Plasticul din polistiren (PS) este peste tot. De la ambalaje la electronice, acesta joacă un rol imens în viața noastră de zi cu zi. Dar ce o face atât de utilizată pe scară largă?
În acest articol, vom explora proprietățile PS Plastic , de ce este important în diverse industrii și cum este procesat. Veți afla despre aplicațiile, modificările și provocările pe care le prezintă.
Ce este plasticul din polistiren (PS)?
PS este un polimer sintetic. Este fabricat din stiren, un hidrocarburi lichide. Formula chimică pentru stiren este C8H8. Când multe molecule de stiren se leagă, ele formează polistiren.
Iată cum funcționează:
Monomerii de stiren sunt extrași din petrol.
Acești monomeri suferă polimerizare.
Rezultatul? Lanțuri lungi de unități de stiren, creând polistiren.
Structura chimică a PS arată astfel:
[-ch (C6H5) -Ch2-] N
Unde:
CH reprezintă un atom de carbon și hidrogen
C6H5 este inelul de benzen
n este numărul de unități repetate
PLASTUL PS vine sub diferite forme:
Plastic solid (transparent și rigid)
Spumă (ușoară și izolatoare)
Film (subțire și flexibil)
Fiecare formă are proprietăți unice. Sunt utilizate în diverse aplicații, de la ambalaje la construcție.
PS este cunoscut pentru:
Aceste caracteristici fac din PS o alegere populară în multe industrii. Este ușor, ușor de modelat și rentabil de produs.
În secțiunile următoare, ne vom scufunda mai adânc în proprietățile, aplicațiile și metodele de procesare ale PS. Veți vedea de ce acest simplu polimer joacă un rol atât de mare în viața noastră de zi cu zi.
Proprietățile polistirenului
Proprietăți fizice ale plasticului PS
Plasticul din polistiren (PS) prezintă mai multe proprietăți fizice notabile care îl fac potrivit pentru diverse aplicații industriale.
Densitate și aspect
PS este ușor, cu o densitate de 1,05 g/cm³. Este doar un pic mai greu decât apa!
În forma sa solidă, PS este:
Transparent
Incolor
Lucios
Această claritate o face perfectă pentru aplicațiile în care vizibilitatea este crucială.
Caracteristici termice
PS are câteva proprietăți termice interesante:
Ce înseamnă acest lucru? PS începe să se înmoaie la 100 ° C. Se topește complet la 240 ° C.
Conductivitatea sa termică este scăzută la 0,033 W/(M · K). Acest lucru face ca PS să fie un izolator excelent.
Proprietăți electrice
PS strălucește ca izolator electric. Este adesea folosit în componente și carcase electronice.
Proprietăți optice
PS se mândrește cu o transparență ridicată. Indicele său de refracție este de 1,59, mai mare decât multe alte materiale plastice.
Această proprietate face PS ideală pentru:
Lentile optice
Difuzori de lumină
Case de afișare
| proprietății | valoarea |
| Densitate | 1,05 g/cm³ |
| Aspect | Transparent, lucios |
| Punct de topire | 240 ° C (464 ° F) |
| Temperatura de tranziție a sticlei | 100 ° C (212 ° F) |
| Conductivitate termică | 0,033 W/(M · K) |
| Izolație electrică | Excelent |
| Proprietăți optice | Transparență ridicată |
| Indicele de refracție | 1.59 |
Proprietățile mecanice ale plasticului PS
Forță și flexibilitate
Plasticul PS prezintă o rezistență impresionantă:
Dar nu este foarte flexibil. Alungirea sa la pauză este de doar 1-2,5%.
Rezistență la duritate și impact
PS este greu, cu o duritate Rockwell de R75-105. Acest lucru îl face rezistent la zgârieturi și scufundări.
Cu toate acestea, este fragilă cu o rezistență la impact scăzut. Aruncați un element PS și s -ar putea să se crăpa sau să se spargă.
Rigiditate
PS este cunoscut pentru rigiditatea sa ridicată. Este un material rigid, menținându -și forma în majoritatea condițiilor.
Iată o comparație rapidă a proprietăților mecanice ale PS:
| proprietății | valoarea |
| Rezistență la tracțiune | 30-55 MPa |
| Rezistență la flexie | 48-76 MPA |
| Alungire la pauză | 1-2,5% |
| Duritate (Rockwell) | R75-105 |
| Puterea impactului | Scăzut |
| Rigiditate | Ridicat |
Aceste proprietăți fac PS ideală pentru anumite aplicații:
Rezistența chimică a plasticului PS
Rezistența chimică a plasticului PS este o pungă mixtă. Se ridică la unele substanțe, dar se întâmplă împotriva altora.
