البلاستيك البوليسترين (PS) في كل مكان. من العبوة إلى الإلكترونيات ، تلعب دورًا كبيرًا في حياتنا اليومية. ولكن ما الذي يجعلها تستخدم على نطاق واسع؟
في هذه المقالة ، سنستكشف خصائص PS Plastic ، ولماذا هو مهم في مختلف الصناعات ، وكيفية معالجته. ستتعرف على تطبيقاتها وتعديلاتها والتحديات التي تقدمها.
ما هو البلاستيك البوليسترين (PS)؟
PS هو بوليمر اصطناعي. إنه مصنوع من الستايرين ، هيدروكربون سائل. الصيغة الكيميائية للستايرين هي C8H8. عندما ترتبط العديد من جزيئات الستايرين معًا ، فإنها تشكل البوليسترين.
إليك كيف تعمل:
يتم استخراج مونومرات الستايرين من البترول.
هذه المونومرات تخضع البلمرة.
النتيجة؟ سلاسل طويلة من وحدات الستايرين ، خلق البوليسترين.
يبدو أن التركيب الكيميائي لـ PS:
[-CH (C6H5) -CH2-] N
أين:
PS البلاستيك يأتي بأشكال مختلفة:
كل نموذج له خصائص فريدة. يتم استخدامها في التطبيقات المختلفة ، من التغليف إلى البناء.
PS معروف بـ:
هذه الخصائص تجعل PS خيارًا شائعًا في العديد من الصناعات. انها خفيفة الوزن ، من السهل العولبة ، وفعالة من حيث التكلفة لإنتاج.
في الأقسام التالية ، سنتعمق في خصائص PS والتطبيقات وطرق المعالجة. سترى لماذا يلعب هذا البوليمر البسيط دورًا كبيرًا في حياتنا اليومية.
خصائص البوليسترين
الخصائص الفيزيائية للبلاستيك PS
يعرض البلاستيك البوليسترين (PS) العديد من الخصائص الفيزيائية البارزة التي تجعلها مناسبة لمختلف التطبيقات الصناعية.
الكثافة والمظهر
ملاحظة خفيفة الوزن ، بكثافة 1.05 جم/سم 3 ؛. هذا مجرد صبي أثقل من الماء!
في شكله الصلب ، PS هو:
هذا الوضوح يجعلها مثالية للتطبيقات التي تكون فيها الرؤية أمرًا بالغ الأهمية.
الخصائص الحرارية
PS لديه بعض الخصائص الحرارية المثيرة للاهتمام:
ماذا يعني هذا؟ PS يبدأ في التليين عند 100 درجة مئوية. يذوب بالكامل عند 240 درجة مئوية.
الموصلية الحرارية منخفضة عند 0.033 واط/(م · ك). هذا يجعل PS عازل ممتاز.
الخصائص الكهربائية
PS يضيء كعازل كهربائي. غالبًا ما يستخدم في المكونات الإلكترونية والمباني.
الخصائص البصرية
PS يفتخر بالشفافية العالية. مؤشر الانكسار هو 1.59 ، أعلى من العديد من المواد البلاستيكية الأخرى.
هذه الخاصية تجعل PS مثالية لـ:
العدسات البصرية
ناشرات الضوء
الحالات عرض
| العقار | قيمة |
| كثافة | 1.05 جم/سم 3 ؛ |
| مظهر | شفافة ، لامعة |
| نقطة الانصهار | 240 درجة مئوية (464 درجة فهرنهايت) |
| درجة حرارة الانتقال الزجاجي | 100 درجة مئوية (212 درجة فهرنهايت) |
| الموصلية الحرارية | 0.033 W/(M · K) |
| العزل الكهربائي | ممتاز |
| الخصائص البصرية | شفافية عالية |
| مؤشر الانكسار | 1.59 |
الخصائص الميكانيكية من البلاستيك PS
القوة والمرونة
PS البلاستيك يظهر قوة رائعة:
لكنها ليست مرنة للغاية. استطالةها عند الاستراحة هي 1-2.5 ٪ فقط.
صلابة ومقاومة التأثير
PS صعب ، مع صلابة Rockwell من R75-105. هذا يجعلها مقاومة للخدوش والخدوش.
