Polistirols: kas tas ir un šāda materiāla īpašības. Daudzpusīgs polistirola lokšņu pielietojums Triecienizturīga polistirola pielietojums

Starp daudzajiem polimēru materiāliem polistirols ieņem īpašu vietu. Šis materiāls tiek izmantots, lai ražotu milzīgu skaitu dažādu plastmasas izstrādājumi gan sadzīves, gan rūpnieciskai lietošanai. Šodien iepazīsimies ar polistirola formulu, tā īpašībām, ražošanas metodēm un lietošanas virzieniem.

vispārīgās īpašības

Polistirols ir sintētisks polimērs, kas pieder termoplastu klasei. Kā norāda nosaukums, tas ir vinilbenzola (stirola) polimerizācijas produkts. Tas ir ciets stiklveida materiāls. Polistirola formula iekšā vispārējs skats izskatās šādi: [CH 2 CH (C 6 H 5)] n. Saīsinātā versijā tas izskatās šādi: (C 8 H 8) n. Biežāk sastopama saīsinātā polistirola formula.

Ķīmiskās un fizikālās īpašības

Fenola grupu klātbūtne polistirola struktūrvienības formulā novērš sakārtotu makromolekulu izvietojumu un kristālisko struktūru veidošanos. Šajā sakarā materiāls ir grūts, bet trausls. Tas ir amorfs polimērs ar zemu mehānisko izturību un augstu gaismas caurlaidību. To ražo caurspīdīgu cilindrisku granulu veidā, no kurām ar ekstrūzijas palīdzību iegūst nepieciešamos produktus.

Polistirols ir labs dielektriķis. Tas šķīst aromātiskajos ogļūdeņražos, acetonā, esteri, un savs monomērs. Polistirols nešķīst zemākajos spirtos, fenolos, alifātiskajos ogļūdeņražos un ēteros. Sajaucot vielu ar citiem polimēriem, notiek “šķērssaistīšana”, kā rezultātā veidojas stirola kopolimēri ar augstākām strukturālajām īpašībām.

Vielai ir zema mitruma absorbcija un izturība pret radioaktīvo starojumu. Tajā pašā laikā tas tiek iznīcināts ledus etiķskābes un koncentrētas slāpekļskābes ietekmē. Saskaroties ar ultravioleto starojumu, polistirols sabojājas - uz virsmas veidojas mikroplaisas un dzeltenums, un palielinās tā trauslums. Kad vielu uzkarsē līdz 200 °C, tā sāk sadalīties, atbrīvojoties monomēram. Tajā pašā laikā, sākot no 60 ° C temperatūras, polistirols zaudē savu formu. Normālā temperatūrā viela nav toksiska.

Polistirola pamatīpašības:

Blīvums - 1050-1080 kg/m3.
Minimālā darba temperatūra ir 40 grādi zem nulles.
Maksimālā darba temperatūra ir 75 grādi pēc Celsija.
Siltuma jauda - 34*10 3 J/kg*K.
Siltumvadītspēja - 0,093-0,140 W/m*K.
Termiskās izplešanās koeficients ir 6*10 -5 Ohm cm.

Rūpniecībā polistirolu ražo, izmantojot stirola radikālo polimerizāciju. Mūsdienu tehnoloģijasļauj veikt šo procesu ar minimālais daudzums nereaģējušo vielu. Reakcija polistirola ražošanai no stirola tiek veikta trīs veidos. Apskatīsim katru no tiem atsevišķi.

Emulsija (PSE)

Šī ir vecākā sintēzes metode, kas nekad nav saņēmusi plašu rūpniecisku pielietojumu. Emulsijas polistirols tiek iegūts, polimerizējot stirolu sārmu ūdens šķīdumos 85-95 °C temperatūrā. Šai reakcijai ir nepieciešamas šādas vielas: ūdens, stirols, emulgators un polimerizācijas procesa iniciators. Stirols vispirms tiek noņemts no inhibitoriem (hidrohinona un tributilpirokatehola). Reakcijas iniciatori ir ūdenī šķīstoši savienojumi. Parasti tas ir kālija persulfāts vai ūdeņraža dioksīds. Kā emulgatorus izmanto sārmus, sulfonskābes sāļus un taukskābju sāļus.

Process notiek šādi. Ielejiet reaktorā ūdens šķīdums rīcineļļu un, rūpīgi samaisot, pievieno stirolu kopā ar polimerizācijas iniciatoriem. Iegūtais maisījums tiek uzkarsēts līdz 85-95 grādiem. Ziepju micellās izšķīdušais monomērs, kas nāk no emulsijas pilieniem, sāk polimerizēties. Tādā veidā tiek iegūtas polimēru-monomēru daļiņas. 20% reakcijas laika micelārās ziepes veido adsorbcijas slāņus. Tālāk process notiek polimēru daļiņu iekšpusē. Reakcija ir pabeigta, kad stirola saturs maisījumā ir aptuveni 0,5%.

Tālāk emulsija nonāk izgulsnēšanās stadijā, kas ļauj samazināt atlikuma monomēra saturu. Šim nolūkam to sarecina ar sāls šķīdumu (galda sāls) un žāvē. Rezultāts ir pulverveida masa ar daļiņu izmēru līdz 0,1 mm. Sārmu atlikums ietekmē iegūtā materiāla kvalitāti. Nav iespējams pilnībā novērst piemaisījumus, un to klātbūtne izraisa polimēra dzeltenīgu nokrāsu. Šī metode ļauj iegūt stirola polimerizācijas produktu ar lielāko molekulmasu. Šādā veidā iegūtajai vielai ir apzīmējums PSE, ko periodiski var atrast tehniskajos dokumentos un vecās mācību grāmatās par polimēriem.

Apturēšana (PSS)

Šo metodi veic pa partijām reaktorā, kas aprīkots ar maisītāju un siltuma noņemšanas apvalku. Lai pagatavotu stirolu, to suspendē ķīmiskā vielā tīrs ūdens izmantojot emulsijas stabilizatorus (polivinilspirtu, nātrija polimetakrilātu, magnija hidroksīdu), kā arī polimerizācijas iniciatorus. Polimerizācijas process notiek zem spiediena, pastāvīgi palielinot temperatūru līdz 130 ° C. Rezultātā tiek iegūta suspensija, no kuras centrifugējot tiek atdalīts primārais polistirols. Pēc tam vielu mazgā un žāvē. Arī šī metode tiek uzskatīta par novecojušu. Tas galvenokārt ir piemērots stirola kopolimēru sintēzei. To galvenokārt izmanto putupolistirola ražošanā.

Bloķēt (PSM)

Vispārējā pielietojuma polistirola ražošanu šīs metodes ietvaros var veikt pēc divām shēmām: pilnīga un nepilnīga pārveidošana. Termiskā polimerizācija saskaņā ar nepārtrauktu shēmu tiek veikta sistēmā, kas sastāv no 2-3 virknē savienotiem kolonnu reaktoriem, no kuriem katrs ir aprīkots ar maisītāju. Reakciju veic pa posmiem, paaugstinot temperatūru no 80 līdz 220 °C. Kad stirola konversijas pakāpe sasniedz 80-90%, process apstājas. Ar nepilnīgas konversijas metodi polimerizācijas pakāpe sasniedz 50-60%. Nereaģējušā stirola monomēra paliekas tiek noņemtas no kausējuma ar vakuumu, palielinot tā saturu līdz 0,01-0,05%. Polistirols, kas ražots ar bloku metodi, ir ļoti stabils un tīrs. Šī tehnoloģija ir visefektīvākā arī tāpēc, ka tajā praktiski nav atkritumu.

