Polistirola (PS) plastmasa ir visur. Sākot no iepakojuma līdz elektronikai, tam ir milzīga loma mūsu ikdienas dzīvē. Bet kas to padara tik plaši izmantotu?
Šajā rakstā mēs izpētīsim PS plastmasas īpašības , kāpēc tas ir svarīgi dažādās nozarēs un kā tas tiek apstrādāts. Jūs uzzināsit par tā lietojumprogrammām, modifikācijām un izaicinājumiem, ko tas rada.
Kas ir polistirola (PS) plastmasa?
PS ir sintētisks polimērs. Tas ir izgatavots no stirola, šķidra ogļūdeņraža. Stirola ķīmiskā formula ir C8H8. Kad daudzas stirola molekulas sasaista kopā, tās veido polistirolu.
Lūk, kā tas darbojas:
Stirola monomērus ekstrahē no naftas.
Šiem monomēriem tiek veikta polimerizācija.
Rezultāts? Garas stirola vienību ķēdes, veidojot polistirolu.
PS ķīmiskā struktūra izskatās šādi:
[-ch (c6h5) -ch2-] n
Kur:
PS plastmasa ir dažādās formās:
Cieta plastmasa (caurspīdīga un stingra)
Putas (vieglas un izolācijas)
Plēve (plāna un elastīga)
Katrai formai ir unikālas īpašības. Tie tiek izmantoti dažādos lietojumos, sākot no iepakojuma līdz būvniecībai.
PS ir pazīstams ar savu:
Šīs īpašības padara PS par populāru izvēli daudzās nozarēs. Tas ir viegls, viegli veidojams un rentabls ražošana.
Nākamajās sadaļās mēs iedziļināsimies PS īpašumos, lietojumprogrammās un apstrādes metodēs. Jūs redzēsit, kāpēc šim vienkāršajam polimēram ir tik liela loma mūsu ikdienas dzīvē.
Polistirola īpašības
PS plastmasas fizikālās īpašības
Polistirola (PS) plastmasai ir vairākas ievērojamas fizikālās īpašības , kas padara to piemērotu dažādiem rūpnieciskiem lietojumiem.
Blīvums un izskats
PS ir viegls, ar blīvumu 1,05 g/cm³. Tas ir tikai nedaudz smagāks par ūdeni!
Savā cietajā formā PS ir:
Caurspīdīgs
Bezkrāsains
Spīdīgs
Šī skaidrība padara to perfektu lietojumprogrammām, kur redzamība ir būtiska.
Termiskās īpašības
PS ir dažas interesantas termiskās īpašības:
Ko tas nozīmē? PS sāk mīkstināties 100 ° C temperatūrā. Tas pilnībā kūst 240 ° C.
Tās siltumvadītspēja ir zema pie 0,033 w/(m · k). Tas padara PS par lielisku izolatoru.
Elektriskās īpašības
PS spīd kā elektriskais izolators. To bieži izmanto elektroniskos komponentos un korpusos.
Optiskās īpašības
PS lepojas ar augstu caurspīdīgumu. Tā refrakcijas indekss ir 1,59, augstāks nekā daudzas citas plastmasas.
Šis īpašums padara PS ideālu:
Optiskās lēcas
Gaismas difuzori
Displeja gadījumi
| īpašuma | vērtībai |
| Blīvums | 1,05 g/cm³ |
| Izskats | Caurspīdīgs, spīdīgs |
| Kušanas punkts | 240 ° C (464 ° F) |
| Stikla pārejas temperatūra | 100 ° C (212 ° F) |
| Siltumvadītspēja | 0,033 w/(m · k) |
| Elektriskā izolācija | Lielisks |
| Optiskās īpašības | Augsta caurspīdīgums |
| Refrakcijas indekss | 1.59 |
PS plastmasas mehāniskās īpašības
Spēks un elastība
PS plastmasas izrāda iespaidīgu izturību:
Bet tas nav ļoti elastīgs. Tās pagarinājums pārtraukumā ir tikai 1–2,5%.
Cietība un izturība pret triecieniem
PS ir grūts, ar Rockwell cietību R75-105. Tas padara to izturīgu pret skrāpējumiem un iespiedumiem.