ومع ذلك ، فهي هشة مع قوة تأثير منخفضة. إسقاط عنصر PS ، وقد يتساقط أو يتحطم.
صلابة
PS معروف بصلابة عالية. إنها مادة صلبة ، تحافظ على شكلها في معظم الظروف.
إليك مقارنة سريعة للخصائص الميكانيكية لـ PS:
| العقار | قيمة |
| قوة الشد | 30-55 ميجا باسكال |
| قوة الانثناء | 48-76 ميجا باسكال |
| استطالة عند الاستراحة | 1-2.5 ٪ |
| صلابة (روكويل) | R75-105 |
| قوة التأثير | قليل |
| صلابة | عالي |
هذه الخصائص تجعل PS مثالية لتطبيقات معينة:
أدوات المائدة المتاحة
حالات الأقراص المضغوطة
مواد التغليف
المقاومة الكيميائية للبلاستيك PS
PS PS Plastic المقاومة الكيميائية هي كيس مختلط. الأمر متروك لبعض المواد لكنه يتعثر ضد الآخرين.
مقاومة المواد الكيميائية المشتركة
PS يظهر مقاومة جيدة ل:
الأحماض (تخفيف)
قواعد
كحول
هذا يجعلها مناسبة للعديد من التطبيقات المنزلية والصناعية.
نقاط الضعف
ومع ذلك ، فإن PS له كعب أخيل. إنه قابل للذوبان في:
PS أيضًا لا يمارس الأمور جيدًا ضد:
الأحماض المركزة
استرات
الكيتونات
هذه يمكن أن تتسبب في تدهور PS أو حلها.
مقاومة الأشعة فوق البنفسجية
PS لديه مقاومة للأشعة فوق البنفسجية الضعيفة. عندما تتعرض لأشعة الشمس ، فإنه يميل إلى:
أصفر
تصبح هشة
تتحلل بمرور الوقت
هذا يحد من استخدامه في التطبيقات الخارجية.
إليك جدول مرجعي سريع:
| المجموعة الكيميائية | مقاومة |
| الأحماض المخففة | جيد |
| قواعد | جيد |
| كحول | جيد |
| الهيدروكربونات العطرية | فقير |
| الهيدروكربونات المكلورة | فقير |
| الأحماض المركزة | فقير |
| استرات | فقير |
| الكيتونات | فقير |
| ضوء الأشعة فوق البنفسجية | فقير |
تطبيقات PS البلاستيك
PS البلاستيك متعدد الاستخدامات بشكل لا يصدق. يتم استخدامه في مختلف الصناعات ، من التغليف إلى الأجهزة الطبية. دعنا نستكشف تطبيقاتها الواسعة النطاق.
التغليف
PS يهيمن على عالم التغليف. ستجده في:
خصائصها خفيفة الوزن وخصائص العزل تجعلها مثالية لتعبئة الأغذية.
الإلكترونيات
في صناعة الإلكترونيات ، يلعب PS دورًا حاسمًا:
خصائص العزل الكهربائي من PS تجعلها موادًا للتطبيقات الإلكترونية.
صناعة السيارات
يحب مصنعو السيارات PS لبراعة:
يساعد PS في تقليل وزن السيارة ، وتحسين كفاءة استهلاك الوقود.
بناء
لوحة رغوة Polystyrene XPS
PS يجد طريقه إلى المباني أيضًا:
تساعد خصائص العزل الخاصة بها على تحسين كفاءة الطاقة في المباني.
الطبي والمختبر
ملاحظة أمر حاسم في المجالات الطبية والعلمية:
وضوحها ومقاومةها الكيميائية تجعلها مثالية لمعدات المختبر.