Polistirola uzklāšana

Polimēru ražo caurspīdīgu cilindrisku granulu veidā. Tie tiek pārstrādāti galaproduktos, ekstrūzijas vai liešanas ceļā 190-230 °C temperatūrā. Ražots no polistirola liels skaits plastmasas. Tas kļuva plaši izplatīts tās vienkāršības, zemās cenas un plaša spektra atzīmes. Vielu izmanto, lai ražotu daudz priekšmetu, kas kļuvuši par mūsu ikdienas neatņemamu sastāvdaļu (bērnu rotaļlietas, iepakojums, vienreizlietojamie trauki un tā tālāk).

Polistirols tiek plaši izmantots būvniecībā. Viņi to izdara siltumizolācijas materiāli- sendvičpaneļi, plātnes, pastāvīgie veidņi utt. Turklāt no šīs vielas tiek ražoti apdares dekoratīvie materiāli - griestu bagetes un dekoratīvās flīzes. Medicīnā polimēru izmanto vienreizējās lietošanas instrumentu un dažu daļu ražošanai asins pārliešanas sistēmās. Putupolistirols tiek izmantots arī ūdens attīrīšanas sistēmās. IN Pārtikas rūpniecība Viņi izmanto tonnas iepakojuma materiāla, kas izgatavots no šī polimēra.

Ir arī triecienizturīgs polistirols, kura formula tiek mainīta, pievienojot butadiēna un butadiēna stirola gumiju. Šis polimēru veids veido vairāk nekā 60% no kopējās polistirola plastmasas produkcijas.

Tā kā vielas viskozitāte benzolā ir ārkārtīgi zema, ir iespējams iegūt mobilus šķīdumus noteiktās koncentrācijās. Tas nosaka polistirola izmantošanu vienā no napalma veidiem. Tas spēlē biezinātāja lomu, kurā, palielinoties polistirola molekulmasai, viskozitātes un temperatūras attiecība samazinās.

Priekšrocības

Balts termoplastiskais polimērs var būt lielisks aizstājējs PVC plastmasa, un caurspīdīgs - organiskais stikls. Viela ieguva popularitāti galvenokārt tās elastības un apstrādes viegluma dēļ. Tas ir lieliski veidots un apstrādāts, novērš siltuma zudumus un, kas ir svarīgi, ir zemas izmaksas. Sakarā ar to, ka polistirols labi laiž cauri gaismu, to izmanto pat ēku stiklojumos. Tomēr šādu stiklojumu nevar novietot saulainā pusē, jo viela ultravioletā starojuma ietekmē pasliktinās.

Polistirols jau sen ir izmantots putuplasta un saistīto materiālu ražošanai. Putuplasta polistirola siltumizolācijas īpašības ļauj to izmantot sienu, grīdu, jumtu un griestu izolēšanai ēkās dažādiem mērķiem. Pateicoties izolācijas materiālu pārpilnībai, ko vada putupolistirols, parastie cilvēki zina par vielu, kuru mēs apsveram. Šie materiāli ir ērti lietojami, izturīgi pret puvi un agresīvu vidi, kā arī ar izcilām siltumizolācijas īpašībām.

Trūkumi

Tāpat kā jebkuram citam materiālam, polistirolam ir trūkumi. Pirmkārt, tie ir vides nedrošība (runājam par drošu likvidēšanas metožu trūkumu), trauslums un ugunsbīstamība.

Pārstrāde

Polistirols pats par sevi nerada briesmas vidi tomēr dažiem no tā iegūtajiem produktiem nepieciešama īpaša apstrāde.

Atkritumi un to kopolimēri uzkrājas nolietotu produktu un rūpniecības atkritumu veidā. Polistirola plastmasas pārstrāde tiek veikta vairākos veidos:

Spēcīgi piesārņotu rūpniecisko atkritumu likvidēšana.
Tehnoloģisko atkritumu apstrāde, izmantojot liešanas, ekstrūzijas un presēšanas metodes.
Nolietoto produktu iznīcināšana.
Jaukto atkritumu izvešana.

Polistirola pārstrāde ļauj iegūt jaunus augstas kvalitātes produktus no vecām izejvielām, nepiesārņojot vidi. Viena no perspektīvām polimēru apstrādes jomām ir polistirola betona ražošana, ko izmanto mazstāvu ēku celtniecībā.

Polimēru sadalīšanās produkti, kas veidojas termiskās iznīcināšanas vai termiskās oksidatīvās iznīcināšanas laikā, ir toksiski. Polimēru apstrādes laikā benzola, stirola, etilbenzola, oglekļa monoksīda un toluola tvaiki var izdalīties daļējas iznīcināšanas rezultātā.

Degšana

Dedzinot polimērus, izdalās oglekļa dioksīds, oglekļa monoksīds un sodrēji. Kopumā polistirola sadegšanas reakcijas vienādojums izskatās šādi: (C 8 H 8) n + O 2 = CO 2 + H 2 O. Polimēra sadegšana, kas satur piedevas (stiprību palielinošas sastāvdaļas, krāsvielas utt.). ) izraisa vairāku citu kaitīgu vielu izdalīšanos.

Lasot dažādu informāciju par mūsdienu būvmateriāliem, bieži nākas saskarties ar vārdu polistirols. Izmantojot jaunas tehnoloģijas ražošanas procesos, no tā tiek ražota putuplasta. Visi šie materiāli tiek plaši izmantoti daudzās dzīves jomās, tāpēc ir vērts sīkāk uzzināt, kas ir polistirols un kā tas tiek izmantots, par tā īpašībām un īpašībām.

Polistirols pieder pie termoplastiskās klases sintētisko polimēru grupas, produkts tiek ražots rūpnieciski, polimerizējot stirolu. Polistirols ir cieta un bezkrāsaina stiklam līdzīga viela, kas laiž cauri līdz pat 90% redzamā spektra staru. blīvums 1,05 g/m 3, ir regulāra ķēdes struktūra.

Polimēram ir vāja polaritāte, tam ir augstas dielektriskās īpašības, tie ir maz atkarīgi no strāvas frekvences un temperatūras. Tas šķīst ketonos, aromātiskajos ogļūdeņražos, aldehīdos un esteros, bet nešķīst spirtos un ir ļoti izturīgs pret skābēm, sārmiem un ūdeni. Polimērs ir viegli veidojams un krāsojams, viegli apstrādājams ar mehāniskiem līdzekļiem, labi līmējas, tam ir augsta mitruma un salizturība, zema ūdens uzsūkšanās. Ražošanā saņemts 3 veidos:

Emulsija
Apturēšana
Blocky.

Novecojušākā ražošanas metode ir emulsija, jo tā nav atradusi savu pielietojumu ražošanā. Lai ar šo metodi iegūtu polistirolu, ir nepieciešams ūdens, stirols, polimerizācijas iniciators un emulgators, kura reakcija notiek +85 +95 o C temperatūrā. Viss process beidzas, kad ir mazāk par 0,5%. brīvā stirola paliekas. Šī metode ļauj iegūt polistirolu ar palielinātu molekulmasu.

