Полистирол состав


Полистирол: формула, свойства, получение, применение

Полистирол: формула, свойства, получение, применение

В многообразии полимерных материй особенная роль принадлежит полистиролу. Из данной субстанции создаётся колоссальное число разных пластмассовых продуктов для домашнего и индустриального применения.

Длительный временной промежуток увеличение изготовления полистирола удерживалось значительными тарифами на исходники. Прорыв в формировании новейшей подотрасли стали военные действия. Качество полистирола дало возможность использовать его как загуститель для напалма. В мирное время производство подобного рода полимеров приобрело популярность. В настоящее время этот материал с триумфом замещает стеклянные элементы в осветительных приборах, обширно используется в строительных материалах, в упаковке и как украшающий элемент. В современном мире стремительно формируется линия переработки пластика и похожих по строению материалов, т.к. полимерные остатки не являются токсичными и в большом числе сохраняются в неизменённом составе длительных срок.

Общие свойства

Полистирол считается синтетическим полимером, имеющим отношение к подклассу термопластов. Этот продукт предполагает в своём составе наличие стирола, который имеет твёрдую стекловидную структуру.

Химическая формула данного продукта представлена в таком варианте: [СН2СН(С6Н5)]n. В сжатом виде она смотрится в таком виде: (C8H8) n. Материал не растворяется в воде, просто принимает нужную форму и окраску при изготовлении. Растворим в ацетоносодержащих жидкостях, дихлорэтане, толуоле.

Присутствие фенольных соединений в составе полистирола мешает высокоупорядоченному размещению макромолекул и формированию кристаллических строений. Потому этот продукт считается твёрдым, однако непрочным. Полимер считается превосходным диэлектриком. Влияние солнечного излучения на полимер не благоприятно сказывается, могут образоваться трещины, желтизна, возрастает ломкость. При согревании до двухсот градусов полимер распадается с образованием мономера. Материал морозоустойчивый, при температурах выше 60 градусов теряет форму.

Синтез полистирола

По способу производства полистирол разделяется на несколько видов:

  • Эмульсионный (ПСЭ). Наиболее устаревший способ получения материала, который не приобрёл обширного индустриального использования. Этот вид полимера получают в ходе полимеризации стирола в гидрофильных растворах щелочей при температурах 80-90 градусов. С целью данного взаимодействия нужны такие ингредиенты, как влага, эмульгатор, стирол, катализатор реакции. Стирол заранее фильтруют от ингибиторов. Соединения калия и двуокись водорода часто провоцируют взаимодействие всех компонентов полимерной реакции. Во время процесса получения полистирола в термореактор вливают растворенное в воде касторовое масло и после размешивания включают в смесь стирол вместе с катализаторами полимерной реакции. Приобретённый состав согревают до 80-95 градусов. Получа ющийся из крупиц эмульсии мономер , разведённый в мыле, со временем полимеризуется. В конечном итоге выходит полимер в варианте порошка. Целиком убрать примеси (присутствующие во время взаимодействия щёлочи) не получается и получившийся полимер приобретает желтый тон.
  • Суспензионный (ПСС). Данный способ исполняется согласно периодической схеме, в термореакторе, снабженном мешалкой и теплоотведением. Стирол подвергают суспензированию. Процедура полимеризации протекает под давлением при непрерывно увеличивающемся терморежиме (до 130 градусов). В результате выходит взвесь, из которой первоначальный полимер отделяют с поддержкой центрифугирования. После этого элемент промывают и высушивают. Данный способ также является устарелым. Его используют для изготовления пенополистирола.
  • Блочный (ПСМ). Производство полистирола всеобщего назначения в пределах данного метода возможно осуществить согласно 2 схемам: абсолютной и неполной конверсии. Тепловая автополимеризация согласно постоянной схеме выполняется в концепции, складывающейся из нескольких поочерёдно объединённых термореакторов, любой из которых снабжен мешалкой. При проведении реакции температура идёт на повышение до 200 градусов. Если уровень преобразования стирола достигает 85-90%, процедура прерывается. Данная методика считается более результативной из-за того, что не оставляет остатков производства.

