Polystyrene (50 ảnh): Vật Liệu Này Là Gì? Ứng Dụng Và Chuẩn Bị Hạt, Mật độ Của Polystyrene Trong Suốt Và Khác, điểm Nóng Chảy Và Các đặc Tính Khác

2024 Tác giả: Beatrice Philips | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-18 12:28

Nhiều loại nhựa khác nhau đã thay đổi hoàn toàn sự hiểu biết của chúng ta về cuộc sống hàng ngày - ngày nay cuộc sống của chúng ta không còn có thể hình dung được nếu không có một số thứ bằng nhựa nhất định. Tuy nhiên, có nhiều loại nhựa khác nhau, và mỗi loại nhựa của nó có những đặc điểm cụ thể riêng xác định việc sử dụng một chất cụ thể trong các lĩnh vực nhất định. Vì polystyrene là một trong những lựa chọn nhựa phổ biến nhất hiện nay, nên cần xem xét kỹ hơn các tính năng của nó.

Vật liệu này là gì?

Polystyrene là polyme hóa styren, có nghĩa là, nó là một sản phẩm của ngành công nghiệp hóa chất. Bạn có thể sản xuất nó bằng nhiều phương pháp khác nhau, mỗi phương pháp đều có ưu và nhược điểm riêng, và chúng tôi sẽ xem xét chi tiết hơn những phương pháp phổ biến nhất trong bài viết dưới đây. Trong đó polystyrene chỉ chứa các phân tử của các chất phổ biến như carbon và hydro , nhưng nó được làm từ styren lỏng, lần lượt, được lấy từ dầu và than đá.

Polymezed styrene trông giống như một chất cứng và đàn hồi, không màu và thậm chí trong suốt, có thể uốn cong mà không bị gãy, và có tính hút ẩm cao.

Lần đầu tiên, polystyrene thu được ở giai đoạn đầu của cuộc cách mạng công nghiệp - người ta biết rằng năm 1839 nó được tổng hợp ở Đức … Một điều khác là việc sản xuất nó ở quy mô công nghiệp bắt đầu muộn hơn nhiều - chỉ vào năm 1920, và thậm chí sau đó trong những thập kỷ đầu tiên, nó không được sử dụng tích cực. Chỉ trong Chiến tranh thế giới thứ hai ở Hoa Kỳ, họ mới thực sự quan tâm đến chúng, sản xuất cao su nhân tạo dựa trên polystyrene, và ở Liên Xô, việc sản xuất công nghiệp vật liệu này hoàn toàn bị hoãn lại cho đến những năm sau chiến tranh.

Không thể nói rằng polystyrene hiện đại hoàn toàn tương ứng với các mẫu của một thế kỷ trước . - trong suốt thời gian này, các nhà khoa học đã tìm cách cải thiện các đặc tính của vật liệu. Nhờ đó, nhựa sau Chiến tranh thế giới thứ hai trở nên bền hơn nhiều, bao gồm khả năng chịu va đập tốt hơn nhiều - điều này trở nên khả thi nhờ việc tạo ra copolyme styren thu được thông qua các quá trình hóa học phức tạp hơn.

Tính chất

Chính xác các đặc tính vật lý của polystyrene hiện đại phụ thuộc nhiều vào cách nó được sản xuất , nhưng nói chung, khi chúng ta nói về polystyrene đơn giản mà không có bất kỳ sự giải thích rõ ràng nào, chúng tôi muốn nói đến một vật liệu có các thông số rất cụ thể. Mật độ của nó không phải là cao nhất (1060 kg / m

Khối lượng phân tử chất này cũng không có nghĩa là cụ thể và phụ thuộc mạnh mẽ vào phương pháp thu được polystyrene - nó thường dao động từ 50 nghìn đến 300 nghìn, mặc dù các biến thể nhũ tương đôi khi chứng minh tỷ lệ cao hơn đáng kể. Độ hòa tan polystyrene có ý nghĩa trong một số chất, bao gồm monome của chính nó, cũng như axeton, hydrocacbon thơm và este.

Nó không thích ứng với một số dung môi, bao gồm ete, rượu bậc thấp, phenol và hydrocacbon béo.

Polystyrene có đặc tính điện môi rõ rệt không thay đổi bất kể môi trường. Vật liệu này thực tế cũng không quan tâm đến các tác động phá hủy của axit và kiềm, muối, rượu. Ở trên, chúng tôi đã liệt kê các chất vẫn có thể hòa tan nó, và nó cũng có thể bị oxy hóa, halogen hóa, nitrat hóa và sunfonat hóa.