Suspensijas metodi veic saskaņā ar periodisku shēmu reaktoros ar siltuma noņemšanas apvalku un maisītāju, izmantojot emulsiju, stabilizatoru un polimerizācijas iniciatoru. Procesa laikā temperatūra pakāpeniski paaugstinās līdz +130 o C zem spiediena. Gatavo produktu mazgā un žāvē. Šo metodi arī gandrīz nekad neizmanto, jo tā ir novecojusi, taču to izmanto putupolistirola ražošanai.

Trešā metode ir visefektīvākā, tā ir gandrīz bez atkritumiem, un tāpēc ir atradusi pielietojumu polistirola ražošanā. Tiek izmantotas divas shēmas - pilnas un nepilnīgas konvencijas vispārējas nozīmes polistirolam. Polimerizācija notiek benzola vidē pa posmiem, sākot no +80 o C temperatūras, pakāpeniski palielinot masu līdz +220 o C, līdz stirols par 80-90% pārvēršas polistirolā. Gatavais produkts izceļas ar stabiliem parametriem un augstu tīrības pakāpi.

Pieteikums

Tiek ražots polimērs caurspīdīgu granulu veidā, kam ir cilindriska forma. Tos apstrādā ar iesmidzināšanas vai ekstrūzijas metodi, +190 +230 o C temperatūrā. Milzīgs skaits plastmasu ir izgatavotas uz polistirola bāzes, pateicoties polimēra vienkāršībai, zemajai cenai un plašajam zīmolu klāstam.

No polistirola viņi ir iemācījušies izgatavot daudz vairāk nepieciešamos priekšmetus kuri atraduši pielietojumu ikdienas dzīvē. Visi produkti ir pilnīgi nekaitīgi cilvēka veselībai, ikdienā tie mūs pastāvīgi ieskauj – vienreizlietojamie trauki, rotaļlietas bērniem, iepakojums.

Polistirols ir lieliski izmantots būvniecībā siltumizolācijas materiāli- plātnes, sendvičpaneļi, pastāvīgie veidņi utt. Tiek ražota arī apdare dekoratīvs materiāls apšuvumam - griestu molding un dekoratīvās flīzes.

Polimērs ir izmantojams arī medicīnas nozarē, un no tā tiek izgatavoti vienreizējās lietošanas instrumenti. Putupolistirols ir svarīgs arī notekūdeņu sagatavošanai un attīrīšanai.

Pārtikas rūpniecībā izmantotais iepakojuma materiāls, kas arī ir izgatavots no polistirola. Ir arī triecienizturīgs polimēra veids, tas ir kļuvis neaizstājams mājsaimniecības ierīces, elektronika.

Polistirola fizikālās īpašības

Blīvums - 1050-1080kg/m3
Granulu tilpuma blīvums - 550-560kg/m3
Lineārā saraušanās veidnē - 0,4-0,8%
Darba temperatūras apakšējā robeža - (-40 o C), augšējā robeža - (+75 o C)
Elektriskā izturība ar frekvenci 50Hz - 20-23kV/mm
Virsmas elektriskā pretestība - 10 16 omi, tilpuma, zem sprieguma 1 min - 10 17 omi-cm, zem sprieguma 15 min - 10 15 omi-cm.
Lineārās termiskās izplešanās koeficients - 6x10 -5, 7x10 -5 grādi -1
Siltumvadītspēja - 0,093-0,140 W/m*K
Siltuma jauda - 34x10 3 J/kg*K
Dielektriskā konstante - 2,49-2,6
Dielektrisko zudumu leņķa tangensa ar frekvenci 1 MHz ir - 3-4X10-4.

Polimēru īpašības

polistirols - termoplastiska plastmasa plākšņu veidā, var būt ar gludu virsmu vai ar apzīmogotu rakstu. Polimērs balts var saukt par labu alternatīvu PVC plastmasai, un caurspīdīgais variants ir organiskais stikls. Tas ir kļuvis populārs, pateicoties tā īpašībām, piemēram, elastībai un apstrādes vienkāršībai, tam ir arī augsta triecienizturība. Tas ir lieliski apstrādāts un formēts, novērš siltuma zudumus, bet tā galvenā priekšrocība ir zemās izmaksas.

To var saukt arī par ideālu stikla aizstājēju, jo tas ir caurspīdīgs un viegli apstrādājams. To izmanto iekštelpās un āra zonās tā fizikālo un ķīmisko īpašību dēļ. Ēku stiklošanai bieži izmanto caurspīdīgu polimēru, kas labi caurlaida gaismu, taču baidās no tiešiem saules stariem. Laika gaitā UV izraisa materiāla iznīcināšanu, tas kļūst dzeltens, un tā izturības īpašības samazinās.

Polistirols jau sen tiek izmantots kā pamats putuplastu un citu uz to bāzes izgatavotu materiālu ražošanai, karsējot materiālu maisījumu ar pārveidotājiem. Ražošanas procesā tiek iegūts putupolistirols, un pēc atdzesēšanas materiāls pārvēršas par putu sasaldētu cietas struktūras masu ar blīvām šūnām, kas piepildītas ar gaisu. 98% gatavais materiāls veido gaisu, un viss 2% nāk no paša polimēra.

Tāda kvalitāte kā zemā siltumvadītspēja ir padarījusi putu polimēru par neaizstājamu materiālu būvdarbos. To plaši izmanto sienu, jumtu, grīdu un griestu izolācijai ēkās dažādi veidi. Ar izolāciju ir viegli strādāt, to var griezt, izmantojot parasto ass nazis, viegli uzstādāms, pateicoties tā vieglajam svaram. Lielākā daļa patērētāju novērtē materiālu, viņus piesaista tā izturība pret puves procesiem un sēnīšu veidošanos, izturība pret agresīvu vidi un mikroorganismu iedarbība.

Bet putu polistirolam ir arī trūkumi, kas arī jāpiemin - vides nedrošība, trauslums un ugunsbīstamība.

Secinājums

Pats polistirols nekaitē videi, bet daži uz tā balstīti materiālu veidi var būt bīstami veselībai, tas ir uzliesmojošs materiāls. Atkarībā no polistirola īpašībām un mērķa ir noteiktas vispārējas nozīmes kategorijas, tāpēc patērētājs, izmantojot šos apzīmējumus, var uzzināt par konkrētas polimēra kategorijas īpašībām un pielietojumu.

Izglītības ministrija Krievijas Federācija un zinātne

Krievijas Federācija

Valsts izglītības iestāde augstāks

profesionālā izglītība

“Altaja Valsts tehniskā universitāte

viņiem. I.I. Polzunovs”

Abstrakts.

Pēc disciplīnas" organiskā ķīmija" par tēmu:

"Polistirols (polivinilbenzols)"

Aizpildījis students gr. PKM-71:

Barkhatova L.N.

Pārbaudījis vecākais skolotājs

PhyTCM nodaļas: Arsentjeva S.N.