Использование полистирола

Полистирол производится в форме трубчатых гранул. В окончательный продукт этот материал перерабатывают посредством литья. Изделия из этого вида полимера отличаются огромным многообразием. Это могут быть орудия быта, игрушки, элементы декора, упаковки, одноразовый инвентарь. Также полистирол необходим в строительстве. Из пенополистирола производят конструкции, которые подобно термосу не пропускают тепло. Также из-за морозоустойчивости данного материала его можно применять для изготовления ульев для зимовки пчёл, уличных конструкций в зимнее время.

 

Суспензионный полистирол -Энциклопедия MPlast

Процесс суспензионной полимеризации стирола обладает рядом преимуществ по сравнению с процессом блочной полимеризации. Благодаря наличию водной дисперсионной среды облегчается отвод тепла экзотермической реакции, что упрощает управление процессом и регулирование режима работы реактора. Проведение полимеризации стирола в суспензии обеспечивает возможность широкого варьирования условий процесса и получения большого ассортимента марок полистирола.

Регулируемая молекулярная масса и достаточно узкое молекулярно-массовое распределение суспензионного полистирола по сравнению с блочным полимером обуславливают его большую ударную вязкость и теплостойкость. Кроме того, суспензионный полистирол имеет более низкое остаточное содержание мономера в готовом продукте (до 0,1%), что позволяет применять его для производства изделий, соприкасающихся с пищевыми продуктами.

Недостатками процесса суспензионной полимеризации стирола являются его:

  • многостадийность,
  • наличие значительного количества сточных вод, требующих очистки,
  • трудоемкость его перевода на непрерывную технологическую схему.

В промышленности суспензионную полимеризацию стирола осуществляют только периодическим способом из-за низкой устойчивости суспензии, возможности налипания полимера на мешалку и стенки реактора.

Одной из важнейших задач интенсификации периодического процесса суспензионной полимеризации стирола является увеличение единичной мощности реакторов, что может быть достигнуто как интенсификацией самого процесса, так и увеличением емкости оборудования. Единичная мощность реактора для полимеризации стирола в суспензии в настоящее время составляет 15 000—18 000 т/год при объеме реактора 100 м3 и более. Применение аппаратов большой единичной мощности в периодическом процессе суспензионной полимеризации стирола делает его экономически конкурентоспособным с блочной полимеризацией.

Суспензионная полимеризация стирола проводится в водной среде в присутствии инициаторов полимеризации, которые не растворимы в воде, а растворимы в мономере. При перемешивании реакционной массы стирол диспергируется в воде, образуя дисперсию, в которую для придания устойчивости вводят стабилизаторы.

В качестве стабилизаторов обычно используют:

  1. растворимые в воде полимеры — поливиниловый спирт (с содержанием 10—15% неомыленных ацетатных групп), сополимер метакриловой кислоты и метилметакрилата, желатин, карбоксиметилцеллюлозу и др.
  2. нерастворимые в воде неорганические соединения, образующие тонкодисперсные взвеси: гидроксиды металлов, каолин, бентонит, фосфаты, карбонаты и др.

Полимерные стабилизаторы, содержащие гидрофильные и гидрофобные группы, концентрируются на границе раздела фаз, образуя таким образом на поверхности диспергированных частиц защитный слой, препятствующий агрегации частиц в процессе полимеризации при перемешивании реакционной массы.

Из неорганических стабилизаторов лучшими защитными свойствами обладают те материалы, которые смачиваются и мономером, и водой. Часто в качестве стабилизатора суспензии используют гидроксид магния в виде тонкой дисперсии, которую получают одновременным введением в водную фазу эквимольных количеств соли магния и едкого натра.

Соблюдение постоянного значения рН достигается при полимеризации введением буферных добавок: фосфатов, карбонатов.

Полимеризация стирола в суспензии протекает по радикальному механизму.

Из нерастворимых в воде инициаторов при суспензионной полимеризации стирола используют чаще всего органические пероксиды: пероксид бензоила, трег-бутилпербензоат, трег-бутилперфталат и др. Для этой цели может быть использован и динитрил азобисизомасляной кислоты.