Rezistență la substanțe chimice comune
PS arată o rezistență bună la:
Acizi (diluați)
Baze
Alcool
Acest lucru îl face potrivit pentru multe aplicații gospodărești și industriale.
Slăbiciuni
Cu toate acestea, PS are călcâiul lui Ahile. Este solubil în:
PS, de asemenea, nu este bine împotriva:
Acizi concentrați
Esteri
Cetone
Acestea pot face ca PS să se degradeze sau să se dizolve.
Rezistență la UV
PS are o rezistență slabă a UV. Când este expus la lumina soarelui, tinde să:
Galben
Devine fragil
Se degradează în timp
Acest lucru limitează utilizarea sa în aplicații în aer liber.
Iată un tabel de referință rapid:
| grupului chimic | Rezistența |
| Acizi diluați | Bun |
| Baze | Bun |
| Alcool | Bun |
| Hidrocarburi aromatice | Sărac |
| Hidrocarburi clorurate | Sărac |
| Acizi concentrați | Sărac |
| Esteri | Sărac |
| Cetone | Sărac |
| Lumină UV | Sărac |
Aplicații de plastic PS
PS PLASTIC este incredibil de versatil. Este utilizat în diverse industrii, de la ambalaje la dispozitive medicale. Să explorăm aplicațiile sale largi.
Ambalaj
PS domină lumea ambalajelor. Îl veți găsi în:
Containere și căni alimentare
Alune de spumă de protecție
Clamshell -uri cu amănuntul și pachete de blister
Natura ușoară și proprietățile de izolare o fac ideală pentru ambalajele alimentare.
Electronică
În industria electronică, PS joacă un rol crucial:
Proprietățile de izolare electrică ale PS îl fac un material care să fie pentru aplicații electronice.
Industria auto
Producătorii de mașini adoră PS pentru versatilitatea sa:
PS ajută la reducerea greutății vehiculului, îmbunătățind eficiența combustibilului.
Construcție
Placă de spumă de polistiren XPS
PS își găsește drumul și în clădiri:
Plăci de izolare (EPS și XPS)
Modele decorative și borduri
Aplicații concrete ușoare
Proprietățile sale de izolare ajută la îmbunătățirea eficienței energetice în clădiri.
Medical și laborator
PS este crucial în domeniile medicale și științifice:
Claritatea și rezistența sa chimică o fac perfectă pentru echipamentele de laborator.
Alte aplicații
Versatilitatea PS se extinde în multe alte domenii:
Jucării și produse de consum
Tacâmuri de unică folosință și tacâmuri de unică folosință
Fabricarea modelului și prototiparea
Iată o imagine de ansamblu rapidă a aplicațiilor PS:
| din industrie | aplicații |
| Ambalaj | Containere alimentare, spumă de protecție, ambalaje cu amănuntul |
| Electronică | Carcase de dispozitive, izolație, CD/DVD cu cazuri |
| Auto | Trimituri interioare, panouri de instrumente, elemente structurale |
| Construcție | Plăci de izolare, modele decorative, beton ușor |
| Medical/laborator | Vase Petri, componente de diagnostic, ambalaje de dispozitiv |
| Alte | Jucării, tacâmuri de unică folosință, prototipuri |
Modificări ale plasticului PS
PLASTA PS poate fi modificată în diferite moduri pentru a -și îmbunătăți proprietățile pentru diferite aplicații. Aceste modificări includ copolimeri, aditivi și spume.
Copolimeri și amestecuri
Polistirenul este adesea amestecat sau copolimerizat cu alte materiale pentru a îmbunătăți rezistența la impact, flexibilitatea și stabilitatea termică.
Polistiren cu impact mare (șolduri)
HIPS este PS cu o răsucire. Este mai dur și mai flexibil decât PS obișnuit.