Barnaula 2008

Ievads, polimēru vispārīgie raksturojumi un klasifikācija

1. Vēsturiskais fons

2. Polistirola apraksts

3. Pamatīpašības

3.1.Fizikālās īpašības

3.2.Ķīmiskās īpašības

4. Kvīts

5. Supramolekulārā struktūra, konformācija, konfigurācija

6. Sacietēšanas metodes

7. Rūpnieciskais pielietojums

Secinājums

Bibliogrāfija

Ievads

vispārīgās īpašības un polimēru klasifikācija

Polimērs ir organiska viela, kuras garās molekulas ir veidotas no identiskām atkārtotām vienībām - monomēriem.

Polimēra molekulas izmēru nosaka polimerizācijas pakāpe n , tie. ķēdes posmu skaits. Ja n = 10 līdz 20, vielas ir vieglās eļļas. Palielinoties n, palielinās viskozitāte, viela kļūst vaskaina, un, visbeidzot, pie n = 1000 veidojas ciets polimērs. Polimerizācijas pakāpe ir neierobežota: tā var būt 10 4, un tad molekulu garums sasniedz mikrometrus. Polimēra molekulmasa ir vienāda ar monomēra molekulmasas un polimerizācijas pakāpes reizinājumu. Parasti tas ir diapazonā no 10 3 līdz 3 × 10 5. Tik liels molekulu garums neļauj tām pareizi iesaiņot, un polimēru struktūra variē no amorfa līdz daļēji kristāliskam. Kristāliskuma daļu lielā mērā nosaka ķēžu ģeometrija. Jo tuvāk ķēdes ir sakrautas, jo kristāliskāks polimērs kļūst. Kristālisms, pat labākajā gadījumā, izrādās nepilnīgs.

Amorfie polimēri kūst temperatūras diapazonā, kas ir atkarīgs ne tikai no to rakstura, bet arī no ķēžu garuma; kristāliskajiem ir kušanas temperatūra.

Pamatojoties uz to izcelsmi, polimērus iedala trīs grupās: sintētiskie polimēri (mākslīgie), dabiskie organiskie un dabiskie neorganiskie polimēri.

Sintētiskos polimērus iegūst, pakāpeniski vai ķēdes polimerizējot zemas molekulmasas polimērus.

Dabiskie neorganiskie polimēri ir, piemēram, izkausēta magma un silīcija oksīds.

Dabīgie organiskie polimēri veidojas augu un dzīvnieku dzīvībai svarīgās aktivitātes rezultātā un ir atrodami kokā, vilnā un ādā. Tie ir olbaltumvielas, celuloze, ciete, šellaka, lignīns, latekss.

Parasti dabiskajos polimēros tiek veiktas attīrīšanas un modifikācijas darbības, kurās galveno ķēžu struktūra paliek nemainīga. Šādas apstrādes produkts ir mākslīgie polimēri. Piemēri ir dabīgais kaučuks, kas izgatavots no lateksa, celuloīds, kas ir nitroceluloze, kas plastificēta ar kamparu, lai palielinātu elastību.

Dabiskajiem un mākslīgajiem polimēriem ir bijusi liela nozīme modernās tehnoloģijas, un dažās jomās tie joprojām ir neaizstājami līdz mūsdienām, piemēram, celulozes un papīra rūpniecībā. Tomēr straujš organisko materiālu ražošanas un patēriņa pieaugums notika, pateicoties sintētiskajiem polimēriem - materiāliem, kas iegūti sintēzes ceļā no mazmolekulārām vielām un kuriem dabā nav analogu. Augstmolekulāro vielu ķīmiskās tehnoloģijas attīstība ir mūsdienu zinātnes un tehnoloģiju revolūcijas neatņemama un būtiska sastāvdaļa . Neviena tehnoloģiju nozare, īpaši jaunās tehnoloģijas, vairs nevar iztikt bez polimēriem. Pamatojoties uz to ķīmisko struktūru, polimērus iedala lineāros, sazarotos, tīkla un telpiskajos. Lineāro polimēru molekulas ir ķīmiski inertas viena pret otru un ir savienotas viena ar otru tikai ar van der Vālsa spēkiem. Sildot, šādu polimēru viskozitāte samazinās un tie spēj atgriezeniski pārveidoties vispirms ļoti elastīgā un pēc tam viskozas plūsmas stāvoklī (1. attēls). Tā kā karsēšanas vienīgais efekts ir elastības izmaiņas, lineāros polimērus sauc par termoplastiem. Nevajadzētu domāt, ka jēdziens “lineārs” nozīmē taisnvirzienu, tos vairāk raksturo robaina vai spirālveida konfigurācija, kas piešķir šādiem polimēriem mehānisko izturību.

Termoplastiskos polimērus var ne tikai izkausēt, bet arī izšķīdināt, jo van der Vālsa saites ir viegli saraujamas, iedarbojoties ar reaģentiem.

Sazarotie (potētie) polimēri ir stiprāki nekā lineārie. Kontrolēta ķēdes atzarošana ir viena no galvenajām rūpnieciskajām metodēm termoplastisko polimēru īpašību modificēšanai.

Tīkla struktūrai ir raksturīgs tas, ka ķēdes ir savienotas viena ar otru, un tas ievērojami ierobežo kustību un izraisa izmaiņas gan mehāniskajās, gan ķīmiskajās īpašībās. Parastā gumija ir mīksta, bet, vulkanizējot ar sēru, veidojas S-nulles tipa kovalentās saites, un stiprība palielinās. Polimērs var iegūt tīkla struktūru un spontāni, piemēram, gaismas un skābekļa ietekmē, notiek novecošanās, zaudējot elastību un veiktspēju. Visbeidzot, ja polimēra molekulas satur reaktīvās grupas, tad tās karsējot savieno daudzas spēcīgas šķērssaites, polimērs kļūst šķērssaistīts, t.i., iegūst telpisku struktūru. Tādējādi karsēšana izraisa reakcijas, kas krasi un neatgriezeniski maina materiāla īpašības, kas iegūst izturību un augstu viskozitāti, kļūst nešķīstošs un nekausējams. Sakarā ar molekulu augsto reaktivitāti, kas izpaužas, palielinoties temperatūrai, šādus polimērus sauc termoreaktīvo. Nav grūti iedomāties, ka to molekulas ir aktīvas ne tikai viena pret otru, bet arī pret svešķermeņu virsmām. Tāpēc termoreaktīvajiem polimēriem, atšķirībā no termoplastiskajiem, ir augsta adhēzijas spēja pat zemā temperatūrā, kas ļauj tos izmantot kā aizsargpārklājumus, līmvielas un saistvielas kompozītmateriālos.

Reakcijā tiek iegūti termoplastiskie polimēri polimerizācija plūst saskaņā ar shēmu (2. attēls).


	2. attēls. Polimēru veidošanās reakcijas: A)- polimerizācija, b)- polikondensācija

Ķēdes polimerizācijas laikā molekulmasa palielinās gandrīz uzreiz, starpprodukti ir nestabili, reakcija ir jutīga pret piemaisījumu klātbūtni un, kā likums, prasa augsts spiediens. Nav pārsteidzoši, ka dabiskos apstākļos šāds process nav iespējams, un visi dabiskie polimēri veidojās savādāk. Mūsdienu ķīmija ir radījusi jaunu instrumentu - polimerizācijas reakciju, un pateicoties tai lielā klase termoplastiskie polimēri. Polimerizācijas reakcija tiek īstenota tikai specializētu nozaru kompleksās iekārtās, un patērētājs saņem termoplastiskos polimērus gatavā veidā.