Ở dạng ban đầu, không cần pha màu bổ sung, polystyrene (ít nhất là dạng khối của nó) không chỉ không màu mà còn trong suốt … Cấu trúc thực tế không giữ lại ánh sáng nhìn thấy, đi qua 90% lượng ánh sáng của nó, và điều này cho phép sử dụng vật liệu như vậy trong sản xuất kính quang học. Đồng thời, bức xạ tia cực tím và tia hồng ngoại không truyền qua bề mặt polystyrene một cách tự tin.

Nếu chúng ta coi các đặc tính của polystyrene là những ưu điểm khiến nó trở nên phổ biến trong các lĩnh vực khác nhau, thì trước hết, cần nêu ra những điểm quan trọng sau đây

• Kết hợp giữa chi phí thấp và dễ xử lý … Với giá của nó, polystyrene có thể được coi là một trong những động cơ chính của nền văn minh hiện đại, dựa trên các đặc tính của nó. Không phải là không có gì mà ngày nay rất nhiều sản phẩm được sản xuất với sự tham gia trực tiếp của vật liệu này - nó đơn giản là không có sự thay thế thực sự.
• Kháng hóa chất tốt . Hầu hết các chất có thể bám trên bề mặt polystyrene trong cuộc sống hàng ngày đều không gây nguy hiểm cho nó - đây là một tin tuyệt vời cho các nhà sản xuất muốn sản xuất các sản phẩm được phân biệt bằng độ bền. Đồng thời, trong phòng thí nghiệm hóa học, với một bộ thuốc thử ấn tượng trong tay, không khó để hòa tan polystyrene.
• Độ độc tương đối an toàn . Polystyrene thải ra tương đối ít khói độc hại và từ quan điểm môi trường, với một số bảo lưu nhất định, được coi là vô hại. Ít nhất, các chuyên gia không đưa ra bất kỳ hạn chế nào đối với việc sử dụng vật liệu polystyrene trong các cơ sở dân cư, và thậm chí có thể làm các món ăn bằng polystyrene.
• Ứng dụng rộng rãi … Do đặc tính của nó, dễ xử lý và nhuộm, polystyrene có thể được sử dụng làm nguyên liệu thô để sản xuất bất cứ thứ gì.

Với tất cả những ưu điểm của polystyrene, nó cũng có hạn chế , và mặc dù không có nhiều trong số chúng, nhưng đôi khi chúng đóng một vai trò rất quan trọng.

Trước hết, bất kỳ sự quá nhiệt nào đối với loại nhựa như vậy đều nguy hiểm, và ngay cả trong điều kiện gia đình, bạn vẫn cần phải suy nghĩ về nơi bạn có thể sử dụng polystyrene và nơi nào bạn không nên. Ngoài ra, đối với hầu hết các loại vật liệu, ngoài khả năng chống va đập, các tác động gây ra nguy hiểm đáng kể, và nói chung, tính dễ vỡ nói chung là một vấn đề.

So sánh với polypropylene

Một trong những đối thủ cạnh tranh chính của polystyrene là một loại polymer phổ biến khác - polypropylene … Trong một số lĩnh vực, chẳng hạn như sản xuất vật liệu đóng gói, họ là đối thủ cạnh tranh trực tiếp, nhưng sự khác biệt giữa hai loại vật liệu là khá đáng kể. Ít nhất cũng nên bắt đầu với thực tế rằng polystyrene rất khó tái chế , và mặc dù bạn thường nghe rằng nó an toàn, nhưng các nhà bảo vệ môi trường vẫn thích tìm ra lỗi với nó.

Polypropylene cũng không phải là vô tội, nhưng vẫn có ít câu hỏi hơn đối với nó và việc tái chế nó sẽ dễ dàng hơn. Nếu chúng ta nói thuần túy về các phẩm chất vật lý của hai vật liệu, thì polypropylene cũng được đặc trưng bởi tính linh hoạt tăng lên - khi polystyrene đã bị vỡ hoặc nứt, polypropylene dễ uốn chỉ đơn giản là uốn cong. Về giá cả, có lẽ polystyrene đã thua đối thủ từ lâu, nhưng nhiều hơn giá thấp Là yếu tố giữ nó nổi cho đến nay.

Việc phân biệt cái này với cái kia bằng mắt thường không quá khó, nhưng bạn cần phải biết những gì để nhìn vào. Polystyrene trông đẹp hơn Nó bóng và sáng bóng, không cần thêm màu, nó trông trong suốt, mặc dù nó có thể có màu xanh lam lạnh đặc trưng. Polypropylene có vẻ bẩn hơn một chút do khói mù của nó ., hiệu quả tán xạ ánh sáng cao hơn nhiều. Bạn cũng có thể phân biệt giữa hai vật liệu bằng cách chạm vào: polystyrene rất sáng và phát ra tiếng lách cách đặc trưng khi bị va đập, trong khi tiếng polypropylene bị bóp nghẹt.