Tomēr tas ir trausls ar zemu trieciena izturību. Nometiet PS priekšmetu, un tas var saplaisāt vai sagraut.
Stīvums
PS ir pazīstams ar savu augsto stīvumu. Tas ir stingrs materiāls, saglabājot savu formu lielākajā daļā apstākļu.
Šeit ir ātrs PS mehānisko īpašību salīdzinājums:
| īpašuma | vērtība |
| Stiepes izturība | 30-55 MPa |
| Lieces spēks | 48-76 MPa |
| Pagarinājums pārtraukumā | 1-2,5% |
| Cietība (Rokvels) | R75-105 |
| Trieciena izturība | Zems |
| Stīvums | Augsts |
Šīs īpašības padara PS ideālu dažām lietojumprogrammām:
PS plastmasas ķīmiskā izturība
PS plastmasas ķīmiskā izturība ir sajaukta soma. Tas nostājas dažām vielām, bet apņemas pret citām.
Izturība pret parastām ķīmiskām vielām
PS parāda labu pretestību:
Skābes (atšķaidītas)
Bāzes
Alkoholi
Tas padara to piemērotu daudzām mājsaimniecībām un rūpnieciskām lietojumiem.
Vājās puses
Tomēr PS ir Ahileja papēdis. Tas šķīst:
PS arī neveicas labi pret:
Koncentrētas skābes
Esteri
Ketoni
Tie var izraisīt PS pasliktināšanos vai izšķīdināšanu.
UV pretestība
PS ir slikta pretestība UV. Kad tas ir pakļauts saules gaismai, tas mēdz:
Dzeltens
Kļūt trauslam
Laika gaitā noārdieties
Tas ierobežo tā izmantošanu āra lietojumprogrammās.
Šeit ir ātra atsauces tabula:
| ķīmiskās grupas | pretestība |
| Atšķaidītas skābes | Labs |
| Bāzes | Labs |
| Alkoholi | Labs |
| Aromātiskie ogļūdeņraži | Nabadzīgs |
| Hlorēti ogļūdeņraži | Nabadzīgs |
| Koncentrētas skābes | Nabadzīgs |
| Esteri | Nabadzīgs |
| Ketoni | Nabadzīgs |
| UV gaisma | Nabadzīgs |
PS plastmasas pielietojums
PS plastmasa ir neticami daudzpusīga. To izmanto dažādās nozarēs, sākot no iepakojuma līdz medicīnas ierīcēm. Izpētīsim tās plašās lietojumprogrammas.
Iesaiņojums
PS dominē iepakojuma pasaulē. Jūs to atradīsit:
Tā vieglā rakstura un izolācijas īpašības padara to ideālu pārtikas iepakojumam.
Elektronika
Elektronikas nozarē PS ir izšķiroša loma:
PS elektriskās izolācijas īpašības padara to par materiālu elektroniskām lietojumiem.
Automobiļu rūpniecība
Automašīnu ražotāji mīl PS par daudzpusību:
Interjera apdares komponenti
Instrumentu paneļi un pogas
Viegli strukturālie elementi
PS palīdz samazināt transportlīdzekļa svaru, uzlabojot degvielas patēriņu.
Būvniecība
XPS polistirola putu dēlis
PS atrod ceļu arī ēkās:
Izolācijas dēļi (EPS un XPS)
Dekoratīvie līstes un apdare
Vieglas konkrētas lietojumprogrammas
Tās izolācijas īpašības palīdz uzlabot ēku energoefektivitāti.
Medicīnas un laboratorija
PS ir būtiska medicīniskajās un zinātniskajās jomās:
Tās skaidrība un ķīmiskā izturība padara to perfektu laboratorijas aprīkojumam.