Termoreaktīvo polimēru reaktīvās molekulas var veidot vienkāršāk un dabiskāk - pakāpeniski no monomēra uz dimēru, tad par trimeru, tetramēru utt. Šo monomēru kombināciju, to “kondensāciju” sauc par reakciju. polikondensācija; tam nav nepieciešama augsta tīrība vai spiediens, bet to pavada ķīmiskā sastāva izmaiņas un bieži vien izdalīšanās blakusprodukti(parasti ūdens tvaiki) (2. attēls). Tā ir šī reakcija, kas notiek dabā; to var viegli paveikt, tikai nedaudz karsējot vienkārši nosacījumi, līdz pat mājām. Tik augsta termoreaktīvo polimēru izgatavojamība nodrošina plašas ražošanas iespējas dažādi produkti neķīmiskos uzņēmumos, tostarp radio rūpnīcās.

Neatkarīgi no izejvielu veida un sastāva un ražošanas metodēm uz polimēru bāzes izgatavotus materiālus var klasificēt šādi: plastmasas, šķiedras, laminētas plastmasas, plēves, pārklājumi, līmvielas.

1. Vēsturiskais fons

Plastmasas rūpniecība aizsākās 20. gadsimta mijā. Viegli polimerizētais stirols un tā stiklveida cietais polimērs nekavējoties piesaistīja uzmanību. Polistirola ražošanas ķīmijas un tehnoloģijas pamatus lika Ostromislenskis un Štaudingers. Pēdējais ierosināja ķēdes mehānismu polistirola makromolekulu veidošanai.

Pirmais patents polistirola ražošanai (ar termisku spontānu polimerizāciju vairumā) tika pieņemts Vācijā 1911. gadā. Polimēra rūpnieciskā ražošana tur sākās 1920. gadā. 1936. gadā Jau saražoja 6000 tonnu/gadā.

Ārpus Vācijas polistirola ražošanas pieaugumu ilgstoši kavē monomēra augstā cena. Straujas attīstības stimuls bija ASV Otrā pasaules kara laikā liela mēroga stirola-butadiēna kaučuka ražošanas radīšana, kas, protams, izraisīja stirola cenu samazināšanos. Pēc kara polistirola un stirola kopolimēru ražošana, kas satur vairāk nekā 50 procentus stirola (atšķirībā no stirola-butadiēna gumijas, kur stirola ir aptuveni 30 procenti), attīstījās neatkarīgi. Šādu efektīvu produktu izstrāde; tāpat kā putupolistirols, triecienizturīgie stirola polimēri, ABS plastmasas, ļāva polistirola plastmasai kopumā ieņemt trešo vietu pasaules plastmasas ražošanā aiz polietilēna un polivinilhlorīda.

1.Izejvielas raksturojums

Polistirolu un augstas triecienizturības polistirolu ražo stirola masveida polimerizācijā.

Stirēns (vinilbenzols, feniletilēns) ir bezkrāsains šķidrums ar savdabīgu smaržu.

Dažas fizikālās īpašības:

Stirēns sajaucas ar lielāko daļu organisko šķīdinātāju, ar zemākiem spirtiem, acetonu, ēteri un oglekļa disulfīdu; ierobežota šķīdība daudzvērtīgos spirtos. Sajaucot ar gaisu tilpuma koncentrācijā 1,1 – 6,1%, veidojas sprādzienbīstami maisījumi. Stirols viegli polimerizējas un kopolimerizējas ar lielāko daļu monomēru ar radikāļiem un jonu mehānismiem. Rūpniecībā stirolu ražo vairākos veidos:

1. Etilbenzola dehidrogenēšana šādu oksīda katalizatoru klātbūtnē

sastāvs: (-18,4%; MgO-72,0%; 2-4,6%)

2. p-divinilbenzola klātbūtnē stirola polimerizācijas laikā notiek šķērssavienojumi.

lineāras PS makromolekulas, kā rezultātā veidojas neplūstošs un nešķīstošs tīkla struktūras produkts, ko nevar apstrādāt. Nevēlams piemaisījums ir etilbenzols, kas, atbrīvojoties no PS, izraisa tā plaisāšanu un aptraipīšanu.

3. No benzola un etilēna ar šķidrās fāzes metodi AlCl3 kā katalizatora klātbūtnē.

4. Alkilēšanas reakcija notiek ne tikai ar monoalkilbenzola veidošanos, bet arī

polialkilbenzoli. Neattīrītu etilbenzolu īpaši attīra rektifikācijā

Ir svarīgi no tā noņemt p-divinilbenzolu.

Polistirola apraksts

Polistirols ir termoplastisks polimērs ar pārsvarā lineāru struktūru ar formulu [-CH 2 -C(C 6 H 5)H-] n un strukturālo formulu:

Polistirols ir caurspīdīga stiklveida viela, molekulmasa 30-500 tūkst., blīvums 1,06 g/cm 3 (20 °C), stiklošanās temperatūra 93 °C.

Polistirolam ir raksturīga dūmakaina liesma ar ziedu, saldenu smaržu (šo kanēļa smaržu parasti var noteikt, iedurot pētāmo objektu ar karstu adatu). Ja turklāt priekšmets nokrīt uz grīdas ar metālisku šķindoņu, tad visticamāk tas ir polistirols.

Polistirols ir lēts, lielas ietilpības termoplasts; raksturīga augsta cietība, labas dielektriskās īpašības, mitruma izturība, viegli krāsojami un formējami, ķīmiski izturīgi, šķīst aromātiskajos un hlorētajos alifātiskajos ogļūdeņražos. Vislabākās veiktspējas īpašības ir dažādiem stirola kopolimēriem.

Polistirola iegūšana

P-divinilbenzola klātbūtnē stirola polimerizācijas laikā notiek šķērssavienojumi

lineāras PS makromolekulas, kā rezultātā veidojas neplūstoša un nešķīstoša

produkts ar sieta struktūru, ko nevar apstrādāt. Nevēlams piemaisījums

ir etilbenzols, kas, atbrīvojoties no PS, izraisa tā plaisāšanu un

aptraipīt.

Pēc tam aktīvās daļiņas aktivizē šādas stirola II molekulas un savienojas ar tām, veidojot ķēdi (nākamā stadija):

Ķēdes augšana apstājas, ja pievienojas divas augšanas ķēdes vai ja augšanas ķēdei tiek pievienots cits atlikums, piemēram, katalizatora fragments. Šo posmu sauc par ķēdes pārtraukumu:

Polistirola vienkāršotā formula ir:

2.Sintēzes pamatreakcijas

BMC sintēzi veic polimerizācijas un polikondensācijas reakcijās. Atšķirība starp šiem procesiem ir tajā, kā notiek makromolekulu veidošanās. Galvenā atšķirība ir tā, ka polikondensācijā ir molekulas, kurām ir divas funkcionālās grupas, kā rezultātā izdalās ūdens molekula.