Compoziţie
Șoldurile se realizează adăugând cauciuc de polibutadienă la PS. Acest lucru creează un sistem în două faze:
Proprietăți îmbunătățite
În comparație cu PS obișnuit, HIPS oferă:
Aplicații
HIPS își găsește drumul în multe produse:
HIPS vs General Scop PS
| Proprietate | HIPS | PROPIENȚĂ Generală PS |
| Puterea impactului | Ridicat | Scăzut |
| Flexibilitate | Bun | Sărac |
| Opacitate | Opac | Transparent |
| Cost | Superior | Mai jos |
Acrilonitril butadiene stiren (abs)
ABS este un plastic dur care încorporează PS. Este cunoscut pentru puterea și rezistența la căldură.
Rolul PS în abs
PS contribuie la ABS:
Rigiditate
Ușurință de procesare
Luciu
Caracteristici îmbunătățite
ABS depășește PS în mai multe moduri:
Puterea de impact mai mare
O rezistență mai bună la căldură
Rezistență chimică îmbunătățită
Utilizări comune ale ABS
Veți găsi abs în:
Piese auto
Carcase electronice
Sisteme de conducte
Cărămizi lego
Alți copolimeri și amestecuri PS
PS joacă bine cu alții. Iată câteva alte modificări populare:
PS-co-metil metacrilat (PSMMA)
PSMMA combină PS cu metacrilatul de metil. Oferă:
Este utilizat în semnalizare în aer liber și lentile optice.
Cauciuc stiren-butadienă (SBR)
SBR este un cauciuc sintetic. Este realizat prin copolimerizarea stirenului cu butadiena. SBR oferă:
Veți găsi SBR în anvelope auto și tălpi de încălțăminte.
Aditivi și umpluturi
PLASTA PS poate fi îmbunătățită cu aditivi pentru a răspunde nevoilor specifice de performanță.
Coloranți și pigmenți : aceștia sunt folosiți pentru a oferi o gamă largă de opțiuni de culoare, permițând produselor PS să îndeplinească cerințele estetice.
Retardanți de flăcări : Acești aditivi îmbunătățesc rezistența la foc a PS, ceea ce o face mai sigură pentru aplicațiile din electronice și construcții.
Modificatori de impact : aceste materiale sunt adăugate pentru a crește duritatea PS, reducând fragilitatea sa naturală și extinderea utilizării sale în zone cu impact mare.
Agenți antistatici : aceștia sunt adăugați pentru a reduce acumularea statică, deosebit de importantă pentru componentele electronice în care descărcarea statică poate provoca daune.
Spume și compozite
PS poate fi spumată sau combinată cu alte materiale pentru a crea produse ușoare, izolante.
Polistiren extins (EPS) : utilizat în mod obișnuit pentru izolare și ambalaje de protecție, EPS este o spumă ușoară care oferă proprietăți excelente de izolare termică.
Polistiren extrudat (XPS) : XPS are o densitate mai mare decât EPS, ceea ce o face mai potrivită pentru aplicațiile în care rezistența la umiditate este critică, cum ar fi în construirea izolației.
Compozite PS Foam cu fibre sau umpluturi : Aceste compozite combină PS cu materiale precum fibre de sticlă sau umpluturi minerale pentru a îmbunătăți rezistența, rezistența termică sau proprietățile mecanice, ceea ce le face adecvate pentru aplicații mai solicitante.
Prelucrarea plasticului PS
Plasticul din polistiren (PS) poate fi procesat folosind mai multe metode, în funcție de aplicație. Fiecare proces oferă beneficii unice și necesită considerații specifice de proiectare.
Turnare prin injecție
Turnarea prin injecție este una dintre cele mai frecvente metode pentru procesarea plasticului PS. Aceasta implică injectarea PS topită într -o matriță, permițând crearea eficientă a pieselor complexe și detaliate.
Descrierea procesului și avantajele : PS este topit și injectat în matrițe unde se răcește și se întărește. Procesul este rapid, rentabil și poate produce părți de volum ridicat, complexe, cu o precizie dimensională bună.
Considerații de proiectare pentru părțile PS modelate prin injecție : Datorită fragmentului său, PS necesită o atenție atentă la grosimea peretelui și proiectarea de ejecție pentru a evita fisurarea. În plus, ratele de răcire și controlul temperaturii sunt esențiale pentru a minimiza deformarea.
Depanare Probleme comune de modelare prin injecție : Problemele comune includ contracția, deformarea și fisurarea. Acestea pot fi adesea corectate prin reglarea proiectării mucegaiului, controlarea procesului de răcire și modificarea indicelui fluxului de topire al materialului.
