פוליסטירן (50 תמונות): מהו החומר הזה? יישום והכנת גרגירים, צפיפות פוליסטירן שקוף ואחרים, נקודת התכה ותכונות אחרות

2024 מְחַבֵּר: Beatrice Philips | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-18 12:12

סוגים שונים של פלסטיק שינו באופן קיצוני את הבנת חיי היומיום שלנו - כיום כבר אי אפשר לדמיין את חיינו ללא דברים פלסטיים מסוימים. עם זאת, ישנם סוגים שונים של פלסטיק, ולכל אחד מהזנים שלו מאפיינים ספציפיים משלו הקובעים את השימוש בחומר מסוים באזורים מסוימים. מכיוון שקלקר הוא אחת מאפשרויות הפלסטיק הפופולריות ביותר כיום, כדאי לשקול את תכונותיו מקרוב.

מהו החומר הזה?

פוליסטירן הוא סטירן פולימר, כלומר הוא תוצר של התעשייה הכימית. אתה יכול להשיג את ייצורו בשיטות שונות, שלכל אחת מהן יתרונות וחסרונות משלה, ונבחן את הפופולריות ביותר בפירוט רב יותר במאמר זה להלן. היכן פוליסטירן מכיל רק מולקולות של חומרים נפוצים כמו פחמן ומימן , אך הוא עשוי מסטירן נוזלי, אשר בתורו מתקבל משמן ופחם.

סטירן מפולימר נראה כמו חומר קשה וגמיש, חסר צבע ואפילו שקוף שיכול להתכופף מבלי להישבר, והוא היגרוסקופי ביותר.

לראשונה התקבל פוליסטירן בשלבים המוקדמים של המהפכה התעשייתית - זה ידוע בשנת 1839 הוא סונתז בגרמניה … דבר נוסף הוא שייצורו בקנה מידה תעשייתי החל הרבה יותר מאוחר - רק בשנת 1920, וגם אז בעשורים הראשונים לא נעשה בו שימוש כה פעיל. רק במהלך מלחמת העולם השנייה בארצות הברית הם באמת התעניינו בהם, בייצור גומי מלאכותי על בסיס פוליסטירן, ובברית המועצות הייצור התעשייתי של חומר זה נדחה לחלוטין עד השנים שלאחר המלחמה.

לא ניתן לומר כי פוליסטירן מודרני תואם באופן מלא את הדגימות של לפני מאה שנה . - במשך כל הזמן הזה, מדענים חיפשו דרכים לשפר את תכונות החומר. הודות לכך, הפלסטיק לאחר מלחמת העולם השנייה הפך לעמיד הרבה יותר, כולל השפעות עמידות הרבה יותר - הדבר התאפשר הודות ליצירת קופולימרים של סטירן שהושגו בתהליכים כימיים מורכבים עוד יותר.

נכסים

מְדוּיָק המאפיינים הפיזיים של פוליסטירן מודרני תלויים במידה רבה באופן ייצורו , אבל באופן כללי, כאשר אנו מדברים על פוליסטירן פשוט ללא כל הבהרה, אנו מתכוונים לחומר בעל פרמטרים מאוד ספציפיים. צפיפותו אינה הגבוהה ביותר (1060 ק ג / מ '

מסה מולקולרית גם החומר אינו ספציפי ותלוי במידה רבה בשיטת קבלת הפוליסטירן - בדרך כלל הוא נע בין 50 אלף ל -300 אלף, אם כי גרסאות תחליב לפעמים מדגימות שיעורים גבוהים משמעותית. מְסִיסוּת הפוליסטירן משמעותי במספר חומרים, כולל מונומר משלו, כמו גם אצטון, פחמימנים ארומטיים ואסטרים.

הוא אינו מתאים למספר ממסים, כולל אתרים, אלכוהול נמוך יותר, פנולים ופחמימנים אליפטיים.

לפוליסטירן יש תכונות דיאלקטריות בולטות שאינם משתנים ללא קשר לסביבה. חומר זה גם אדיש כמעט להשפעות ההרסניות של חומצות ואלקליות, מלחים, אלכוהולים. למעלה, כבר רשמנו את החומרים שעדיין יכולים להמיס אותו, והוא גם מחמצן, הלוגני, חנקתי וסולפוני.