1. Polimerizācijas reakcija – rezultātā notiek katras makromolekulas augšana

monomēra molekulu secīga pievienošana aktīvajam centram, lokāla

sauc augšanas ķēdes beigās. Šajā gadījumā reakcijas centrs tiek atjaunots

katrs izaugsmes akts. Attiecībā uz nepiesātinātajiem monomēriem, polimerizācijas process

cijas var izteikt ar šādu shēmu:

2. Polikondensācijā makromolekulu augšana notiek ķīmiskās mijiedarbības rezultātā

sākotnējo molekulu mijiedarbība savā starpā ar reaktīvām grupām n-

kondensācijas reakcijas laikā uzkrātie mērījumi, kā arī n-meru molekulas

savā starpā. Polikondensācijā reakcijas centrs mirst katrā augšanas aktā,

un ķēdes attīstība notiek aizstāšanas reakcijas dēļ, kopā ar to vai bez

kopā ar zemas molekulmasas produktu izslēgšanu:

POLISTIRĒNA SINTĒZE DI-TERC-BUTILAMĪNA UN TTERCIĀRĀ BUTILA HIDROPEROKSĪDA KĀRTĒBĀ

Pseidolivinga polimerizācija ar atgriezeniskas inhibīcijas mehānismu ir

ir viena no nozīmīgākajām parādībām lielmolekulāro savienojumu ķīmijā

pēdējo desmitgažu vienotības. Reaktivitātes analīze

pētāmie savienojumi un zināmie literatūras dati ļauj

ir pamatoti pieņemt, ka stirola polimerizācijas laikā notiek sekojošais

šādas reakcijas:

Stirola polimerizācijas ātruma palielināšana di-

tert.butilamīns salīdzinājumā ar procesu bez piedevas var būt saistīts ar

alkilradikāļu veidošanās sistēmā.

3. Polimēru struktūra

Primārajām lamelēm ir ievērojama virsmas enerģija, tāpēc tās agregējas, kā rezultātā veidojas monokristāli – sarežģītāki supramolekulāri veidojumi. Kristalizējot no kausēta vai koncentrēta polimēra šķīduma, visizplatītākais sekundārā kristāliskā veidošanās veids ir sferulīts (3. attēls), kam ir gredzena vai sfēriska forma un kas sasniedz gigantiskus izmērus līdz 1 cm. Radikālos vai sfēriskos sferulītos rāmis veidojas no lentveida, kristāliskiem veidojumiem, kas virzīti no centra uz perifēriju.

3. attēls. Polimēru supramolekulārā struktūra:

d) sferulīta lente (izotaktiskais polistirols)

Makromolekulu konfigurācija

Konfigurācija - ķīmisko saišu izkārtojuma secība, kas savieno atomus vai

atomu grupas makromolekulā.

Konfigurācija veidojas sintēzes procesā, un to nevar citādi traucēt.

om, kā ķīmisko saišu iznīcināšana.

Makromolekulu konformācija

Konformācija ir forma, ko iegūst noteiktas konfigurācijas makromolekulas.

onu sastāvs termiskās kustības vai fizisko lauku ietekmē.

Konformācijas veidi:

Transzigzaga uzbūve

· Sajukuma konformācija

Globula konformācija

Spirāles konformācija

Salocīta uzbūve

Tradicionāli ražotajam polivinilhlorīdam, polivinilfluorīdam un polistirolam ir daudz zemāka kristāliskuma pakāpe un zemāka kušanas temperatūra; Šo polimēru fizikālās īpašības ir ļoti atkarīgas no stereoķīmiskā konfigurācija. Polistirols, kas iegūts ar brīvo radikāļu polimerizāciju šķīdumā, ir ataktisks.Šis termins nozīmē, ka, ja polimēra ķēdes oglekļa atomi ir orientēti pareizā zigzaga formā, fenila sānu grupas tiks nejauši sadalītas vienā vai otrā ķēdes pusē (kā parādīts 4. attēlā). Kad stirols tiek polimerizēts Cīglera katalizatora klātbūtnē, tas veidojas izotaktiskā polistirols, kas atšķiras no ataktiskā polimēra ar to, ka tā ķēdēs visas fenilgrupas atrodas vienā vai otrā ķēdes pusē. Ataktisko un izotaktisko polimēru īpašības atšķiras diezgan būtiski. Ataktisko polimēru var veidot daudz zemākā temperatūrā, un tas ir daudz labāk šķīstošs lielākajā daļā šķīdinātāju nekā izotaktiskais polimērs. Ir daudzi citi stereoregulāro polimēru veidi, no kuriem viens tiek saukts sindiotakti ķīmisks;šī polimēra ķēdēs sānu grupas atrodas pārmaiņus vienā vai otrā ķēdes pusē, kā parādīts 4. attēlā.

4. attēls. Ataktiskā, izotaktiskā un sindiotaktiskā polistirola konfigurācijas

4. Molekulmasa. Molekulmasas sadalījums (MWD)

Molekulārā masa ir polimēru molekulārā garuma mērs

M n = m 0 * P n

m0 – vienas saliktās saites masa

Pn – polimerizācijas pakāpe

Polistirola molekulmasa ir aptuveni 30-500 tūkstoši.

Molekulmasas sadalījums (MWD)

Ieviest molekulmasas sadales funkcijas

Ir diferenciālās un integrālās sadales funkcijas.

Tos savukārt iedala skaitliskajos un svarīgos.

Diferenciālais sadalījums- apraksta daļu no kopējā skaita

vielām vai no kopējā makromolekulu svara ar MM diapazonā no M i līdz M i +dM.

Kumulatīvais sadalījums– vielas kopējā daudzuma/svara proporcija,

uz vienu molekulu, kuras molekulmasa ir diapazonā no monomēra masas līdz M i (masa

polimērs i konversijas pakāpē)

Skaitliskais MMR– to molekulu skaitliskās daļas dn attiecība, kuru masa ir M in-

intervāls M+dM līdz šī intervāla vērtībai:

Tāpat svara MMR:

Rūpnieciskajam polistirolam MWD būs 2–4 (atkarībā no ražošanas apstākļiem)

Polistirolam ir kritiskas molekulmasas vērtības, virs kurām stiepes izturībai un pagarinājumam ir maza atkarība no molekulmasas. Polimēra molekulmasu un MWD nosaka temperatūra, un tie ir maz atkarīgi no monomēra konversijas pakāpes. Tas izskaidrojams ar ķēdes pārneses reakcijas dominējošo ietekmi uz monomēru starp visām ķēdes augšanu ierobežojošajām reakcijām. Izotermiskā režīmā ir iespējams iegūt polistirolu ar šaurāko MWD. Molekulmasas un MWD regulēšana ļauj iegūt polistirolu ar noteiktu kušanas indeksu.

5. Polimēra ķīmiskās pārvērtības

Polimēru ķīmijā izšķir šādus ķīmisko reakciju veidus:

1. Iznīcināšanas reakcijas

2. Šķērssaistīšanas reakcijas

3. Funkcionālo grupu reakcijas

Iznīcināšanas reakcijas

Iznīcināšanas reakcijas ir reakcijas, kas rodas, pārtraucot ķīmiskās saites makromolekulas galvenajā ķēdē. Atkarībā no ķīmiskās saites veida (kovalentā vai jonu) ir iespējami trīs polimēru iznīcināšanas mehānismi: radikāls, jonu un jonu radikāls. Kovalentās saites klātbūtnē starp galvenās ķēdes atomiem notiek makromolekulas plīsums, veidojoties brīviem makroradikāļiem.