Citas lietojumprogrammas
PS daudzpusība attiecas uz daudzām citām jomām:
Rotaļlietas un patēriņa produkti
Vienreizējās lietošanas galda piederumi un galda piederumi
Modeļa izgatavošana un prototipēšana
Šeit ir ātrs PS lietojumprogrammu pārskats:
| nozares | lietojumprogrammas |
| Iesaiņojums | Pārtikas konteineri, aizsargājošās putas, mazumtirdzniecības iepakojums |
| Elektronika | Ierīces korpusi, izolācija, CD/DVD gadījumi |
| Autobūves | Interjera apdare, instrumentu paneļi, strukturālie elementi |
| Būvniecība | Izolācijas dēļi, dekoratīvie līstes, viegls betons |
| Medicīnas/laboratorija | Petri ēdieni, diagnostikas komponenti, ierīces iesaiņojums |
| Cits | Rotaļlietas, vienreizlietojamie galda piederumi, prototipēšana |
PS plastmasas modifikācijas
PS plastmasu var mainīt dažādos veidos, lai uzlabotu tā īpašības dažādiem lietojumiem. Šīs modifikācijas ietver kopolimērus, piedevas un putas.
Kopolimēri un maisījumi
Polistirols bieži tiek sajaukts vai kopolimerizēts ar citiem materiāliem, lai uzlabotu trieciena pretestību, elastību un termisko stabilitāti.
Augstas ietekmes polistirols (gurni)
Gurni ir PS ar vērpjot. Tas ir grūtāks un elastīgāks nekā parastais PS.
Sastāvs
Gurni tiek izgatavoti, pievienojot PS polibutadiēna gumiju. Tas rada divfāžu sistēmu:
Uzlabotas īpašības
Salīdzinot ar parasto PS, gurni piedāvā:
Pieteikumi
HIPS atrod ceļu uz daudziem produktiem:
Gurni vs vispārējas nozīmes PS
| īpašuma | gurni | Vispārīgi mērķtiecīgi PS |
| Trieciena izturība | Augsts | Zems |
| Elastība | Labs | Nabadzīgs |
| Necaurredzamība | Necaurspīdīgs | Caurspīdīgs |
| Maksāt | Augstāks | Apakšējais |
Akrilonitrila butadiēna stirols (ABS)
ABS ir grūta plastmasa, kurā iekļauta PS. Tas ir pazīstams ar savu izturību un karstuma pretestību.
PS loma abs
PS veicina ABS:
Stingrība
Apstrādes vieglums
Spīdēt
Uzlabotas īpašības
ABS pārspēj PS vairākos veidos:
Augstāka trieciena stiprums
Labāka karstuma pretestība
Uzlabota ķīmiskā izturība
ABS izplatīts lietojums
Jūs atradīsit abs:
Automobiļu detaļas
Elektroniskie apvalki
Cauruļu sistēmas
LEGO ķieģeļi
Citi PS kopolimēri un maisījumi
PS labi spēlē ar citiem. Šeit ir dažas citas populāras modifikācijas:
PS-CO-metilmetakrilāts (PSMMA)
PSMMA apvieno PS ar metilmetakrilātu. Tas piedāvā:
To izmanto āra apzīmējumos un optiskajās lēcās.
Stirola-butadiēna gumija (SBR)
SBR ir sintētiska gumija. To veido stirola kopolimerizēšana ar butadiēnu. SBR nodrošina:
Jūs atradīsit SBR automašīnu riepās un apavu zolēs.
Piedevas un pildvielas
PS plastmasu var uzlabot ar piedevām, lai apmierinātu īpašas veiktspējas vajadzības.
Krāsu un pigmenti : tos izmanto, lai nodrošinātu plašu krāsu iespēju klāstu, ļaujot PS produktiem izpildīt estētiskās prasības.
Liesmas slāpētāji : Šīs piedevas uzlabo PS ugunsizturību, padarot to drošāku elektronikas un celtniecības lietojumiem.
Trieciena modifikatori : šie materiāli tiek pievienoti, lai palielinātu PS izturību, samazinot tā dabisko trauslumu un paplašinot tā izmantošanu augstas ietekmes apgabalos.
Antistātiski līdzekļi : tie tiek pievienoti, lai samazinātu statisko uzkrāšanos, kas ir īpaši svarīgi elektroniskiem komponentiem, kur statiskā izlāde var izraisīt bojājumus.
Putas un kompozītmateriāli
PS var putot vai apvienot ar citiem materiāliem, lai izveidotu vieglus, izolējošus produktus.