Часто в процессе суспензионной полимеризации стирола применяют два инициатора, которые различаются температурами разложения. В этом случае полимеризация может осуществляться в широком интервале температур. При более низких температурах распадается менее стойкий инициатор при более высоких— полимеризацию инициируют радикалы более стойкого инициатора.

Инициирование процесса полимеризации пероксидом бензоила протекает по схеме:

Бензоатный радикал присоединяется к СН2-группе, так как при этом образуется более стабильный радикал, неспаренный электрон которого сопряжен с π-электронами бензольного ядра.

При суспензионной полимеризации для каждой системы существует оптимальный модуль ванны: соотношение объемов мономера и водной фазы. Содержание воды практически не влияет на скорость полимеризации, однако значительное снижение количества водной фазы приводит к снижению устойчивости дисперсии. При увеличении содержания воды в реакционной смеси уменьшается производительность реактора.

По завершении полимеризации частицы суспензионного полистирола имеют размер 0,5—1,5 мм. Полученный полистирол легко отделяется от водной фазы. После прекращения перемешивания он оседает на дне реактора и может быть отделен от воды центрифугированием или фильтрованием. Осаждение полистирола при суспензионной полимеризации происходит в отсутствие коагулянтов, что значительно облегчает выделение полимера.

Существующая в настоящее время технология производства суспензионного полистирола в аппаратах емкостью не более 20 м3 не может быть полностью реализована для реакторов емкостью 100 м3 и выше. Для разработки процессов полимеризации стирола в аппаратах большой единичной мощности необходимо применение метода математического моделирования.

На первом этапе моделирования составляется кинетическая модель суспензионной полимеризации стирола, т. е. уравнение скорости реакции можно записать в общем виде так

Первый член этого уравнения отражает термическую полимеризацию стирола в отсутствие инициатора, но, поскольку реакция полимеризации стирола в суспензии протекает в присутствии инициатора, второй член уравнения отражает скорость инициированной радикальной полимеризации.

При проведении суспензионной полимеризации стирола в присутствии двух инициаторов радикального типа (пероксид бензоила и трег-бутилпербензоата) кинетическая модель процесса имеет вид

Второй этап моделирования включает разработку модели реактора объемом 100 м3 с математическим описанием гидродинамики и теплообмена. Для гидродинамических и тепловых расчетов необходимы данные по вязкости обеих фаз (мономера и водной фазы) и их теплофизические характеристики.

Получение полимера с заданным гранулометрическим составом зависит от:

  • свойств среды (вязкости, модуля ванны — соотношения обеих фаз),
  • параметров процесса,
  • типа перемешивающего устройства и частоты вращения мешалки.

Гранулометрический состав полистирола

 Величины m и С рассчитаны на основании данных, полученных при проведении суспензионной полимеризации в аппарате емкостью 20 м3, который снабжен лопастной мешалкой с соотношением dм/dапп = 0,93.

Однако из опыта проведения суспензионной полимеризации в аппаратах большой емкости следует, что наиболее эффективны трехлопастные мешалки с изогнутыми лопастями с dм/dапп =  0,5. Тогда частота вращения такой мешалки равна n2=1,8n1, где n1 — число оборотов лопастной мешалки с dм/dапп = 0,93.

После определения типа мешалки рассчитывается ее необходимая мощность и выбирается привод.

Из уравнения теплового баланса полимеризации 

     QЭ + QN -QBX-QX=0

определяется возможность съема тепла реакции хладагентом через рубашку реактора (QX). При получении суспензионного полистирола условия такого теплосъема могут быть реализованы при модуле ванны 5:3 и частоте вращения мешалки n=30—60 об/мин.

Особенность управления реактором для суспензионной полимеризации стирола заключается в том, что при конверсиях более 80—90% необходимо постепенное повышение температуры до 130 °С для обеспечения максимального превращения мономеров в полимер.

Управление суспензионной полимеризацией может быть эффективно осуществлено с использованием обычных средств автоматизации.