Atkarībā no aģenta rakstura, kas izraisa saišu pārrāvumu ķēdē, izšķir fizikālo un ķīmisko iznīcināšanu. Fiziskā iznīcināšana ir sadalīta termiskā, mehāniskā, fotoķīmiskā un iznīcināšana jonizējošā starojuma ietekmē. Ķīmiskā iznīcināšana notiek dažādu ķīmisko vielu ietekmē. Svarīgākie ķīmiskās iznīcināšanas veidi ir oksidatīvā iznīcināšana, hidrolīze, alkoholīze, acidolīze, aminolīze.

Šķērssaistīšanas reakcijas

Šķērssaistīšanas (strukturēšanas) reakcijas sauc par šķērssaišu veidošanās reakcijām starp makromolekulām, kuru rezultātā veidojas polimēri ar tīkla struktūru. Reakcijas var rasties polimēru sintēzes laikā, kā arī jau iegūto lineāro polimēru apstrādes laikā. Sintezējot polimērus, ķēžu šķērssavienošana vairumā gadījumu nav vēlama, jo rezultātā rodas nešķīstoši un nekausējami produkti, kurus ir grūti izņemt no reaktora. Tāpēc polimerizācija un polikondensācija parasti rada polimērus ar lineāru vai sazarotu struktūru. Ražojot produktus no šādiem polimēriem, bieži tiek īpaši veiktas šķērssaistīšanas (strukturēšanas) reakcijas. Gumijas rūpniecībā šīs reakcijas sauc par vulkanizāciju, plastmasas rūpniecībā tās sauc par konservēšanu. Šādas reakcijas var rasties, karsējot vai pakļaujot jonizējošam starojumam. Polimēru šķērssaistīšanu jonizējošā starojuma ietekmē sauc par starojuma šķērssaistīšanu.

Funkcionālo grupu reakcijas

Daudzus polimērus nevar iegūt ar polimerizācijas vai polikondensācijas palīdzību tieši no zemas molekulmasas savienojumiem, jo izejas monomēri nav zināmi vai tāpēc, ka tie nepolimerizējas. Tāpēc īpaši svarīga ir polimēru sintēze no citiem lielmolekulāriem savienojumiem, kas satur reaktīvās grupas. Lai veiktu šo sintēzi, ir jāizvēlas reakcijas apstākļi, lai novērstu molekulāro ķēžu iznīcināšanas iespēju. Tad ķīmisko pārvērtību rezultātā mainās polimēra ķīmiskais sastāvs, būtiski nesamazinot polimerizācijas pakāpi. Staundinger šādas reakcijas sauca par polimēru analoģiskām pārvērtībām. Ļoti interesanta ir reakcija uz augstas molekulmasas savienojumu, kas satur sārmu un sārmzemju metālus, ražošanu, piemēram, poli-n-litija stirola sintēzi. Pirmkārt, izotaktiskais kristāliskais polistirols tiek pārveidots par poli-n-jodstirolu, kas reaģē ar butilitiju, veidojot poli-n-litija stirolu:

Tādējādi polimēriem analogās transformācijas ļauj radīt jaunas polimēru klases un plašā diapazonā mainīt gatavo produktu īpašības un pielietojumu.

6. Iznīcināšana un novecošana

Polistirols ir izturīgs pret sārmiem un halogenētiem savienojumiem, to iznīcina konc. slāpekļa un ledus etiķskābes. Viegli krāsots dažādās krāsās.

Polistirola termiskā iznīcināšana notiek ar ievērojamu ātrumu temperatūrā, kas nedaudz pārsniedz 260 °C, termiskā oksidatīvā iznīcināšana sākas ap 200 °C; procesus pavada monomēra izdalīšanās, dzeltēšana un kausējuma atlikuma viskozitātes samazināšanās. Mehāniski ķīmiskā iznīcināšana skābekļa pēdu klātbūtnē notiek jau 160 °C temperatūrā; tas arī noved pie viskozitātes samazināšanās un materiāla MWD izmaiņām. UV staru ietekmē polistirols kļūst duļķains un dzeltenīgs, un palielinās tā trauslums. Polistirola fotostabilizēšanai izmanto fosfora krāsvielas un citus stabilizatorus, kurus granulēšanas laikā ievada polistirolā.

7. Polimēra tehnoloģiskās īpašības un pielietojuma jomas

Ir 2 galvenie polistirola veidi: vispārējas nozīmes polistirols (GPPS), augstas triecienizturības polistirols (HIPS)

Caurspīdīgs polistirols (GPPS — General Purpose PolyStyrene) ir triecienizturīgs materiāls. To galvenokārt izmanto iekštelpu stiklojumam, tas kalpo kā ekonomiska alternatīva organiskajam stiklam.

HIPS (High Impact Polystyrene) ir paaugstināta triecienizturība, pateicoties butadiēna vai citu speciālu gumiju pievienošanai, kuru triecienizturība ir līdz 60-70 kJ/m2. Tā pielietojuma joma ir diezgan plaša – vides reklāma, tirdzniecības aprīkojums, ledusskapju daļas utt.

Vispārējas nozīmes polistirols (GPPS)

Materiāls tiek izmantots galvenokārt iekšējam stiklojumam un kalpo kā ekonomiska alternatīva organiskajam stiklam. Galvenās priekšrocības: mitrumizturīgs, izturīgs, viegli apstrādājams, ar izcilu optisko caurspīdīgumu - 94%, ar labu gludu virsmu, ir zems blīvums, ir izturīgs pret ķīmiskām ietekmēm, ar augstu stingrību.

Ekstrudēts polistirols tiek ražots caurspīdīgu, pienainu, dūmu, krāsainu lokšņu veidā. Pretspīduma un dekoratīvās loksnes ar daudzveidīgu tekstūru. Pēc īpaša pasūtījuma polistirola loksnes var ražot bez UV stabilizācijas. Šādas loksnes var izmantot saskarē ar pārtikas produktiem, jo tās atbilst visiem spēkā esošajiem noteikumiem par materiālu izmantošanu saskarē ar pārtikas produktiem.

Caurspīdīgs polistirols ir trausls, trausls un nav triecienizturīgs. Šajā sakarā sarežģījumi rodas no tā izgatavoto produktu uzglabāšanas un transportēšanas laikā. Turklāt, lai panāktu nepieciešamo gaismas izkliedi, ir jāizmanto loksnes ar gofrētu virsmu, kas bieži vien neatbilst moderns dizains. Būtisks PS trūkums ir tā zemā izturība pret UV starojumu. Tomēr polistirols ir ļoti ekonomisks materiāls.

Tipiski pielietojumi: dekoratīvās starpsienas un ekrāni aizsargpārklājums attēli dušas kabīņu iestiklošana cenu zīmes stendi lampu ražošana visa veida stiklojumi iekštelpās u.c.

Triecienizturīgs polistirols ( GURNI )

Triecienizturīgs polistirols ir augstas kvalitātes lokšņu materiāls, kas ražots termo- vai vakuumliešanas procesiem. HIPS izmanto vides reklāmu, ledusskapju detaļu, santehnikas ierīču, rotaļlietu, pārtikas iepakojumu un tamlīdzīgu izstrādājumu ražošanā. Materiāla virsma var būt glancēta, matēta, gluda vai reljefa, ar spoguļa virsmu, dažādās krāsās. Ir iespējams izgatavot loksnes, izmantojot koekstrūzijas metodi. Tas ļauj apvienot divus dažādu krāsu slāņus vai pievienot virsējo slāni ar spīdīgu apdari.