Paplašināts polistirols (EPS) : parasti tiek izmantots izolācijai un aizsargājošam iepakojumam, EPS ir vieglas putas, kas piedāvā lieliskas siltumizolācijas īpašības.
Ekstrudēta polistirola (XPS) : XPS ir lielāks blīvums nekā EPS, padarot to labāk piemērotu lietojumiem, kur mitruma izturība ir kritiska, piemēram, ēkas izolācijā.
PS putu kompozītmateriāli ar šķiedrām vai pildvielām : šie kompozīti apvieno PS ar materiāliem, piemēram, stikla šķiedrām vai minerālu pildvielām, lai uzlabotu izturību, termisko pretestību vai mehāniskās īpašības, padarot tās piemērotas prasīgākiem lietojumiem.
PS plastmasas apstrāde
Polistirola (PS) plastmasu var apstrādāt, izmantojot vairākas metodes, atkarībā no lietojuma. Katrs process piedāvā unikālas priekšrocības un prasa īpašus dizaina apsvērumus.
Iesmidzināšana
Injekcijas veidošana ir viena no visizplatītākajām PS plastmasas apstrādes metodēm. Tas ietver izkausētu PS ievadīšanu veidnē, ļaujot efektīvi izveidot sarežģītas un detalizētas detaļas.
Procesa apraksts un priekšrocības : PS ir izkusis un ievadīts veidnēs, kur tas atdziest un sacietē. Process ir ātrs, rentabls un var radīt liela apjoma, sarežģītas detaļas ar labu izmēru precizitāti.
Projektēšanas apsvērumi iesmidzināšanas PS daļām : Sakarā ar to trauslumu, PS ir nepieciešama rūpīga uzmanība sienas biezumam un izmešanas dizainam, lai izvairītos no plaisāšanas. Turklāt, lai samazinātu deformāciju, ir kritiski svarīgi dzesēšanas ātrumi un temperatūras kontrole.
Traucējummeklēšana parasto iesmidzināšanas liešanas jautājumi : kopīgas problēmas ietver saraušanos, deformāciju un plaisāšanu. Tos bieži var koriģēt, pielāgojot pelējuma dizainu, kontrolējot dzesēšanas procesu un modificējot materiāla kausējuma plūsmas indeksu.
Ekstrūzija
Ekstrūzija ir vēl viens populārs PS plastmasas veidošanas process, jo īpaši garu, nepārtrauktu formu ražošanai, piemēram, loksnēm, caurulēm un profiliem.
Procesa pārskats un lietojumprogrammas : ekstrūzijā PS ir izkusis un piespiests caur die, lai izveidotu nepārtrauktas formas. To parasti izmanto, lai izgatavotu palagus, stieņus un caurules.
PS plastmasas ekstrūzijas pakāpes : ekstrūzijai ir pieejamas dažādas PS pakāpes, katra ir optimizēta dažādām lietojumiem, piemēram, plēves ekstrūzijai vai lokšņu ekstrūzijai.
Koekstrūzija ar citiem polimēriem : PS var arī vienlaicīgi ar citu plastmasu, lai uzlabotu veiktspējas īpašības, piemēram, uzlabotu elastību vai izturību. Koekstrūzija ļauj iegūt daudzslāņu produktus, kas apvieno dažādu materiālu priekšrocības.
Termoformēšana
Termoformēšana ietver PS loksņu sildīšanu un veidošanu virs veidnēm. Šī metode ir ideāli piemērota, lai izveidotu lielas, vieglas detaļas, piemēram, iepakojumu un paplātes.
Vakuuma veidošanās un spiediena veidošanās paņēmieni : Vakuuma veidošanā apsildāmo PS loksni uz pelējuma uzzīmē vakuums. Veidojot spiedienu, tiek piemērots papildu spiediens, lai sasniegtu smalkāku informāciju un asākus stūrus.
Loksnes ekstrūzijas un rullīšu ražošana : PS loksnes parasti tiek ražotas, izmantojot ekstrūziju, pirms tās tiek izmantotas termoformēšanas procesā. Rullīšu sastāvs ir vēl viena forma, ko parasti izmanto masveida ražošanai.