تطبيقات أخرى
يمتد براعة PS إلى العديد من المجالات الأخرى:
الألعاب والمنتجات الاستهلاكية
أدوات المائدة وأدوات المائدة التي يمكن التخلص منها
صنع النماذج والنماذج الأولية
فيما يلي نظرة عامة سريعة على تطبيقات PS:
| الصناعة | تطبيقات |
| التغليف | حاويات الغذاء ورغوة واقية وتغليف التجزئة |
| الإلكترونيات | علب الجهاز ، عزل ، حالات CD/DVD |
| السيارات | تقليم داخلي ، لوحات صك ، عناصر هيكلية |
| بناء | لوحات العزل ، القوالب الزخرفية ، خرسانة خفيفة الوزن |
| طبي/مختبر | أطباق بتري ، مكونات تشخيصية ، تغليف الأجهزة |
| آخر | ألعاب ، أدوات المائدة المتاح ، النماذج الأولية |
تعديلات بلاستيك PS
يمكن تعديل بلاستيك PS بطرق مختلفة لتعزيز خصائصه للتطبيقات المختلفة. وتشمل هذه التعديلات البوليمرات المشتركة ، والإضافات ، والرغاوي.
البوليمرات والمزج
غالبًا ما يتم مزج البوليسترين أو البلمرة مع مواد أخرى لتحسين مقاومة التأثير والمرونة والاستقرار الحراري.
البوليسترين عالي التأثير (الوركين)
الوركين هو PS مع تطور. إنه أكثر صرامة وأكثر مرونة من PS العادية.
تعبير
يتم صنع الوركين عن طريق إضافة مطاط polybutadiene إلى PS. هذا يخلق نظامًا على مرحلتين:
خصائص محسنة
بالمقارنة مع PS العادية ، عروض الوركين:
مقاومة تأثير أعلى
مرونة أفضل
تحسين المتانة
التطبيقات
تجد الوركين طريقها إلى العديد من المنتجات:
الوركين مقابل الغرض العام
| PROPERTION | PRPERTY | PS |
| قوة التأثير | عالي | قليل |
| المرونة | جيد | فقير |
| الغضب | غير شفاف | شفاف |
| يكلف | أعلى | أدنى |
acrylonitrile butadiene styrene (ABS)
ABS هو البلاستيك الصعب الذي يتضمن PS. إنه معروف بقوته ومقاومة الحرارة.
دور PS في ABS
PS يساهم في ABS:
صلابة
سهولة المعالجة
لمعان
الخصائص المحسنة
يتفوق ABS على PS بعدة طرق:
الاستخدامات الشائعة لبنك القيمة المطلقة
ستجد ABS في:
قطع غيار السيارات
العلب الإلكترونية
أنظمة الأنابيب
طوب ليغو
PS أخرى PS Copolymers ومزج
PS يلعب بشكل جيد مع الآخرين. فيما يلي بعض التعديلات الشعبية الأخرى:
PS-Co-methyl methacrylate (PSMMA)
PSMMA يجمع PS مع الميثيل ميثاكريلات. يقدم:
يتم استخدامه في لافتات في الهواء الطلق والعدسات البصرية.
مطاط الستايرين-البوتادين (SBR)
SBR هو المطاط الاصطناعي. انها مصنوعة من قبل الستايرين copolerizing مع butadiene. يوفر SBR:
مقاومة تآكل ممتازة
استقرار جيد للشيخوخة
قوة عالية
ستجد SBR في إطارات السيارات وباطن الأحذية.
إضافات وحشو
يمكن تعزيز بلاستيك PS مع إضافات لتلبية احتياجات الأداء المحددة.
تلوينات وصبغات : يتم استخدامها لتوفير مجموعة واسعة من خيارات الألوان ، مما يسمح بمنتجات PS بتلبية المتطلبات الجمالية.
مثبطات اللهب : تعمل هذه الإضافات على تحسين مقاومة الحريق لـ PS ، مما يجعلها أكثر أمانًا للتطبيقات في الإلكترونيات والبناء.
معدلات التأثير : تتم إضافة هذه المواد لزيادة صلابة PS ، مما يقلل من هشاشةها الطبيعية وتوسيع استخدامها في المناطق عالية التأثير.
العوامل المضادة للحيوانات : تتم إضافة هذه لتقليل التراكم الثابت ، بشكل خاص للمكونات الإلكترونية حيث يمكن أن يسبب التفريغ الثابت أضرارًا.
الرغاوي والمركبات
يمكن أن يكون PS إغراء أو جنبًا إلى جنب مع مواد أخرى لإنشاء منتجات خفيفة الوزن.