Extrudare
Extruziunea este un alt proces popular pentru modelarea plasticului PS, în special pentru producerea de forme lungi, continue, precum foi, conducte și profiluri.
Prezentare generală a procesului și aplicații : În extrudare, PS este topit și forțat printr -o matriță pentru a crea forme continue. Este utilizat în mod obișnuit pentru a face foi, tije și conducte.
Gradele de extrudare a plasticului PS : diferite grade de PS sunt disponibile pentru extrudare, fiecare optimizat pentru diferite aplicații, cum ar fi extrudarea filmului sau extrudarea foii.
Coextruziune cu alți polimeri : PS poate fi, de asemenea, coextrud cu alte materiale plastice pentru a îmbunătăți caracteristicile de performanță, cum ar fi flexibilitatea sau durabilitatea îmbunătățită. Coextruziunea permite produse multistrat care combină beneficiile diferitelor materiale.
Termoformarea
Termoformarea implică încălzirea foilor PS și modelarea lor peste matrițe. Această metodă este ideală pentru crearea unor piese mari, ușoare, cum ar fi ambalajele și tăvile.
Tehnici de formare a vidului și formarea presiunii : în formarea în vid, foaia PS încălzită este trasă peste o matriță de un vid. În formarea presiunii, se aplică o presiune suplimentară pentru a obține detalii mai fine și colțuri mai clare.
Extrudarea foilor și producția de stocuri de rulare : foile PS sunt produse de obicei prin extrudare înainte de a fi utilizate în procesul de termoformare. Stocul de rulare este o altă formă utilizată frecvent pentru producția în masă.
Ghiduri de proiectare a termoformării : Când proiectați piese PS pentru termoformare, grosimea uniformă și unghiurile de redactare corespunzătoare sunt esențiale pentru eliberarea pieselor și pentru a evita subțierea în colțuri.
Alte metode de procesare
Dincolo de principalele metode, plasticul PS poate fi procesat folosind tehnici suplimentare pentru a răspunde nevoilor specifice.
Turnarea la suflare : PS este topit și suflat într -o matriță pentru a crea piese goale, cum ar fi sticle și recipiente.
Turnare de rotație : Această metodă implică încălzirea PS într -o matriță rotativă, creând produse goale, fără probleme, precum rezervoare mari sau containere.
Turnare cu compresie : În modelarea compresiei, PS este plasat într -o matriță încălzită unde se aplică presiune pentru a modela materialul. Această tehnică este mai puțin frecventă pentru PS, dar folosită pentru aplicații specifice care necesită piese puternice și solide.
Reciclarea și impactul asupra mediului al plasticului PS
PLASTA PS este utilizată pe scară largă, dar impactul său asupra mediului este o preocupare din ce în ce mai mare. Să ne aruncăm în provocările de reciclare și problemele de mediu din jurul PS.
Reciclabilitatea plasticului PS
PS este reciclabil, dar nu este la fel de simplu ca și alte materiale plastice. Iată ce trebuie să știți:
PS poate fi reciclat de mai multe ori fără pierderi semnificative de calitate
Este identificat de simbolul de reciclare #6
Multe facilități de reciclare nu acceptă PS din cauza provocărilor de procesare
Provocări în procesul de reciclare
Reciclarea PS nu este ușoară. Mai multe obstacole o fac mai puțin obișnuită decât alte materiale plastice:
Contaminare: reziduurile alimentare contamină adesea recipientele alimentare PS
Densitate: PS este ușor, ceea ce face costisitor transportul
Cerere de piață: piață limitată pentru produsele PS reciclate
Prelucrare: echipamente speciale necesare pentru reciclarea PS
Aceste provocări fac ca reciclarea PS să fie mai puțin viabilă din punct de vedere economic pentru multe facilități.
Preocupări de mediu
PS prezintă mai multe probleme de mediu:
Non-biodegradabil
PS nu se descompune în mod natural. Poate persista în mediu timp de sute de ani.
Gunoi
Produsele PS ușoare devin ușor de gunoi. Se găsesc adesea pe străzi și zone naturale.
Poluarea marină
PS este un contribuabil major la poluarea marină. Se rupe în bucăți mici, dăunând vieții marine.
