Пластмасата Polystyrene (PS) е навсякъде. От опаковане до електроника, тя играе огромна роля в ежедневието ни. Но какво го прави толкова широко използван?
В тази статия ще проучим свойствата на PS Plastic , защо е важно в различни индустрии и как се обработва. Ще научите за неговите приложения, модификации и предизвикателствата, които представя.
Какво представлява пластмасата Polystyrene (PS)?
PS е синтетичен полимер. Направен е от стирол, течен въглеводород. Химическата формула за стирен е C8H8. Когато много стиролни молекули се свързват заедно, те образуват полистирол.
Ето как работи:
Стиролните мономери се извличат от петрола.
Тези мономери претърпяват полимеризация.
Резултата? Дълги вериги от стиролни единици, създаващи полистирол.
Химическата структура на PS изглежда така:
[-ch (c6h5) -ch2-] n
Къде:
Ch представлява въглероден и водороден атом
C6h5 е бензолният пръстен
n е броят на повтарящите се единици
PS пластмасата се предлага в различни форми:
Всяка форма има уникални свойства. Те се използват в различни приложения, от опаковки до строителство.
PS е известен със своето:
Тези характеристики правят PS популярен избор в много индустрии. Той е лек, лесен за формоване и рентабилен за производство.
В следващите раздели ще се потопим по -дълбоко в методите на свойствата, приложенията и обработката на PS. Ще видите защо този прост полимер играе толкова голяма роля в ежедневието ни.
Свойства на полистирол
Физически свойства на PS пластмасата
Polystyrene (PS) пластмаса показва няколко забележителни физически свойства , които го правят подходящ за различни индустриални приложения.
Плътност и външен вид
PS е лек, с плътност 1,05 g/cm³. Това е просто по -тежък от водата!
В своята твърда форма PS е:
Прозрачен
Безцветни
Лъскав
Тази яснота го прави идеален за приложения, където видимостта е от решаващо значение.
Топлинни характеристики
PS има някои интересни термични свойства:
Какво означава това? PS започва да омеква при 100 ° C. Той напълно се топи при 240 ° C.
Термичната му проводимост е ниска при 0,033 W/(m · K). Това прави PS отличен изолатор.
Електрически свойства
PS блести като електрически изолатор. Често се използва в електронни компоненти и корпуси.
Оптични свойства
PS може да се похвали с висока прозрачност. Индексът му за пречупване е 1,59, по -висок от много други пластмаси.
Този имот прави PS идеален за:
Оптични лещи
Светлинни дифузори
Показване на видове
| на собствеността | Стойност |
| Плътност | 1,05 g/cm³ |
| Външен вид | Прозрачен, лъскав |
| Точка на топене | 240 ° C (464 ° F) |
| Температура на преход на стъкло | 100 ° C (212 ° F) |
| Топлинна проводимост | 0,033 w/(m · k) |
| Електрическа изолация | Отличен |
| Оптични свойства | Висока прозрачност |
| Индекс на пречупване | 1.59 |
Механични свойства на PS пластмаса
Сила и гъвкавост
PS пластмасата показва впечатляваща сила:
Но не е много гъвкаво. Удължаването му при почивка е само 1-2,5%.
Твърдост и устойчивост на въздействие
PS е труден, с твърдост на Rockwell R75-105. Това го прави устойчив на драскотини и вдлъбнатини.
Това обаче е крехко с ниска якост на удар. Пуснете елемент от PS и може да се напука или да се разруши.
Скованост
PS е известен с високата си скованост. Това е твърд материал, поддържащ формата си при повечето условия.
Ето бързо сравнение на механичните свойства на PS:
| на свойството | Стойност |
| Якост на опън | 30-55 MPa |
| Сила на гъвкавост | 48-76 MPa |
| Удължение при почивка | 1-2,5% |
| Твърда (Рокуел) | R75-105 |
| Силата на удара | Ниско |
| Скованост | Високо |
Тези свойства правят PS идеален за определени приложения:
Химическа устойчивост на PS пластмаса
Химическата устойчивост на PS пластмасата е смесена торбичка. Той стои до някои вещества, но се разпада срещу други.