البوليسترين الموسع (EPS) : شائع الاستخدام في العزل والتعبئة الواقية ، EPS هي رغوة خفيفة الوزن توفر خصائص عزل حرارية ممتازة.
البوليسترين المقذوف (XPS) : XPs لديها كثافة أعلى من EPS ، مما يجعلها أكثر ملاءمة للتطبيقات التي تكون فيها مقاومة الرطوبة أمرًا بالغ الأهمية ، كما هو الحال في عزل البناء.
PS FOAM Composites ذات الألياف أو الحشو : تجمع هذه المركبات PS مع مواد مثل الألياف الزجاجية أو مواد الحشو المعدنية لتحسين القوة أو المقاومة الحرارية أو الخصائص الميكانيكية ، مما يجعلها مناسبة للتطبيقات الأكثر تطلبًا.
معالجة بلاستيك PS
يمكن معالجة البلاستيك البوليسترين (PS) باستخدام عدة طرق ، اعتمادًا على التطبيق. تقدم كل عملية فوائد فريدة وتتطلب اعتبارات تصميم محددة.
صب الحقن
قولبة الحقن هي واحدة من أكثر الطرق شيوعًا لمعالجة البلاستيك PS. إنه يتضمن حقن PS المنصهر في قالب ، مما يسمح بإنشاء أجزاء معقدة ومفصلة بكفاءة.
وصف العملية والمزايا : يتم ذوبان PS وحقنه في قوالب حيث يبرد ويصلب. هذه العملية سريعة وفعالة من حيث التكلفة ، ويمكن أن تنتج أجزاء عالية الحجم ومعقدة بدقة ذات أبعاد جيدة.
اعتبارات تصميم أجزاء PS المصبوبة بالحقن : نظرًا لوجود هشاشة ، يتطلب PS اهتمامًا دقيقًا لسمك الجدار وتصميم الطرد لتجنب التكسير. بالإضافة إلى ذلك ، تعد معدلات التبريد والتحكم في درجة الحرارة ضرورية لتقليل التزييف.
استكشاف الأخطاء وإصلاحها قضايا صب الحقن الشائعة : تشمل المشكلات الشائعة الانكماش والتزييف والتكسير. غالبًا ما يمكن تصحيحها عن طريق ضبط تصميم القالب ، والتحكم في عملية التبريد ، وتعديل مؤشر تدفق ذوبان المادة.
البثق
البثق هو عملية شائعة أخرى لتشكيل البلاستيك PS ، خاصة لإنتاج أشكال طويلة مستمرة مثل الأوراق والأنابيب والملفات الشخصية.
نظرة عامة على العملية والتطبيقات : في البثق ، يتم ذوبان PS وإجباره من خلال الموت لإنشاء أشكال مستمرة. يستخدم عادة لصنع الأوراق والقضبان والأنابيب.
درجات البثق من بلاستيك PS : تتوفر درجات مختلفة من PS للبثق ، كل منها مُحسّن للتطبيقات المختلفة ، مثل بثق الفيلم أو بثق الورقة.
التعايش مع البوليمرات الأخرى : يمكن أيضًا تعايش PS مع المواد البلاستيكية الأخرى لتعزيز خصائص الأداء ، مثل تحسين المرونة أو المتانة. يسمح التعايش بالمنتجات متعددة الطبقات التي تجمع بين فوائد المواد المختلفة.
تشكيل حراري
يتضمن التشكيل الحراري تسخين صفائح PS وتشكيلها على القوالب. هذه الطريقة مثالية لإنشاء أجزاء كبيرة وخفيفة الوزن مثل العبوة والصواني.
تقنيات تكوين الفراغ وتكوين الضغط : في تكوين الفراغ ، يتم رسم ورقة PS الساخنة على القالب بواسطة فراغ. في تشكيل الضغط ، يتم تطبيق ضغط إضافي لتحقيق تفاصيل دقيقة وزوايا أكثر حدة.
بثق الورقة وإنتاج الأسهم لفة : يتم إنتاج أوراق PS عادةً عن طريق البثق قبل استخدامها في عملية التشكيل الحراري. مخزون لفة هو شكل آخر شائع الاستخدام للإنتاج الضخم.