 Производство суспензионного полистирола

Технологический процесс получения суспензионного полистирола периодическим способом состоит из стадий:

  • подготовки сырья (очистка стирола от гидрохинона, приготовление раствора стабилизатора в воде, приготовление раствора инициатора в стироле и др.),
  • смешения компонентов,
  • полимеризации,
  • просева,
  • промывки полистирола и отжима на центрифуге,
  • сушки,
  • гранулирования
  • упаковки готового полистирола.

Технологическая схема процесса получения суспензионного полистирола периодическим способом приведена на рисунке 1.

Растворы инициаторов из аппаратов 1 и стирол из емкости 2 подаются в реактор 3 на полимеризацию.

Рисунок 1: Схема процесса производства суспензионного полистирола

Полимеризация стирола проводится при непрерывном перемешивании в течение 12—15 ч при 85-130°С. По завершении процесса реакционная смесь охлаждается до 45—50 °С. При использовании в качестве стабилизатора гидроксида магния реакционная масса нейтрализуется серной кислотой. Затем суспензия полимера в водной фазе перекачивается насосом через сито 5 в промежуточную емкость 4, в которой полистирол поддерживается мешалкой во взвешенном состоянии. Далее полимер поступает на центрифугу 6 для отделения от водной фазы и промывки. Центрифуга может работать как периодически, так и непрерывно.

Начиная со стадии центрифугирования, процесс можно проводить по непрерывной схеме. В этом случае процесс суспензионной полимеризации будет комбинированным (периодическим до стадии центрифугирования, непрерывным — после центрифугирования).

Отжатый полистирол с содержанием влаги около 4% подается в сушилку 7. При периодическом способе используют сушилку барабанного типа, при непрерывном — сушилку в кипящем слое.

В случае необходимости полистирол смешивают с другими компонентами и гранулируют. Готовый продукт передают на упаковку.


 

Список литературы:
Зубакова Л. Б. Твелика А. С, Даванков А. Б. Синтетические ионообменные материалы. М., Химия, 1978. 183 с.
Салдадзе К М., Валова-Копылова В. Д. Комплексообразующие иониты (комплекситы). М., Химия, 1980. 256 с.
Казанцев Е. Я., Пахолков В. С, Кокошко 3. /О., Чупахин О. Я. Ионообменные материалы, их синтез и свойства. Свердловск. Изд. Уральского политехнического института, 1969. 149 с.
Самсонов Г. В., Тростянская Е. Б., Елькин Г. Э. Ионный обмен. Сорбция органических веществ. Л., Наука, 1969. 335 с.
Тулупов П. Е. Стойкость ионообменных материалов. М., Химия, 1984. 240 с. Полянский Я. Г. Катализ ионитами. М., Химия, 1973. 213 с.
Кассиди Г. Дж.у Кун К А. Окислительно-восстановительные полимеры. М., Химия, 1967. 214 с. Херниг Р. Хелатообразующие ионообменники. М., Мир, 1971. 279 с.
Тремийон Б. Разделение на ионообменных смолах. М., Мир, 1967. 431 с.
Ласкорин Б. Я., Смирнова Я. М., Гантман М. Я. Ионообменные мембраны и их применение. М., Госатомиздат, 1961. 162 с.
Егоров Е. В., Новиков П. Д. Действие ионизирующих излучений на ионообменные материалы. М., Атомиздат, 1965. 398 с.
Егоров Е. В., Макарова С. Б. Ионный обмен в радиохимии. М., Атомиздат,
Автор: В.В. Коршак, академик
Источник: В.В. Коршак, Технология пластических масс,1985 год
Дата в источнике: 1985 год

Состав полистиролбетона

При планировании строительства основной первым поднимается вопрос о выборе стройматериалов: для фундамента, стен, стяжки пола, других элементов постройки. И если хочется поставить здание с хорошими звуко-, теплоизоляционными свойствами без особых затрат, часто выбирается одна из разновидностей легкого бетона – полистиролбетон.

Что такое полистиролбетон

Отличительная черта этого материала заключается в замене традиционного наполнителя – щебенки, гальки или керамзита, на вспененный полистирол. Последний поставляется гранулами диаметром от 2,5 до 100 мм и составляет до 85% общего объема бетонной массы.