Устойчивост на обикновени химикали
PS показва добра съпротива на:
Киселини (разредени)
Бази
Алкохоли
Това го прави подходящ за много домакински и индустриални приложения.
Слабости
PS обаче има ахилесовата си пета. Това е разтворимо в:
PS също не се справя добре с:
Концентрирани киселини
Естери
Кетони
Те могат да доведат до разграждане или разтваряне на PS.
UV съпротива
PS има лоша UV устойчивост. Когато е изложен на слънчева светлина, тя има тенденция към:
Това ограничава използването му във външни приложения.
Ето бърза референтна таблица:
| на химическа група | Устойчивост |
| Разредени киселини | Добре |
| Бази | Добре |
| Алкохоли | Добре |
| Ароматни въглеводороди | Беден |
| Хлорирани въглеводороди | Беден |
| Концентрирани киселини | Беден |
| Естери | Беден |
| Кетони | Беден |
| UV светлина | Беден |
Приложения на PS пластмаса
PS пластмасата е невероятно универсална. Използва се в различни индустрии, от опаковки до медицински изделия. Нека проучим широкообхватните му приложения.
Опаковане
PS доминира в света на опаковката. Ще го намерите в:
Леката му природа и изолационните свойства го правят идеален за опаковане на храни.
Електроника
В индустрията на електрониката PS играе решаваща роля:
Свойствата на електрическата изолация на PS го правят материал за електронни приложения.
Автомобилна индустрия
Производителите на автомобили обичат PS за своята гъвкавост:
PS помага да се намали теглото на превозното средство, подобрявайки ефективността на горивото.
Строителство
XPS Polystyrene пяна дъска
PS намира своя път и в сгради:
Изолационните му свойства помагат да се подобри енергийната ефективност в сградите.
Медицински и лаборатория
PS е от решаващо значение в медицинските и научните области:
Неговата яснота и химическа устойчивост го правят идеален за лабораторно оборудване.
Други приложения
Универсалността на PS се простира до много други области:
Играчки и потребителски продукти
Прибори за еднократна употреба и прибори за хранене
Изработка и прототипиране на модела
Ето бърз преглед на PS приложенията:
| индустриални | приложения |
| Опаковане | Контейнери за храна, защитна пяна, опаковки на дребно |
| Електроника | Корпуси на устройството, изолация, CD/DVD калъфи |
| Автомобил | Вътрешна облицовка, панели с инструменти, структурни елементи |
| Строителство | Изолационни дъски, декоративни корнизи, лек бетон |
| Медицинска/лаборатория | Петри ястия, диагностични компоненти, опаковане на устройства |
| Други | Играчки, прибори за еднократна употреба, прототипиране |
Модификации на PS пластмаса
PS пластмасата може да бъде модифицирана по различни начини за подобряване на свойствата му за различни приложения. Тези модификации включват съполимери, добавки и пени.
Съполимери и смеси
Полистиролът често се смесва или кополимеризира с други материали, за да се подобри устойчивостта на удара, гъвкавостта и топлинната стабилност.
Полистирол с високо въздействие (бедрата)
Ханша е PS с обрат. Това е по -трудно и по -гъвкаво от обикновения PS.
Композиция
Ханша се прави чрез добавяне на полибутадиен каучук към PS. Това създава двуфазна система:
Подобрени свойства
В сравнение с обикновения PS, HIPS предлага:
Приложения
Хиботата намира своя път в много продукти:
Hips vs с общо предназначение PS PS
| Свойства | Хибос | с общо предназначение PS |
| Силата на удара | Високо | Ниско |
| Гъвкавост | Добре | Беден |
| Непрозрачност | Непрозрачна | Прозрачен |
| Разходи | По -високо | По -ниско |
Акрилонитрил бутадиен стирен (ABS)
ABS е здрава пластмаса, която включва PS. Известен е със своята сила и устойчивост на топлина.