בצורתו המקורית, ללא גוון נוסף, פוליסטירן (לפחות מגוון הבלוקים שלו) הוא לא רק חסר צבע, אלא גם שקוף … המבנה כמעט ואינו שומר אור גלוי, עובר 90% מכמותו, וזה מאפשר שימוש בחומר כזה בייצור משקפיים אופטיים. יחד עם זאת, קרינה אולטרה סגולה ואינפרא אדומה אינה עוברת במשטחי פוליסטירן בצורה כה בטוחה.

אם ניקח בחשבון את תכונות הפוליסטירן כיתרונות שהופכים אותו לפופולרי כל כך בתחומים שונים, ראשית כל, ראוי להדגיש את הנקודות החשובות הבאות

• שילוב של עלות נמוכה וקלות עיבוד … במחירו, פוליסטירן יכול להיחשב לאחד המנועים העיקריים של הציוויליזציה המודרנית, בהתחשב במאפייניו. לא בכדי מיוצרים כיום כל כך הרבה מוצרים בהשתתפות ישירה של חומר זה - פשוט אין לו אלטרנטיבה אמיתית.
• עמידות כימית טובה . רוב החומרים שיכולים לעלות על משטח הפוליסטירן בחיי היומיום אינם מהווים סכנה עבורו - אלו חדשות מצוינות עבור יצרנים המעוניינים לייצר מוצרים המתייחסים לעמידות. יחד עם זאת, במעבדה כימית, עם קבוצה מרשימה של ריאגנטים בהישג יד, לא קשה להמיס פוליסטירן.
• הרעילות בטוחה יחסית . פוליסטירן פולט מעט יחסית מכל אדים מזיקים ומבחינה סביבתית, עם הסתייגויות מסוימות, נחשב כבלתי מזיק. לפחות, מומחים אינם מציבים הגבלות על השימוש בחומרי פוליסטירן בתוך מגורים, ואף ניתן לבצע מנות פוליסטירן.
• מגוון יישומים רחב … בשל תכונותיו, קלות העיבוד והצביעה, ניתן להשתמש בפוליסטירן כחומר גלם לייצור כל דבר.

עם כל היתרונות של פוליסטירן, יש לו גם מגבלות , ולמרות שאין רבים מהם, לפעמים הם ממלאים תפקיד משמעותי מאוד.

קודם כל, כל התחממות יתר של פלסטיק כזה מסוכנת, ואפילו בתנאים ביתיים אתה עדיין צריך לחשוב היכן אתה יכול להשתמש בקלקר ואיפה אסור לך. בנוסף, עבור רוב סוגי החומרים, בנוסף לעמידות בפני זעזועים, ההשפעות מהוות סכנה משמעותית, ובכלל, שבירות כללית היא בעיה.

השוואה עם פוליפרופילן

אחד המתחרים העיקריים של פוליסטירן הוא פולימר פופולרי נוסף - פוליפרופילן … בתחומים מסוימים, כגון ייצור חומרי אריזה, הם מתחרים ישירים, אך ההבדל בין שני החומרים הוא די משמעותי. כדאי להתחיל לפחות עם זה פוליסטירן קשה למחזור , ולמרות שלעיתים קרובות אתה יכול לשמוע שזה בטוח, אנשי איכות הסביבה עדיין אוהבים למצוא בזה תקלה.

פוליפרופילן גם הוא אינו חף מחטא, אך עדיין יש לו מעט פחות שאלות, וקל יותר למחזר אותו. אם אנחנו מדברים אך ורק על התכונות הפיזיות של שני החומרים, אז פוליפרופילן מאופיין גם בגמישות מוגברת - כאשר הפוליסטירן כבר נשבר או נסדק, פוליפרופילן כפוף פשוט מתכופף. באשר למחיר, פוליסטירן, אולי, היה מפסיד את התחרות ליריבתו מזמן, אבל יותר זול האם הגורם שמחזיק אותו צף עד כה.

הבחנה חזותית מהשני לא כל כך קשה, אבל אתה צריך לדעת על מה להסתכל. פוליסטירן נראה יפה יותר הוא מבריק ומבריק, ללא צביעה נוספת הוא נראה שקוף, אם כי יכול להיות לו גוון כחול קר. פוליפרופילן נראה קצת יותר מלוכלך בגלל האובך שלו ., אפקט פיזור האור גבוה בהרבה. תוכל גם להבחין בין שני חומרים על ידי הקשה על: פוליסטירן הוא סונור ופולט קליקים אופייניים בעת פגיעה, בעוד שקולות פוליפרופילן עמומים.

האם זה מזיק לבני אדם?