Termoformēšanas projektēšanas vadlīnijas : Projektējot PS daļas termoformēšanai, vienmērīgs biezums un pareizie iegrimes leņķi ir kritiski svarīgi, lai atbrīvotos un izvairītos no retināšanas stūros.
Citas apstrādes metodes
Papildus galvenajām metodēm PS plastmasu var apstrādāt, izmantojot papildu metodes, lai apmierinātu īpašas vajadzības.
Pūtīšanas veidne : PS ir izkusis un izpūstis veidnē, lai izveidotu dobas detaļas, piemēram, pudeles un konteinerus.
Rotācijas formēšana : šī metode ietver PS sildīšanu rotējošā veidnē, izveidojot dobus, bezšuvju produktus, piemēram, lielas tvertnes vai konteinerus.
Kompresijas veidne : saspiešanas formā PS ievieto apsildāmā veidnē, kur materiāla veidošanai tiek izdarīts spiediens. Šis paņēmiens ir retāk sastopams PS, bet to izmanto īpašām lietojumiem, kuriem nepieciešama spēcīga, cieta daļa.
PS plastmasas pārstrāde un ietekme uz vidi
PS plastmasa tiek plaši izmantota, bet tās ietekme uz vidi rada aizvien lielāku bažas. Ieejīsim pārstrādes izaicinājumos un vides jautājumos, kas saistīti ar PS.
PS plastmasas pārstrādājamība
PS ir pārstrādājams, bet tas nav tik vienkārši kā cita plastmasa. Lūk, kas jums jāzina:
PS var pārstrādāt vairākas reizes bez ievērojamiem kvalitātes zaudējumiem
To identificē ar pārstrādes simbolu Nr. 6
Daudzas pārstrādes iespējas nepieņem PS apstrādes problēmu dēļ
Izaicinājumi pārstrādes procesā
PS pārstrāde nav viegla. Vairāki šķēršļi padara to retāk nekā citas plastmasas:
Piesārņojums: pārtikas atliekas bieži piesārņo PS pārtikas konteinerus
Blīvums: PS ir viegls, padarot to dārgu transportēšanai
Tirgus pieprasījums: ierobežots pārstrādātu PS produktu tirgus tirgus
Apstrāde: īpašs aprīkojums, kas nepieciešams PS pārstrādei
Šīs problēmas padara PS pārstrādi mazāk ekonomiski dzīvotspējīgu daudzām iespējām.
Vides problēmas
PS rada vairākus vides jautājumus:
Bez bioloģiski noārdāmais
PS dabiski nesadalās. Tas var saglabāties vidē simtiem gadu.
Pakaiši
Viegli PS produkti viegli kļūst pakaiši. Tie bieži sastopami ielās un dabiskajās vietās.
Jūras piesārņojums
PS ir galvenais jūras piesārņojuma veicinātājs. Tas sadalās mazos gabaliņos, kaitējot jūras dzīvei.
Alternatīvas un ilgtspējīgi risinājumi
Lai risinātu šīs bažas, parādās vairākas alternatīvas un risinājumi:
Bioloģiski noārdāmas alternatīvas
PLA (polilaktīnskābe): izgatavots no atjaunojamiem resursiem, piemēram, kukurūzas cieti
PBS (polibutilēna sukcināts): bioloģiski noārdāms un kompostējams
Uzlabotas pārstrādes tehnoloģijas
Samazināšanas stratēģijas
Inovatīvi lietojumi pārstrādātai PS
Šeit ir PS salīdzinājums ar dažām alternatīvām:
| materiālu | bioloģiski noārdāmās | pārstrādājamās | relatīvās izmaksas |
| Ps | Ne | Jā (izaicinājums) | Zems |
| Pla | Jā | Jā | Vidējs |
| PBS | Jā | Jā | Augsts |
| Papīrpapīrs | Jā | Jā | Zems |
PS ietekme uz vidi ir nozīmīga. Bet ar jaunām tehnoloģijām un alternatīvām mēs virzāmies uz ilgtspējīgākiem risinājumiem.