Ролята на PS в ABS
PS допринася за ABS:
Твърдост
Лесна обработка
Гланц
Подобрени характеристики
ABS превъзхожда PS по няколко начина:
Общи употреби на ABS
Ще намерите ABS в:
Автомобилни части
Електронни корпуси
Тръбни системи
Лего тухли
Други PS съполимери и смеси
PS играе добре с другите. Ето някои други популярни модификации:
PS-CO-метил метакрилат (PSMMA)
PSMMA комбинира PS с метил метакрилат. Предлага:
Използва се при външни табели и оптични лещи.
Каучук от стирол-бутадиен (SBR)
SBR е синтетичен каучук. Той е направен чрез кополимеризиращ стирен с бутадиен. SBR осигурява:
Ще намерите SBR в автомобилни гуми и подметки за обувки.
Добавки и пълнители
PS пластмасата може да бъде подобрена с добавки за задоволяване на специфичните нужди от производителност.
Оцветяващи и пигменти : Те се използват за осигуряване на широк спектър от цветови опции, което позволява на PS продуктите да отговарят на естетическите изисквания.
Забавници на пламъка : Тези добавки подобряват пожарната устойчивост на PS, което го прави по -безопасно за приложения в електрониката и строителството.
Модификатори на удара : Тези материали се добавят за увеличаване на здравината на PS, намалявайки естествената му бритълност и разширяване на използването му в райони с високо въздействие.
Антистатични агенти : Те се добавят за намаляване на статичното натрупване, особено важни за електронните компоненти, където статичното изпускане може да причини щети.
Пени и композити
PS може да се размножава или комбинира с други материали за създаване на леки, изолационни продукти.
Разширен полистирол (EPS) : Обикновено се използва за изолация и защитни опаковки, EPS е лека пяна, която предлага отлични свойства на термична изолация.
Екструдиран полистирол (XPS) : XPS има по -висока плътност от EPS, което го прави по -подходящ за приложения, при които съпротивлението на влагата е от решаващо значение, като например в изграждането на изолация.
Композити PS пяна с влакна или пълнители : Тези композити комбинират PS с материали като стъклени влакна или минерални пълнители за подобряване на здравината, термичната устойчивост или механичните свойства, което ги прави подходящи за по -взискателни приложения.
Обработка на PS пластмаса
Пластмасата за полистирол (PS) може да бъде обработена с помощта на няколко метода, в зависимост от приложението. Всеки процес предлага уникални предимства и изисква специфични съображения за дизайн.
Инжекционно формоване
Инжекционното формоване е един от най -често срещаните методи за обработка на PS пластмаса. Тя включва инжектиране на разтопен PS във форма, което позволява ефективно да се създават сложни и детайлни части.
Описание на процеса и предимства : PS се разтопява и инжектира във форми, където се охлажда и се втвърдява. Процесът е бърз, рентабилен и може да произвежда сложни, сложни части с добра точност на размерите.
Съображения за дизайн за PS части, формовани от инжектиране : Поради своята британност, PS изисква внимателно внимание към дебелината на стената и дизайна на изхвърляне, за да се избегне напукване. Освен това скоростта на охлаждане и контролът на температурата са от решаващо значение за минимизиране на изкривяването.
Отстраняване на проблеми с общите проблеми с формоването на инжектиране : Общите проблеми включват свиване, изкривяване и напукване. Те често могат да бъдат коригирани чрез регулиране на дизайна на плесента, контролиране на процеса на охлаждане и промяна на индекса на потока на материала.
Екструзия
Екструзията е друг популярен процес за оформяне на PS пластмаса, особено за производство на дълги, непрекъснати форми като листове, тръби и профили.