Nó có hại cho con người không?

Polystyrene là một trong những vật liệu gây tranh cãi về đánh giá tác hại và nguy hiểm đối với sức khỏe . Một mặt, nó được sử dụng rộng rãi trong nhà ở của con người và thậm chí để sản xuất các món ăn, điều này đã cho thấy rằng điều này không bị cấm. Mặt khác, nhiều tuyên bố đặt câu hỏi về tính thân thiện với môi trường của nhựa chủ yếu đề cập đến polystyrene. Công bằng mà nói, mặc dù không phải là vật liệu nguy hiểm nhất trong số các vật liệu hiện có, nhưng nó vẫn không thể được coi là an toàn - nó không thể được sử dụng tích cực như vậy.

Cần hiểu rằng styrene, là một nguyên liệu thô để sản xuất polystyrene, được coi là rất độc hại.

Polystyrene có thể thải ra không nhiều chất độc hại nên sẽ không ảnh hưởng nhiều đến sức khỏe con người , nhưng điều này chỉ miễn là bạn không tiếp xúc thường xuyên với nó và cho đến khi nó nóng lên. Nhiệt độ càng cao, khu vực lân cận có các sản phẩm polystyrene càng nguy hiểm, đặc biệt nếu hỏa hoạn đã bắt đầu và vật liệu đang cháy. Hầu hết, khói hóa chất gây rối loạn gan, nhưng các vấn đề thậm chí có thể xảy ra với tim và phổi, và một số chuyên gia tin rằng việc hít phải hơi styrene tầm thường sẽ dẫn đến sự phát triển của bệnh viêm gan.

Bạn cũng phải hiểu rằng polystyrene và polystyrene khác nhau: Để cải thiện các đặc tính của nhựa, nhà sản xuất có thể thêm nhiều chất hóa dẻo, thuốc nhuộm và các chất phụ gia khác có ảnh hưởng đến độ bền và độ đàn hồi của vật liệu.

Trong một số trường hợp, những chất phụ gia này có thể trở nên nguy hiểm hơn cả styrene và nhà sản xuất có thể không chỉ ra dữ liệu nguy hiểm bổ sung để không mất khách hàng.

Khi ở trên chúng tôi gọi là polystyrene tương đối an toàn, chúng tôi muốn nói rằng có những sản phẩm khác, thậm chí có hại hơn đối với hoạt động của con người, mà chúng tôi vẫn không thể từ bỏ - ví dụ như khói xe. Ngoài ra, về lý thuyết, polystyrene có thể được sử dụng gần như hoàn toàn an toàn - miễn là bạn biết và tuân thủ nghiêm ngặt các hướng dẫn, đặc biệt, không phải bằng cách thúc đẩy quá trình đốt nóng vật liệu, mà bằng cách bảo vệ vật liệu khỏi nó. Nhưng ngay cả như vậy Bạn không nên coi polystyrene là một chất hoàn toàn an toàn, bởi vì ngay cả trong thế giới nhựa, vốn ngày càng nhận được nhiều lời chỉ trích trong những năm gần đây, polystyrene không phải là chất an toàn nhất.

Tổng quan về loài

Cho bây giờ để sản xuất polystyrene, một số phương pháp được sử dụng để thu được vật liệu mong muốn và về đặc tính của nó, kết quả hoàn thiện sẽ không phải lúc nào cũng giống nhau. Để hiểu cách nó hoạt động, Chúng ta hãy xem xét từng phương pháp trong số ba phương pháp phổ biến.

Mỗi vật liệu này đều có nhãn hiệu với đặc điểm đặc trưng của phương pháp thu được polystyrene.

Nhũ tương

Hôm nay cái này phương pháp này phần lớn đã lỗi thời và thực tế không được sử dụng trong sản xuất … Nguyên tắc hoạt động như sau: đầu tiên, styren được tinh chế từ các chất ức chế, sau đó nó được kết hợp trong nước với các chất nhũ hóa (muối của axit béo và sulfonic, xà phòng), cũng như các chất khơi mào trùng hợp - kali persulfat và hydro dioxide. Khi đun nóng đến 85-95 độ, một phản ứng hóa học xảy ra - một quá trình trùng hợp dần dần, quá trình này được coi là hoàn thành nếu lượng styren giảm xuống dưới 0,5%.