פוליסטירן הוא אחד החומרים השנויים במחלוקת ביותר מבחינת הערכת פגיעה וסכנה לבריאות . מצד אחד, הוא משמש בהרחבה בבתי מגורים של בני אדם ואפילו לייצור כלים, מה שכבר מצביע על כך שזה אסור. מאידך גיסא, הצהרות רבות שמטילות ספק בידידותיות הסביבה של הפלסטיק מתייחסות בעיקר לפוליסטירן. יהיה הוגן לומר כי למרות שאינו המסוכן ביותר מבין החומרים הקיימים, הוא עדיין לא יכול להיחשב בטוח - לא ניתן היה להשתמש בו באופן פעיל כל כך.

יש להבין כי סטירן, שהוא חומר גלם לייצור פוליסטירן, נחשב רעיל מאוד.

פוליסטירן יכול לפלוט לא כל כך הרבה חומרים רעילים שלא ישפיעו כל כך על בריאות האדם , אבל זה רק כל עוד אתה לא נמצא איתו במגע מתמיד, עד שהוא מתחמם. ככל שהטמפרטורה גבוהה יותר, כך השכונה עם מוצרי פוליסטירן מסוכנת יותר, במיוחד אם החלה שריפה והחומר בוער. יותר מכל, אדים כימיים משבשים את הכבד, אך בעיות יכולות להיות אפילו עם הלב והריאות, וכמה מומחים סבורים כי שאיפה בנאלית של אדי סטירן כרוכה בהתפתחות הפטיטיס.

עליך גם להבין כי פוליסטירן ופוליסטירן שונים: כדי לשפר את תכונות הפלסטיק, היצרן יכול להוסיף חומרים, חומרי צבע ותכשירים אחרים המשפיעים על חוזק וגמישות החומר.

במקרים מסוימים, תוספים אלה עלולים להתברר כמסוכנים אף יותר מהסטירן עצמו, וייתכן כי היצרן אינו מציין נתוני סכנה נוספים כדי לא לאבד לקוחות.

כאשר למעלה קראנו לקלקר בטוח יחסית, התכוונו לכך שיש מוצרים אחרים, אפילו יותר מזיקים של פעילות אנושית, שעדיין לא נוכל לוותר עליהם - למשל פליטת מכוניות. בנוסף, בתיאוריה, ניתן להשתמש בפוליסטירן כמעט בבטחה לחלוטין - בתנאי שאתה מכיר את ההוראות ומבצע אותן בקפידה, בפרט לא על ידי קידום חימום החומר, אלא על ידי הגנה מפניו. אבל למרות זאת אסור לתפוס פוליסטירן כחומר בטוח לחלוטין, כי גם בעולם הפלסטיק, שספג יותר ויותר ביקורות בשנים האחרונות, פוליסטירן הוא לא הכי בטוח.

סקירת מינים

לעת עתה לייצור פוליסטירן, מספר שיטות משמשות להשגה החומר הרצוי, ומבחינת תכונותיו, התוצאה המוגמרת לא תמיד תהיה זהה. כדי להבין איך זה עובד, בואו נסתכל על כל אחת משלוש השיטות הפופולריות.

לכל אחד מהחומרים הללו יש סימון עם ציון אופייני של שיטת קבלת הפוליסטירן.

אֵמוּלְסִיָה

היום זה השיטה כבר מיושנת ברובה ואינה משמשת כמעט בייצור … עקרון הפעולה הוא כדלקמן: ראשית, סטירן מטוהר ממעכבים, ולאחר מכן הוא משולב במים עם תחליב (מלחים של חומצות שומניות וסולפוניות, סבון), כמו גם יוזמי פילמור - אשלגן פרסולפט ומימן דו חמצני. כאשר מחממים אותו ל -85-95 מעלות, מתרחשת תגובה כימית - תהליך פילמור הדרגתי, הנחשב להשלים אם כמות הסטירן יורדת מתחת ל- 0.5%.

התחליב המתקבל לאחר מכן נקרש עם תמיסה של נתרן כלורי רגיל והוא נתון לייבוש, וכתוצאה מכך נוצרת אבקה דקיקה, של כל גרגיר גודל של לא יותר מ 0.1 מ מ. למרות שבדרך כלל מתואר פוליסטירן כלבן ושקוף, שיטה זו לא תוכל להשיג מאפיינים אלה . - לכדורים גוון צהבהב המעיד על הימצאותם של זיהומים אלקלי, שלא ניתן לסלקם לחלוטין.