Преглед на процесите и приложения : При екструзия PS се разтопява и принуждава чрез матрица, за да създаде непрекъснати форми. Обикновено се използва за изработка на листове, пръти и тръби.
Екструзионни степени на PS пластмаса : Различни степени на PS са достъпни за екструзия, всеки оптимизиран за различни приложения, като екструзия на филма или екструзия на листа.
Съвместната екскурзия с други полимери : PS може да бъде съвместно с други пластмаси за подобряване на характеристиките на производителността, като подобрена гъвкавост или издръжливост. Коексструзията позволява многопластови продукти, които комбинират предимствата на различните материали.
Термоформоване
Термоформата включва нагряване на PS листове и оформяне върху форми. Този метод е идеален за създаване на големи, леки части като опаковки и тави.
Техники за вакуумно формиране и формиране на налягане : При вакуумна форма нагрятия PS лист се изтегля върху мухъл чрез вакуум. При формирането на налягане се прилага допълнително налягане за постигане на по -фини детайли и по -остри ъгли.
Екструзия на листа и производство на ролки : PS листовете обикновено се произвеждат чрез екструзия, преди да се използват в процеса на термоформоване. Roll Stock е друга форма, която обикновено се използва за масово производство.
Указания за дизайн на термоформоване : При проектирането на PS части за термоформоване, еднаква дебелина и правилните ъгли на черновата са от решаващо значение за отделянето на части и за да се избегне изтъняване в ъглите.
Други методи за обработка
Отвъд основните методи, PS пластмасата може да бъде обработена с помощта на допълнителни техники за задоволяване на специфични нужди.
Издухване : PS се разтопява и издухва във форми, за да създаде кухи части, като бутилки и контейнери.
Ротационно формоване : Този метод включва нагряване на PS във въртяща се форма, създаване на кухи, безпроблемни продукти като големи резервоари или контейнери.
Компресионно формоване : При формоване на компресия PS се поставя в отопляема форма, където се прилага налягане, за да се оформи материала. Тази техника е по -рядко срещана за PS, но се използва за специфични приложения, изискващи силни, твърди части.
Рециклиране и въздействие върху околната среда на PS пластмасата
PS пластмасата се използва широко, но въздействието му върху околната среда е нарастваща грижа. Нека се потопим в предизвикателствата за рециклиране и екологичните проблеми около PS.
Рециклируемост на PS пластмаса
PS е рециклируем, но не е толкова просто, колкото другите пластмаси. Ето какво трябва да знаете:
PS може да се рециклира многократно без значителна загуба на качество
Той се идентифицира от символа за рециклиране #6
Много съоръжения за рециклиране не приемат PS поради предизвикателства за обработка
Предизвикателства в процеса на рециклиране
Рециклирането на PS не е лесно. Няколко препятствия го правят по -рядко от другите пластмаси:
Замърсяване: Хранителните остатъци често замърсяват контейнерите за храна на PS
Плътност: PS е светлина, което прави скъпо за транспортиране
Търсене на пазара: Ограничен пазар на рециклирани PS продукти
Обработка: Специално оборудване, необходимо за рециклиране на PS
Тези предизвикателства правят рециклирането на PS по -малко икономически жизнеспособно за много съоръжения.
Загриженост за околната среда
PS поставя няколко екологични проблема:
Небиоразградими
PS не се разпада естествено. Той може да се запази в околната среда в продължение на стотици години.
Котило
Леките PS продукти лесно стават отпадъци. Те често се намират по улици и природни зони.
Морско замърсяване
PS е основен принос за морското замърсяване. Той се разпада на малки парчета, вреди на морския живот.