Salīdzinājums ar citu plastmasu
Polistirolu (PS) bieži salīdzina ar citām populārām plastmasām, katra piedāvā atšķirīgas īpašības. Lūk, kā PS sakrauj pret PP , PET un PVC.
PS pret PP (polipropilēna)
Blīvums : PS ir lielāks blīvums ( 1,05 g/cm³ ), salīdzinot ar PP, kas ir vieglāks ( 0,91 g/cm³ ). Tas padara PP vairāk piemērotāku vieglām lietojumprogrammām.
Elastība : PP ir elastīgāks un mazāk trauslāks nekā PS, padarot to labāku lietojumprogrammām, kurām nepieciešama izturība un trieciena pretestība, piemēram, iesaiņojums un automobiļu detaļas.
Pārstrādājamība : lai arī abas plastmasas ir pārstrādājamas, PP parasti ir vieglāk un rentablāk pārstrādei nekā PS, kas saskaras ar izaicinājumiem tā struktūras un trausluma dēļ.
| īpašību | PS | PP |
| Blīvums | 1,05 g/cm³ | 0,91 g/cm³ |
| Elastība | Trausls, mazāk elastīgs | Ļoti elastīgs |
| Pārstrādājamība | Grūtāk | Vieglāk un biežāk |
PS pret PET (polietilēntereftalāta)
Caurspīdīgums : gan PS, gan PET ir caurspīdīgi, bet PET piedāvā labāku skaidrību, padarot to par izvēlēto materiālu ūdens pudelēm un pārtikas iepakojumam, kur redzamība ir būtiska.
Spēks : mājdzīvnieks ir stiprāks un izturīgāks par triecieniem nekā PS. Tas arī piedāvā labāku izturību pret temperatūras izmaiņām, padarot to ideālu gan karstajai, gan aukstai videi.
Pieteikumi : PS priekšroka tiek dota PS tādiem produktiem kā CD gadījumi un izolācija, savukārt PET izmanto dzērienu konteineriem, iepakojumam un tekstilizstrādājumu šķiedrām.
| īpašums | PS | PET |
| Caurspīdīgums | Caurspīdīgs, skaidrs | Augstāka skaidrība |
| Izturība | Trausls, mazāk izturīgs | Stiprāks, izturīgāks |
| Izplatīti lietojumi | CD gadījumi, izolācija | Dzērienu pudeles, šķiedras |
PS pret PVC (polivinilhlorīds)
Elastība : PVC ir elastīgāks nekā PS, kas ir trausls. Tas padara PVC piemērotu santehnikas caurulēm, elektriskajai izolācijai un elastīgam iepakojumam.
Ķīmiskā izturība : PVC piedāvā labāku ķīmisku izturību, īpaši pret skābēm un sārmiem, padarot to piemērotu lietojumam, kur gaidāma skarbu ķīmisko vielu iedarbība.
Ietekme uz vidi : PVC ir nozīmīgāka ietekme uz vidi, pateicoties toksiskā hlora izdalīšanai ražošanas un apglabāšanas laikā, savukārt PS lielākais vides izaicinājums ir tā pārstrādājamība.
| Īpašība | PS | PVC |
| Elastība | Trausls | Elastīgs |
| Ķīmiska izturība | Mērens | Augsts |
| Ietekme uz vidi | Grūta pārstrāde | Toksiska ražošana un iznīcināšana |
Secinājums
PS plastmasa ir daudzpusīga un plaši izmantota. Tas ir pazīstams ar skaidrību, stingrību un izolācijas īpašībām. PS atrod lietojumus iesaiņojumā, elektronikā un būvniecībā.
Tādas modifikācijas kā gurni un ABS uzlabo tās veiktspēju. Dažādas apstrādes metodes, ieskaitot iesmidzināšanas veidošanu un termoformēšanu, veido PS dažādos produktos.
Ir ļoti svarīgi izvēlēties pareizo PS pakāpi un apstrādes metodi. Tas nodrošina optimālu veiktspēju īpašās lietojumprogrammās. Izvēloties PS, ņemiet vērā tādus faktorus kā izturība, ķīmiskā izturība un ietekme uz vidi.
Padomi: jūs varbūt interesējat visu plastmasu