Nhũ tương thu được sau đó được đông tụ bằng dung dịch natri clorua thông thường và được làm khô, kết quả là bột dạng hạt mịn được tạo thành, mỗi hạt có kích thước không quá 0,1 mm. Mặc dù polystyrene thường được mô tả là có màu trắng và trong suốt, nhưng phương pháp này sẽ không thể đạt được những đặc điểm này . - Các quả bóng có màu hơi vàng, chứng tỏ có tạp chất kiềm, không thể loại bỏ hoàn toàn.

Mặc dù phương pháp này ngày nay không phổ biến, nhưng chính phương pháp này đã cung cấp một chất có khối lượng phân tử cao nhất có thể.

Huyền phù

Một phương pháp khác đã được coi là lỗi thời, mặc dù nó vẫn được coi là phù hợp để tái chế polystyrene thành copolyme như polystyrene mở rộng. Để sản xuất, cần có styren đã chuẩn bị, hay đúng hơn là huyền phù của nó trong nước, magie hydroxit, rượu polyvinyl, natri polymethacrylat và các chất khơi mào trùng hợp. Tất cả điều này được gửi đến lò phản ứng, nơi chất được trộn chủ động với sự gia nhiệt dần dần lên đến 130 độ và áp suất cao. Sau đó, huyền phù thu được vẫn cần được xử lý bằng máy ly tâm, và chỉ sau khi rửa và làm khô vật liệu thu được, polystyrene mới thu được.

Blocky

Phương pháp này hiện được coi là phổ biến và phù hợp nhất, và hầu hết polystyrene ngày nay được sản xuất theo cách này . Cơ sở lý luận khá đơn giản: đầu ra là vật liệu tinh khiết, lý tưởng về các thông số kỹ thuật chiếu sáng, đặc trưng bởi tính ổn định của các thông số. Đồng thời, việc sử dụng công nghệ đang được xem xét vừa có hiệu quả vừa đảm bảo gần như hoàn toàn không có chất thải sản xuất.

Sản xuất khối polystyren dựa trên việc khuấy styren trong môi trường benzen trong hai giai đoạn - đầu tiên ở nhiệt độ khoảng 90 độ, và sau đó gia nhiệt dần từ 100 đến 220. Sản xuất khối dừng ở giai đoạn khi còn khoảng 85% styren khối lượng đã chuyển thành polystyrene. Việc loại bỏ styren chưa có thời gian trùng hợp được thực hiện bằng chân không.

Đơn xin

Polystyrene được sử dụng trong rất nhiều lĩnh vực hoạt động của con người và thậm chí còn được sử dụng để làm đồ thủ công bằng tay của chính bạn. Ở nhà Những món quà lưu niệm nhỏ được làm bằng cách sử dụng phương pháp cắt, phay, sơn bằng tia laze với bất kỳ màu nào - từ đỏ đến vàng và đen, và trong một số trường hợp - và in trên bề mặt polystyrene. Ứng dụng rộng rãi nhất của polystyrene đã được tìm thấy trong xây dựng , nơi nó được sử dụng để làm tấm tường và gạch trần, các vách ngăn khác nhau và bánh mì baguette. Ở dạng tấm, vật liệu này cũng có thể được sử dụng cho mặt tiền. Cuối cùng, trên cơ sở vật liệu này, họ đã sản xuất bê tông polystyrene.

Ngành công nghiệp gỗ cũng sử dụng vật liệu này ngày càng tích cực hơn, mặc dù hiện tại nó không phải là đối thủ cạnh tranh của gỗ và các chất dẫn xuất của nó. Tuy nhiên, ở những nơi có độ ẩm cao, nó được sử dụng liên tục - ví dụ như khay tắm có thể được làm hoàn toàn từ nó ngày nay. Ngoài ra, hạt polystyrene được sử dụng giống như chất độn trong gối , và cho những mục đích này được bán làm sẵn trong túi.

Đối với một người bình thường, thực phẩm đa dạng polystyrene được biết đến như là nguyên liệu chính. để sản xuất bộ đồ ăn dùng một lần … Hầu hết các cốc nhựa rất phổ biến để đóng chai nước ngọt ngày nay đều được làm từ nó. Ngoài ra, polystyrene cấp thực phẩm được sử dụng nhiều làm vật liệu đóng gói do chi phí thấp và sức mạnh tương đối của nó. Xem xét các tính chất điện môi của vật liệu, điều đáng chú ý là nó cũng đã được tìm thấy ứng dụng rộng rãi trong kỹ thuật điện.

Đồng thời, trên thực tế, có rất nhiều lựa chọn để sử dụng các sản phẩm polystyrene đến mức không thể liệt kê hết được.