Алтернативи и устойчиви решения
За да се справят с тези проблеми, се появяват няколко алтернативи и решения:
Биоразградими алтернативи
Подобрени технологии за рециклиране
Стратегии за намаляване
Иновативни приложения за рециклиран PS
Ето сравнение на PS с някои алтернативи:
| Материални | биоразградими | рециклируеми | относителни разходи |
| Ps | Не | Да (предизвикателство) | Ниско |
| Пла | Да | Да | Среден |
| PBS | Да | Да | Високо |
| Хартия | Да | Да | Ниско |
Въздействието върху околната среда на PS е значително. Но с новите технологии и алтернативи се насочваме към по -устойчиви решения.
Сравнение с други пластмаси
Полистиролът (PS) често се сравнява с други популярни пластмаси, всяка от които предлага различни имоти. Ето как PS се подрежда срещу PP , PET и PVC.
PS срещу PP (полипропилен)
Плътност : PS има по -висока плътност ( 1,05 g/cm³ ) в сравнение с PP, което е по -лека ( 0,91 g/cm³ ). Това прави PP по -подходящ за леки приложения.
Гъвкавост : PP е по -гъвкав и по -малко крехък от PS, което го прави по -добър за приложения, изискващи издръжливост и устойчивост на въздействие, като опаковки и автомобилни части.
Рециклируемост : Въпреки че и двете пластмаси са рециклируеми, PP обикновено е по-лесен и по-рентабилен за рециклиране от PS, който е изправен пред предизвикателства поради структурата и бритота си.
| свойство | PS | PP |
| Плътност | 1,05 g/cm³ | 0,91 g/cm³ |
| Гъвкавост | Крехък, по -малко гъвкав | Силно гъвкав |
| Рециклируемост | По -трудно | По -лесен и по -често срещан |
PS срещу PET (полиетилен терефталат)
Прозрачност : И PS, и PET са прозрачни, но PET предлага по -добра яснота, което го прави материал за избор на бутилки с вода и опаковане на храни, където видимостта е от съществено значение.
Сила : PET е по-силен и по-устойчив на въздействие от PS. Той също така предлага по -добра устойчивост на температурните промени, което го прави идеален както за гореща, така и за студена среда.
Приложения : PS е предпочитан за продукти като CD калъфи и изолация, докато PET се използва за контейнери за напитки, опаковки и текстилни влакна.
| свойство | PS | PET PET |
| Прозрачност | Прозрачен, ясен | По -голяма яснота |
| Сила | Крехък, по -малко издръжлив | По -силен, по -издръжлив |
| Често срещани приложения | CD случаи, изолация | Бутилки за напитки, влакна |
PS срещу PVC (поливинил хлорид)
Гъвкавост : PVC е по -гъвкав от PS, което е крехко. Това прави PVC подходящ за водопроводни тръби, електрическа изолация и гъвкава опаковка.
Химическа устойчивост : PVC предлага по -добра химическа резистентност, особено срещу киселини и алкали, което го прави подходящ за приложения, при които се очаква излагане на тежки химикали.
Въздействие върху околната среда : PVC има по -значително въздействие върху околната среда поради освобождаването на токсичен хлор по време на производството и изхвърлянето, докато основното предизвикателство за околната среда на PS е неговата рециклируемост.
| свойство | PS | PVC |
| Гъвкавост | Чупливо | Гъвкав |
| Химическа устойчивост | Умерен | Високо |
| Въздействие върху околната среда | Трудно рециклиране | Токсично производство и изхвърляне |
Заключение
PS пластмасата е универсална и широко използвана. Известен е със своята яснота, твърдост и изолационни свойства. PS намира приложения в опаковката, електрониката и конструкцията.
Модификации като бедрата и ABS подобряват неговата производителност. Различни методи за обработка, включително инжекционно формоване и термоформоване, оформят PS в различни продукти.
Изборът на подходящ метод на PS и метод на обработка е от решаващо значение. Той осигурява оптимална ефективност в конкретни приложения. Помислете за фактори като сила, химическа устойчивост и въздействие върху околната среда при избора на PS.
Съвети: Може би се интересувате от всички пластмаси
