непрерывной полимеризации стирола. Альтернативный вариант – суспензионная реакция. Продукт представляет собой гранулированный пластик. Он достаточно хрупкий, имеющий низкую стойкость к механическому воздействию.

Стоит сразу описать сферу применения такого полистирола и рассказать для чего его используют – он нужен для производства не слишком твердых и ударопрочных предметов, не подвергающихся химической агрессии. В частности, из него изготавливают игрушки, некоторые виды упаковки, медицинские аксессуары. Материал также востребован при создании утеплителей, стройматериалов. В последнее время его часто применяют в рекламе – в том числе, при производстве вывесок.

Ударопрочный

Изготавливается путем сополимеризации нескольких мономеров. Как правило, в реакции используются различные виды каучука и акрилонитрил. Допускается применение и других веществ. Стоит учитывать, что с повышением прочности материал теряет прозрачность. Качество достигается за счет присутствия мономера в макромолекуле. Чем больше, например, каучука используется при сополимеризации, тем более устойчивым будет готовый продукт к механическим повреждениям.

Стоит упомянуть и про полистирол высокой плотности – расскажем, что это такое простыми словами. Фактически это разновидность ударопрочного полимера. Применяется при изготовлении различных листовых отделочных стройматериалов. В частности, коробов для кабелей и напольных плинтусов. Другие названия вещества – дюрополимер или дюропрофиль.

Светорассеивающий

Особенно востребован в рекламе. В его состав входят специальные добавки, обладающие УФ-стабилизирующим эффектом. Полимер получает способность отражать солнечные лучи. При этом, с одной стороны, материал получается гладким, а с другой – матовым. Такая структура оптимизирует способность вещества рассеивать свет.

Что изготавливается из полистирола этого типа:

• вывески;
• светильники;
• объемные буквы;
• декоративные элементы;
• световые короба и многое другое.

На самом деле большая часть наружной рекламы, которую вы видите на улицах города, производится именно из него. Его популярность обусловлена множеством факторов. Помимо способности рассеивать свет, это легкость, невысокая себестоимость, податливость при обработке.

Экструдированный

В данном случае речь идет о способе обработки. Полимеризованное вещество представляет в виде гранул. После завершения химической реакции и затвердевания оно проходит экструзию. В результате удается добиться оптимальной прочности и одновременно гибкости полимера.

В дальнейшем из него изготавливают множество типов продукции. Наиболее востребован в строительной сфере – из него производят панели для внутренней и наружной отделки, изоляционные плиты. Если вы никогда не видели экструдированный полистирол, то понять, что это за материал, можно по фото ниже.

Вспененный

Пожалуй, самая популярная разновидность. Данный тип полимера получается при заполнении базовых гранул вещества природным газом. Химическую реакцию проводят в состоянии нагрева. В результате каждый шарик стирола может увеличиваться в 40-50 раз в зависимости от применяемой технологии.

При необходимости возможно добавление оптимизирующих физические свойства компонентов. Например, пластификаторов для повышения гибкости или антипиренов для увеличения стойкости к открытому пламени. Вспененный полимер особенно часто используется в качестве наполнителя строительных блоков, при утеплении и обеспечении шумоизоляции зданий и сооружений.

Как изготавливают полистирол

Распространены три технологии. При каждой из них основной химической реакцией становится полимеризация винилбензола. Дополнительно могут использоваться добавки, оказывающие влияние на свойства конечного продукта. Они определяют не только характеристики готового вещества, но и протекание самого процесса, поэтому поговорим о каждом методе более подробно.

Эмульсионная

В этом случае процедура получения проводится в щелочном растворе при постоянно поддерживаемой температуре на уровне 90-95 С. Применяются винилбензол, вода и различные виды эмульгаторов. Если учесть, что полистирол – это продукт полимеризации, то для запуска реакции также потребуется специальное вещество.

Результатом становится пластик, обладающий высокой молекулярной массой. Методика известная, но не слишком распространенная. Альтернативные варианты получения материала применяются гораздо чаще.

Суспензионная

Востребована при производстве пенополистирола и различных полимеров. Процесс предполагает создание условий с высоким давлением в камере. Температура воздуха в ней постоянно повышается. В результате удается получить суспензию – вещество, в котором твердые частицы пребывают во взвешенном состоянии.

Но если вспомнить о том, как выглядит готовый полистирол, какой материал визуально и для чего используется полимер, то на ум приходят твердые гранулы. Все дело в том, что в дальнейшем его отделяют от общей массы путем вращения в мощной центрифуге.

Блочная

Наиболее востребованный и распространенный метод на данный момент. Его считают актуальным ввиду высокой эффективности производства. Процесс предполагает полимеризацию вещества в массе, которая проходит в несколько этапов. При этом температура постепенно повышается до 230 С.

Важно: смешивания компонентов в колонных аппаратах в данном случае не происходит. Метод подходит для получения вещества, имеющего низкую молекулярную массу и специфические свойства.

Что производят из полистирола

Сфера применения пластика этого типа максимально широкая. Это обуславливается себестоимостью и характеристиками материала – он может эксплуатироваться до 50 лет в зависимости от условий, уровня агрессии окружающей среды и технологии производства.

При изготовлении различных изделий используют гранулированное вещество. Оно расплавляется в камерах термопластавтоматов, после чего разливается по формам, проходит стадии охлаждения и застывания. Течение процесса сопровождается повышенными температурами – обычно до 240 С. В дальнейшем изделия могут проходить дополнительную обработку.