Особенности:

  • относительно небольшой вес;
  • простота механической обработки;
  • хорошие звуко-, теплоизоляционные свойства.

Плюс к этому материал полностью соответствует СНиП 21-01-97 по пожарной безопасности – слабо горит даже в открытом пламени, при нагревании почти не выделяет токсических веществ, почти не образует дыма.

Состав

Состоит полистиролбетон из «стандартных» компонентов – портландцемента и воды. В дополнение к ним добавляется пенообразующая добавка. Например, СДО, омыленная древесная смола, за счет которой добиваются лучшей адгезии поверхности полистирольных гранул с цементным раствором. При необходимости получить повышенную прочность в рецептуру дополнительно вносится песок (промытый, просеянный).

Типовой состав полистиролбетона (примерное соотношение):

  • портландцемент ;
  • гранулы полистирола;
  • вода (раствор с пластификатором) ;
  • пенообразующая добавка СДО .

Выпускаются и сухие готовые смеси в мешках, с заранее рассчитанным соотношением компонентов бетона. Их достаточно смешать с необходимым объемом воды, чтобы получить готовую смесь для заливки монолитной конструкции или формы под блоки из полистиролбетона.

Марки

В зависимости от содержания цемента, наличия в составе кварцевого песка на выходе получается полистиролбетон различных технических характеристик. Причина этому заключается в изменении объема по отношению к полистирольным гранулам. Именно они дают улучшенные параметры по звуко-, теплоизоляции, но одновременно снижают прочность, жесткость бетона.

Типовые характеристики марок:

  1. D400 и ниже – подходит для утепления, звукоизоляции кровли, межэтажных перекрытий, заливки стяжки жилых помещений, для возведения самонесущих монолитных стен.
  2. D400-D600 – универсальный полистиролбетон для строительства утепленных и прочных стен (с улучшенной нагрузочной способностью по сравнению с D400 и схожих марок).
  3. D800 и выше – подойдут в качестве замены другим легким бетонам, например, с керамзитом или известняком.

Последний вариант чуть хуже изолирует тепло и звук, зато обладает повышенной прочностью, на уровне классического бетона с щебнем. Правда, и обладает высоким весом, это учитывается при расчете нагрузки на перекрытия.

Разновидности

Функционально полистиролбетон делится на теплоизоляционный (ниже D400), теплоизоляционно-конструкционный (D400-D600), конструкционно-теплоизоляционный (от D800). Первый тип лучше подходит для холодного климата, хотя и позволяет меньшую нагрузку на стены-основание.

Полистиролбетон используется или в виде заранее сформированных блоков нужной формы, или в виде монолитной конструкции, заливаемой сразу на объекте, в опалубку. К последним относится фундамент, стяжка пола, несущие стены, перегородки. В обоих случаях здание не требует расходов на утепляющий материал.

  • Your Industry
    • Automotive
    • Construction
    • Energy & Electronics
    • Home & Personal Care
    • Lubricants
    • Medical & Pharma
    • Mining & Metal
    • Nutrition
    • Packaging, Paper & Printing
    • Paints & Coatings
    • Plastic Industry
  • Products
    • Plastics
    • Industrial Chemicals
    • Industrial Lubricants
    • Car Chemicals
    • Environmental Safety
    • Plastics Machinery
    • Telko Green Portfolio
  • Company
    • Services
    • Sustainability
    • Whistleblowing
    • Governance
    • Values
    • History & Future
    • Facts & Figures
    • Careers
  • Community
    • Calendar
    • Blog
    • News
    • Downloadables
  • Contact
  • English
    • Suomi
    • Pусский
    • 中國
    • Polski
  • For Customers

For customers

  • English
    • Suomi
    • Pусский
    • 中國
    • Polski

    Не удалось найти страницу, которую вы искали

    Pikalinkit

    • Asiakkaille
    • Toimialat
    • Ladattavat
    • Blogi

    Yritys

    • Meistä
    • Vastuullisuus
    • Ura Telkolla
    • Uutiset
    Telko pääkonttori
    Yhteydenotto
    • Ota yhteyttä
    • Anna palautetta