إرشادات التصميم الحرارية : عند تصميم أجزاء PS للتشكيل الحراري ، تعتبر السمك الموحد والزوايا المناسبة أمرًا ضروريًا لإطلاق جزئي وتجنب التخفيف في الزوايا.
طرق معالجة أخرى
إلى جانب الطرق الرئيسية ، يمكن معالجة بلاستيك PS باستخدام تقنيات إضافية لتلبية الاحتياجات المحددة.
صب الضرب : يتم إذابة PS وتفجيره في قالب لإنشاء أجزاء مجوفة ، مثل الزجاجات والحاويات.
صب الدوران : تتضمن هذه الطريقة تسخين PS في القالب الدوار ، وإنشاء منتجات مجوفة وسلسة مثل الخزانات الكبيرة أو الحاويات.
صب الضغط : في صب الضغط ، يتم وضع PS في قالب ساخن حيث يتم تطبيق الضغط لتشكيل المادة. هذه التقنية أقل شيوعًا بالنسبة لـ PS ولكنها تستخدم لتطبيقات محددة تتطلب أجزاء قوية ومكوبة.
إعادة التدوير والتأثير البيئي للبلاستيك PS
يستخدم PS Plastic على نطاق واسع ، لكن تأثيره البيئي يمثل مصدر قلق متزايد. دعنا نغوص في تحديات إعادة التدوير والقضايا البيئية المحيطة بـ PS.
قابلية إعادة تدوير البلاستيك PS
ملاحظة قابلة لإعادة التدوير ، لكنها ليست واضحة مثل المواد البلاستيكية الأخرى. هذا ما تحتاج إلى معرفته:
يمكن إعادة تدوير PS عدة مرات دون فقدان جودة كبير
تم تحديده بواسطة رمز إعادة التدوير رقم 6
العديد من مرافق إعادة التدوير لا تقبل PS بسبب تحديات المعالجة
التحديات في عملية إعادة التدوير
إعادة تدوير PS ليست سهلة. العديد من العقبات تجعلها أقل شيوعًا من غيرها من المواد البلاستيكية:
التلوث: غالبًا ما تلوث بقايا الطعام حاويات طعام PS
الكثافة: PS خفيفة ، مما يجعل النقل مكلفًا
الطلب على السوق: سوق محدود لمنتجات PS المعاد تدويرها
المعالجة: معدات خاصة مطلوبة لإعادة تدوير PS
هذه التحديات تجعل إعادة تدوير PS أقل قابلية للحياة اقتصاديًا للعديد من المرافق.
المخاوف البيئية
PS يطرح العديد من القضايا البيئية:
غير قابلة للتحلل
ملاحظة: لا ينهار بشكل طبيعي. يمكن أن تستمر في البيئة لمئات السنين.
القمامة
منتجات PS خفيفة الوزن تصبح بسهولة القمامة. غالبًا ما يتم العثور عليها في الشوارع والمناطق الطبيعية.
التلوث البحري
ملاحظة هو مساهم رئيسي في التلوث البحري. ينقسم إلى قطع صغيرة ، ويضر بالحياة البحرية.
البدائل والحلول المستدامة
لمعالجة هذه المخاوف ، هناك العديد من البدائل والحلول الناشئة:
بدائل قابلة للتحلل
تحسين تقنيات إعادة التدوير
استراتيجيات الحد
استخدامات مبتكرة لـ PS المعاد تدويرها
مواد البناء
الأخشاب الاصطناعية
إمدادات الفن والحرف
فيما يلي مقارنة بين PS مع بعض البدائل:
| المادية | القابلة | لإعادة التدوير | التكلفة النسبية |
| ملاحظة | لا | نعم (تحدي) | قليل |
| جيش التحرير الشعبى الصينى | نعم | نعم | واسطة |
| PBS | نعم | نعم | عالي |
| ورق | نعم | نعم | قليل |
التأثير البيئي لـ PS مهم. ولكن مع التقنيات والبدائل الجديدة ، ننتقل نحو حلول أكثر استدامة.
مقارنة مع المواد البلاستيكية الأخرى
غالبًا ما تتم مقارنة مادة البوليسترين (PS) بالبلاستيك الشهير الأخرى ، حيث يقدم كل منها خصائص مميزة. إليكم كيف PS ضد تتراكم PP , Pet و PVC.