А теперь поговорим о том, что делают из полистирола – из него изготавливают:

• Рекламные конструкции – многочисленные таблички, вывески, отдельно стоящие щиты, указатели, объемные буквы, панель-кронштейны, элементы декора и оформления.
• Стройматериалы – популярные сэндвич-панели, изоляционные плиты, подложки для напольного покрытия, ламинат, вариации опалубки, облицовочные и отделочные конструкции, легкие блоки.
• Предметы дизайна – части мебели и душевых кабин, ширмы и перегородки, многочисленные украшения и аксессуары.
• Торговое и выставочное оборудование – стенды, витрины, стойки, конструкционные элементы павильонов.
• Сельское хозяйство – теплицы, парники, оранжереи и многое другое.

Вспоминая о том, из чего делается полистирол и чем он отличается от других видов пластика, мы отмечаем его легкость, экологическую безопасность и доступность. Поэтому можно отметить и другие его сферы применения. Одна из самых распространенных – производство различной продукции бытового назначения. В частности, из него изготавливается некоторая одноразовая посуда, пленка, канцелярские товары, плафоны для светильников, пищевые контейнеры и многое другое.

Методы обработки полистирола

Он податлив, а потому в быту легко режется даже не самым острым ножом. Однако в ситуациях, когда особое значение имеет точность и массовость, используются промышленные методы. В их числе:

• Лазерная резка.
• Формовка вакуумом.
• Высечка по трафаретам.
• Резка механическими инструментами.
• Термическая формовка.

Выбор конкретного способа обработки напрямую зависит от производственных задач. В частности, от требований к готовому изделию. Так в рекламной индустрии важно получать конструкции с идеально четкими контурами, поэтому здесь востребована технология лазерной резки. Но применять ее же на строительных площадках проблематично, а зачастую и нецелесообразно. Поэтому плиты утеплителя и отделочные материалы часто проходят механическую обработку.

Обратите внимание: чтобы понять, что такое полистирол, и определить по фото его виды, зачастую необходимы профессиональные знания. То же самое с подходящими технологиями резки и формовки. Если вы не обладаете достаточными компетенциями – обратитесь за профессиональной консультацией.

Востребован ли полимер на рынке

Да, так как он фактически не имеет альтернатив. Мировое производство материала уже сейчас оценивается в 15.6 млн тонн за год. Больше всего полимера выпускается в Азии. И прямо сейчас здесь строятся новые заводы, способные значительно увеличить эти цифры. Напомним, что аналитики закладывают рост на уровне 12-15% в ближайшие 3 года.

Причина – невероятно высокий спрос. Учитывая, из чего состоит полистирол и какова его себестоимость, потребность в нем может продолжить стремительно увеличиваться. Причем всеми сферами – от выпуска пищевой упаковки до строительства. Многое будет зависеть от экономической ситуации. Однако эксперты сходятся во мнении о том, что ожидать резкого падения объемов производства полимера точно не стоит.

Недостатки

Многие из них являются условными. Например, хрупкость. При необходимости ее можно снизить за счет добавления к реакции каучука и других веществ. Сополимер будет более твердым и устойчивым к механическим повреждениям. Однако добиться максимальной прочности практически невозможно. Такова специфика получаемой макромолекулы. Это качество – то, чем отличается твердый пластик от полистирола. Низкая плотность не позволяет материалу быть столь же прочным.

К тому же полимер имеет свойство стареть под воздействием солнечных лучей. При производстве изделий, которые будут эксплуатироваться на солнце, необходимо использование специальных добавок при получении вещества. Их главная задача – сделать продукцию невосприимчивой к ультрафиолетовому излучению.

Способы утилизации

Основной и одновременно наиболее безопасный – естественное разложение. И его можно ускорить – например, за счет постоянного воздействия УФ-лучей. Так полимер начинает стареть практически в 2 раза быстрее. В природной среде он полностью разлагается в течение 100-150 лет в зависимости от вида, условий и сопутствующих факторов. Интересно, что ускорить процесс могут жуки, поедающие вещество безо всякого вреда для себя.

Важно: сжигать полимер не рекомендуется, особенно в бытовых условиях. Лучший вариант – сдать его на переработку в специализированные организации. Из вторичного материала успешно изготавливают утеплители, упаковку и многое другое.

Подведем итоги

Итак, полистирол – это пластик. Представляет собой термопластичный полимер, обладает линейной структурой. Достаточно хрупкий, умеренно гибкий. Выпускается в нескольких видах. Чаще всего производится путем сополимеризации с другими веществами.

Имеет максимально широкую область применения. Используется в десятках отраслей и сфер – от пищевой промышленности и сельского хозяйства до медицины и рекламы. Спрос на него постоянно растет, равно как и его производство, которое ежегодно увеличивается почти на 4-5%. Имеет отличные перспективы для утилизации и вторичной переработки. В исходном состоянии не способен нанести вред экологии и здоровью человека.

Вопрос/ответ

Собрали самые популярные запросы пользователей по данной тематике.

Чем отличается полистирол от других материалов?

Зависит от их природы, структуры, характеристик. Полимер одновременно легкий и гибкий, обладает большим эксплуатационным ресурсом. Его нельзя отнести к твердым, максимально прочным веществом в базовом виде. Однако за счет сополимеризации с каучуком и другими веществами качества могут быть изменены и улучшены.

Из чего он делается?

Базовым компонентом выступает винилбензол. Стандартно вещество получают именно из него. Однако возможна сополимеризация с каучуком, акрилонитрилом и некоторыми другими компонентами. Это позволяет оптимизировать качества материала и значительно расширяет сферу его применения.

Что такое полистирол высокой плотности?

Сополимер, который также называют дюрополимером или дюропрофилем. Изготавливается по особой формуле, начал распространяться на рынке относительно недавно. Его ключевые характеристики – высокая прочность, стойкость к механическим повреждениям. Особенно часто используется в строительной отрасли.