Triecienizturīgajam polistirolam ir noteikta elastība, un tādējādi tas paplašina iespēju to izmantot sarežģītas konfigurācijas apgaismes izstrādājumu ražošanā ar dziļu vilkšanu. Gaismas caurlaidības koeficients (35–38%) un baltums pilnībā atbilst esošajiem Krievijas apgaismojuma izstrādājumu standartiem.

Galvenās priekšrocības: paaugstināta triecienizturība, zema jutība pret griezumiem, vieglums, salizturība līdz –40°C, mitruma izturība, lieliska formējamība, viegla apstrāde, ķīmiskā izturība pret skābēm un sārmiem

Savā “dzimtajā” stāvoklī polistirols ir diezgan trausls materiāls, kas nav piemērots daudziem uzdevumiem. Tāpēc ražošanas laikā izejmateriāliem tiek pievienotas īpašas piedevas, lai palielinātu triecienizturību un elastību, tādējādi iegūstot triecienizturīgu polistirolu. Viena no triecienizturīgā polistirola šķirnēm ir pret freonu izturīgs polistirols, ko izmanto saldēšanas iekārtu ražošanā. Virsmas struktūra: matēta no abām pusēm vai spīdīga no vienas puses (augšējais spīdīgais slānis iegūts koekstrudējot ar vispārējas nozīmes polistirolu), reljefs. Ja nepieciešams, loksni apstrādā ar koronas izlādi vienā pusē un uz loksnes uzklāj termoformējamu aizsargplēvi. Ārējai lietošanai tiek pievienots UV stabilizators, kas nodrošina aizsardzību pret UV starojuma izraisītu dzeltenumu.

Apgaismojuma polistirols ir viena no triecienizturīgā polistirola šķirnēm, kas pilnībā aizvieto akrila stiklu konstrukciju ar iekšējo apgaismojumu ražošanā. Atšķirībā no organiskā stikla tam ir tikai viena spīdīga virsma. Apgaismojuma polistirola lielā popularitāte ir saistīta ar tā lielāku triecienizturību (salīdzinājumā ar akrilu), vieglu apstrādi, vides noturību un zemākām izmaksām.

Triecienizturīgs polistirols ir ekonomiskāks variants salīdzinājumā ar organisko stiklu tā zemā blīvuma dēļ, kā arī iespēja izmantot plānākas (2-3 mm) loksnes paaugstinātas triecienizturības dēļ salīdzinājumā ar organisko stiklu (3-5 mm), kas nodrošina 2 reizes ietaupījums, pamatojoties uz 1 kv. m difuzors.

Lentu spoles, kasetes un spoles, radiolampu ligzdas, apšuvuma plāksnes, instrumentu svari, kronšteini un skavas kabeļu stiprināšanai, akumulatoru kārbas, instrumentu un instrumentu rokturi, plēves, abažūri, spaiļu daļas, futrāļi, skūšanās piederumi, rotaļlietas, trauki, flīzes mēbeļu apdarei, pulvera kompaktiem, kārbu un pudeļu vākiem, kastēm, elektrības slēdžu daļām, pildspalvām - šo polistirola izstrādājumu sarakstu varētu turpināt vēl ilgi. Polistirola izmantošanas iespējas ir ļoti dažādas - no plēves kondensatoros ar biezumu 0,02 mm līdz biezām putupolistirola plāksnēm, ko izmanto kā izolācijas materiālu saldēšanas iekārtās.

8. Ekoloģiskās problēmas ko izraisa šī polimēra izmantošana. Priekšlikumi reģenerācijai un pārstrādei

Kopš 1960. gadiem globālā polimēru ražošana ir dubultojusies ik pēc pieciem gadiem, un tiek prognozēts, ka šis pieauguma temps turpināsies līdz 1990. gadam. Viena no polimēru rūpniecības straujās attīstības pavadošajām sekām ir vienlaicīga polimēru atkritumu daudzuma palielināšanās. Tātad Vācijā tie sasniedza 1977. gadu. 1,2 miljoni tonnu ASV polimēru atkritumi sasniedza 6,4 miljonus tonnu 1980. gadā. Plastmasas izstrādājumiem ir atšķirīgs kalpošanas laiks:

Iepakojums un plēve – 1 gads

Kurpes un Būvmateriāli- 2 gadi

Rotaļlietas – 5 gadi

Sporta preces – 6 gadi

Kabelis – 15 gadi

Mašīnu daļas, trauki, mēbeles - 10-20 gadi

Galvenais vides piesārņojuma avots ir produkti ar īsu kalpošanas laiku, galvenokārt konteineri un iepakojums. Šāda piesārņojuma draudi pakāpeniski kļūst par globālu vides problēmu. Polimēru atkritumi nepūst un nesadalās un piegruž ne tikai zemi, bet arī upes un jūras krastus.

Līdz 70. gadu sākumam polimēru atkritumu iznīcināšanu apgrūtināja vairuma lielas tonnāžas polimēru izturība pret dabas faktoriem – mikroorganismiem, saules gaismu un ūdeni. Tieši šī vairuma plastmasu izturība pret noārdīšanos mudināja zinātniekus radīt īpašus bioloģiski un fotodegradējamus, kā arī ūdenī šķīstošus polimēru materiālus.

Plaši izmantotie polimēri, piemēram, polietilēns, polipropilēns, polistirols un polivinilhlorīds, atšķirībā no dabiskās celulozes un kaučuka, ko fermentatīvo reakciju laikā var asimilēt baktērijas un sēnītes, ir gandrīz absolūta rezistence pret mikroorganismiem. Mēģinājumi padarīt tos bioloģiski noārdāmus, modificējot ar dažādām funkcionālām grupām, nedod vēlamo rezultātu. Izrādījās, ka polietilēns kļūst “pārāk izturīgs” mikroorganismiem tikai tad, kad tā molekulmasa tiek samazināta par 30-40 reizēm, tas ir, praktiski oligomēra formā.

Daudzsološs veids, kā padarīt šos polimērus bioloģiski noārdāmus, var būt tajos pildvielu ievadīšana, kas noteiktos apstākļos kalpo kā mikroorganismu barības avots. Šādu pildvielu klātbūtne izraisa polimēra izturības pret ārējām ietekmēm pasliktināšanos, kas galu galā veicina polimēru ķēžu iznīcināšanu un iegūto oligomēru fragmentu asimilāciju ar baktērijām un sēnītēm.

Izmantotās literatūras saraksts:

1. A.A Tager “Polimēru fizikālā ķīmija”, otrā izdevniecība, 1968.g.

2. Losevs I.P. “Sintētisko polimēru ķīmija”

3. Malkin A.Ya. Fizik. chem. ražošanas un pārstrādes pamati. – M.: Ķīmija, 1975. – 263 lpp.

4. Lekciju materiāls par ķīmiju

1.Izejvielas raksturojums

2.Sintēzes pamatreakcijas

3. Polimēru struktūra

4. Molekulmasa. Molekulmasas sadalījums (MWD)

5. Polimēra ķīmiskās pārvērtības

6. Iznīcināšana un novecošana

7. Polimēra tehnoloģiskās īpašības un pielietojuma jomas