PS مقابل PP (polypropylene)
الكثافة : PS لها كثافة أعلى ( 1.05 جم/سم 3 ؛ ) مقارنة مع PP ، والتي هي أخف وزنا ( 0.91 جم/سم 3 ؛ ). هذا يجعل PP أكثر ملاءمة للتطبيقات خفيفة الوزن.
المرونة : PP أكثر مرونة وأقل هشاشة من PS ، مما يجعلها أفضل للتطبيقات التي تتطلب المتانة ومقاومة التأثير ، مثل التغليف وقطع غيار السيارات.
قابلية إعادة التدوير : على الرغم من أن كلا من البلاستيك قابلة لإعادة التدوير ، فإن PP أسهل بشكل عام وأكثر فعالية من حيث التكلفة لإعادة التدوير من PS ، والتي تواجه التحديات الناتجة عن بنيتها وهجائها.
| الخاصية | PS | PP |
| كثافة | 1.05 جم/سم 3 ؛ | 0.91 جم/سم 3 ؛ |
| المرونة | هش ، أقل مرونة | مرنة للغاية |
| قابلية إعادة التدوير | أكثر صعوبة | أسهل وأكثر شيوعا |
PS مقابل PET (polyethylene terephthalate)
الشفافية : كل من PS و PET شفافين ، لكن PET يوفر وضوحًا أفضل ، مما يجعلها المادة المفضلة لزجاجات المياه وتعبئة المواد الغذائية حيث تكون الرؤية ضرورية.
القوة : الحيوانات الأليفة أقوى وأكثر مقاومة للتأثير من PS. كما يوفر مقاومة أفضل لتغيرات درجات الحرارة ، مما يجعلها مثالية لكل من البيئات الساخنة والباردة.
التطبيقات : يفضل PS لمنتجات مثل حالات الأقراص المضغوطة والعزل ، بينما يتم استخدام PET لحاويات المشروبات والتعبئة والألياف النسيجية.
| الخاصية | PS | PET |
| الشفافية | شفافة ، واضحة | وضوح أعلى |
| قوة | هش ، أقل دواما | أقوى وأكثر متانة |
| الاستخدامات الشائعة | حالات الأقراص المضغوطة ، العزل | زجاجات المشروبات والألياف |
PS مقابل PVC كلوريد البولي فينيل)
المرونة : PVC أكثر مرونة من PS ، وهو هش. وهذا يجعل PVC مناسبة لأنابيب السباكة ، والعزل الكهربائي ، والتعبئة المرنة.
المقاومة الكيميائية : توفر PVC مقاومة كيميائية أفضل ، وخاصة ضد الأحماض والقلويات ، مما يجعلها مناسبة للتطبيقات التي من المتوقع التعرض للمواد الكيميائية القاسية.
التأثير البيئي : PVC له تأثير بيئي أكثر أهمية بسبب إطلاق الكلور السام أثناء الإنتاج والتخلص ، في حين أن التحدي البيئي الرئيسي لـ PS هو قابلية إعادة تدويره.
| PS | PVC | ( |
| المرونة | هش | مرن |
| المقاومة الكيميائية | معتدل | عالي |
| التأثير البيئي | إعادة التدوير الصعبة | الإنتاج السام والتخلص منه |
خاتمة
PS البلاستيك متعدد الاستخدامات ويستخدم على نطاق واسع. ومن المعروف عن وضوح خصائصها وصراقتها وعزلها. PS يجد التطبيقات في التغليف والإلكترونيات والبناء.
تعديلات مثل الوركين و ABS تعزز أدائها. طرق المعالجة المختلفة ، بما في ذلك صب الحقن والتشكيل الحراري ، تشكل PS في منتجات متنوعة.
يعد اختيار درجة PS والمعالجة المناسبة أمرًا بالغ الأهمية. إنه يضمن الأداء الأمثل في تطبيقات محددة. النظر في عوامل مثل القوة ، والمقاومة الكيميائية ، والتأثير البيئي عند اختيار PS.
نصائح: ربما تكون مهتمًا بجميع المواد البلاستيكية