Làm thế nào để làm việc với anh ta?

Trong cuộc sống hàng ngày, bạn thường xuyên phải làm việc với tấm polystyrene , có thể được xử lý bằng cả cơ học và nhiệt học. Tạo hình bằng cách uốn, dán, cắt và khoan có thể vừa là một loại vật liệu thông thường vừa là một loại vật liệu chịu va đập. Máy ghép hình thông thường được sử dụng để phân mảnh một tấm dày dưới 2 mm, trong khi những tấm dày hơn có thể được lấy bằng máy mài hoặc dụng cụ cầm tay. Trong một xưởng công nghiệp có thể cắt laser . Đường cắt hóa ra hơi bị rách, do đó nó đòi hỏi quá trình xử lý tiếp theo - đầu tiên nó được chuyển bằng tệp, sau đó bằng đá nhám.

Nếu cần tạo lỗ trên tấm, hãy sử dụng máy khoan, bạn cần một mũi khoan chuyên dụng để khoan nhựa tấm. Nếu độ dày của tấm nhỏ, trong quá trình khoan, nó có thể bị biến dạng theo ý muốn của chủ nhân - bạn có thể tránh sự phát triển của các sự kiện như vậy bằng cách đặt một khối gỗ dưới tấm. Tấm được tạo thành bằng kỹ thuật chân không hoặc thổi khí dưới áp suất cao. Xử lý bằng bất kỳ phương pháp nào được chỉ định bao gồm việc gia nhiệt đáng kể (lên đến 160-200 độ) vật liệu.

Cho phép kết nối các bộ phận riêng lẻ làm bằng polystyrene bằng cả hàn và dán. Trong cả hai trường hợp, trước khi nối các mảnh bề mặt, trước tiên bạn phải tẩy dầu mỡ một cách cẩn thận. Cần phải nấu bằng khí hoặc phương pháp siêu âm, để tạo keo - với các chế phẩm polyme dựa trên cyanoacrylate hoặc neoprene.

Nếu chúng ta nói về polystyrene mờ, thì nó cũng có thể trải qua một kiểu xử lý như mài và đánh bóng . Đối với điều này, một máy mài được sử dụng, nhưng không có trường hợp nào có bánh mài - thay vào đó, một bánh xe mềm được sử dụng, trên đó bôi một loại bột đánh bóng đặc biệt. Nếu bộ phận nhỏ, bạn cũng có thể đánh bóng hoặc mài bằng tay.

Trong số những thứ khác, bất kỳ lớp phủ đặc biệt nào có thể được áp dụng cho bề mặt polystyrene – từ một lớp kim loại sang một phim gương . Nó có thể được in trên đó bằng màu đen hoặc màu, theo bất kỳ cách nào đã biết. Đồng thời, để bảo vệ văn bản hoặc hình ảnh kết quả, cần phải mở bề mặt bằng vecni, vì polyme không hút ẩm.

Xử lý

Ở dạng tinh khiết của nó, polystyrene dường như không gây hại nhiều cho môi trường, nhưng đồng thời, chất thải của nó, giống như nhựa, vẫn tồn tại trong một thời gian dài, gây ô nhiễm hành tinh .… Ngoài ra, ở trong môi trường tự nhiên, polyme và các chất đồng trùng hợp của nó có thể tiếp xúc với nhiệt độ quá cao, bao gồm cháy trong ngọn lửa, và sau đó hậu quả có thể thảm khốc hơn nhiều. Tương tự như vậy, việc tiếp xúc không kiểm soát của các vật polystyrene với các chất có khả năng hòa tan vật liệu là không mong muốn, nếu không sẽ không thể tránh được việc giải phóng hơi độc của styrene, benzen, toluen, carbon monoxide và ethylbenzene.

Lợi thế tương đối của vật liệu là nó có thể được tái chế trong hầu hết các trường hợp , tận dụng cả chất thải trực tiếp và các sản phẩm hao mòn đơn giản từ nó. Đùn, ép và đúc được sử dụng như các kỹ thuật chế biến. Tại cửa ra, sản phẩm thu được có chất lượng không thua kém sản phẩm mới, đồng thời không có rác thải hình thành. Ngoài ra, trong những năm gần đây, một loại vật liệu xây dựng mới đã được sản xuất trên cơ sở polystyrene - bê tông polystyrene , thích hợp cho việc xây dựng các tầng thấp. Thật không may, một lượng lớn chất thải polystyrene, đặc biệt là ở các nước nghèo, chỉ đơn giản là đốt. Hành vi này với rác thải nhựa là vô cùng tiêu cực đối với môi trường.