Alternative și soluții durabile
Pentru a rezolva aceste probleme, apar mai multe alternative și soluții:
Alternative biodegradabile
Tehnologii îmbunătățite de reciclare
Strategii de reducere
Utilizări inovatoare pentru PS reciclat
Iată o comparație a PS cu unele alternative:
| materiale | biodegradabile | biodegradabile | costuri relative |
| PS | Nu | Da (provocator) | Scăzut |
| PLA | Da | Da | Mediu |
| PBS | Da | Da | Ridicat |
| Hârtie | Da | Da | Scăzut |
Impactul asupra mediului al PS este semnificativ. Dar, cu noi tehnologii și alternative, ne îndreptăm către soluții mai durabile.
Comparație cu alte materiale plastice
Polistirenul (PS) este adesea comparat cu alte materiale plastice populare, fiecare oferind proprietăți distincte. Iată cum PS se încadrează împotriva PP , Pet și PVC.
PS vs. PP (Polypropilen)
Densitate : PS are o densitate mai mare ( 1,05 g/cm³ ) comparativ cu PP, care este mai ușor ( 0,91 g/cm³ ). Acest lucru face ca PP să fie mai potrivit pentru aplicațiile ușoare.
Flexibilitate : PP este mai flexibil și mai puțin fragil decât PS, ceea ce este mai bun pentru aplicațiile care necesită durabilitate și rezistență la impact, cum ar fi ambalarea și piesele auto.
Reciclabilitate : în timp ce ambele materiale plastice sunt reciclabile, PP este în general mai ușor și mai eficient din punct de vedere al costurilor de reciclat decât PS, ceea ce se confruntă cu provocări datorită structurii sale și a fragmentului.
| Proprietate | PS | PP |
| Densitate | 1,05 g/cm³ | 0,91 g/cm³ |
| Flexibilitate | Fragil, mai puțin flexibil | Extrem de flexibil |
| Reciclabilitate | Mai dificil | Mai ușor și mai frecvent |
PS vs. PET (POLYETHILENE TEREFTALAT)
Transparență : atât PS, cât și PET sunt transparente, dar PET oferă o mai bună claritate, ceea ce îl face materialul la alegere pentru sticlele de apă și ambalajele alimentare unde vizibilitatea este esențială.
Forță : PET-ul este mai puternic și mai rezistent la impact decât PS. De asemenea, oferă o rezistență mai bună la schimbările de temperatură, ceea ce o face ideală atât pentru medii calde, cât și pentru reci.
Aplicații : PS este preferat pentru produse precum cazuri CD și izolație, în timp ce PET este utilizat pentru containere de băuturi, ambalaje și fibre textile.
| PROPRIE | PS PS | PET |
| Transparenţă | Transparent, clar | Claritate mai mare |
| Rezistenţă | Fragil, mai puțin durabil | Mai puternic, mai durabil |
| Utilizări comune | Cazuri CD, izolație | Sticle de băuturi, fibre |
PS vs. PVC (clorură de polivinil)
Flexibilitate : PVC este mai flexibil decât PS, care este fragil. Acest lucru face ca PVC să fie potrivit pentru conductele de instalații sanitare, izolarea electrică și ambalajele flexibile.
Rezistență chimică : PVC oferă o rezistență chimică mai bună, în special împotriva acizilor și alcalinilor, ceea ce o face potrivită pentru aplicații în care este de așteptat expunerea la substanțe chimice dure.
Impact asupra mediului : PVC are un impact asupra mediului mai semnificativ datorită eliberării de clor toxic în timpul producției și eliminării, în timp ce principala provocare a mediului PS este reciclabilitatea sa.
| Proprietate | PS | PVC |
| Flexibilitate | Fragil | Flexibil |
| Rezistență chimică | Moderat | Ridicat |
| Impact asupra mediului | Reciclare dificilă | Producție și eliminare toxică |
Concluzie
PS Plasticul este versatil și utilizat pe scară largă. Este cunoscut pentru proprietățile sale de claritate, rigiditate și izolare. PS găsește aplicații în ambalaje, electronice și construcții.
Modificările precum șoldurile și abs își îmbunătățesc performanța. Diverse metode de procesare, inclusiv modelarea prin injecție și termoformarea, modelează PS în produse diverse.
Alegerea gradului PS și metoda de procesare potrivită este crucială. Asigură performanțe optime în aplicații specifice. Luați în considerare factori precum rezistența, rezistența chimică și impactul asupra mediului atunci când selectați PS.
Sfaturi: Poate că sunteți interesat de toate materialele plastice