למרות שהשיטה לא פופולרית כיום, דווקא שיטה זו היא המספקת חומר בעל המשקל המולקולרי הגבוה ביותר האפשרי.

הַשׁעָיָה

שיטה נוספת שכבר נחשבת מיושנת, למרות שהיא עדיין נחשבת מתאימה למיחזור פוליסטירן לקופולימרים כמו פוליסטירן מורחב. לצורך הייצור יש צורך בסטירן מוכן, או ליתר דיוק, ההשעיה שלו במים, מגנזיום הידרוקסיד, אלכוהול פוליוויניל, נתרן פולימתאקרילט ויוזמי פילמור. כל זה נשלח לכור, שם החומר מעורב באופן פעיל בחימום הדרגתי עד 130 מעלות ולחץ גבוה. לאחר מכן, ההשעיה המתקבלת עדיין צריכה להיות נתונה לעיבוד צנטריפוגות, ורק לאחר שטיפה וייבוש החומר שנאסף מתקבל פוליסטירן.

בלוקי

שיטה זו נחשבת כיום לפופולרית והרלוונטית ביותר, ומרבית הפוליסטירן כיום מיוצר בצורה זו . הרציונל די פשוט: הפלט הוא חומר טהור, אידיאלי מבחינת פרמטרים טכניים של תאורה, המאופיין ביציבות הפרמטרים. יחד עם זאת, השימוש בטכנולוגיה הנדונה הוא יעיל ומבטיח היעדר כמעט מוחלט של פסולת ייצור.

ייצור בלוקים של פוליסטירן מבוסס על ערבוב של סטירן במדיום בנזן בשני שלבים - תחילה בטמפרטורה של כ -90 מעלות, ולאחר מכן בחימום הדרגתי מ -100 ל -220. ייצור הבלוק מופסק בשלב בו כ -85% מהסטירן. המסה הפכה לפוליסטירן. הסרת סטירן שלא הספיקה לפולימר מתבצעת באמצעות ואקום.

יישום

פוליסטירן משמש במספר עצום של תחומי פעילות אנושיים ואף משמש לייצור מלאכת יד במו ידיך. בבית מזכרות קטנות עשויות ממנו באמצעות חיתוך בלייזר, כרסום, צביעה בכל צבע - מאדום לזהב ולשחור, ובמקרים מסוימים - והדפסה על משטח פוליסטירן. היישום הרחב ביותר של פוליסטירן נמצא בבניה , שם הוא משמש לייצור לוחות קיר ואריחי תקרה, מחיצות ובגט שונים. בצורה גיליון, חומר זה יכול לשמש גם לחזיתות. בסופו של דבר, על בסיס חומר זה, הם מייצרים את הפופולרי לאחרונה בטון פוליסטירן.

תעשיית הרהיטים גם משתמש בחומר זה באופן פעיל יותר ויותר, אם כי כרגע הוא אינו מתחרה על העץ ונגזרותיו. עם זאת, היכן שהלחות גבוהה, משתמשים בה ללא הרף - למשל, ניתן להכין ממנה לגמרי מקלחת כיום. בנוסף, משתמשים בגרגרי פוליסטירן כמו מילוי בכריות , ולמטרות אלה נמכרים מוכנים בשקיות.

לאדם רגיל, מגוון המזון של פוליסטירן ידוע כחומר העיקרי כמעט. לייצור כלי אוכל חד פעמיים … רוב כוסות הפלסטיק שהן כל כך פופולריות לבקבוק משקאות קלים כיום עשויות ממנו. בנוסף, פוליסטירן בדרגת מזון נמצא בשימוש רב כחומר אריזה בשל עלותו הנמוכה וחוזקה היחסי. בהתחשב בתכונות הדיאלקטריות של החומר, ראוי לציין כי הוא מצא יישום נרחב גם כן הנדסת חשמל.

יחד עם זאת, למעשה, יש כל כך הרבה אפשרויות לשימוש במוצרי פוליסטירן שפשוט לא ניתן לרשום את כולם.

איך לעבוד איתו?

בחיי היומיום, לרוב אתה צריך לעבוד עם פוליסטירן , אשר ניתן לעבד הן מכנית והן מבחינה תרמית. יצירה על ידי כיפוף, הדבקה, חיתוך וקידוח יכולה להיות גם חומר רגיל וגם עמיד בפני השפעות.מסורת פאזל רגילה משמשת לפיצול גיליון בעובי של פחות מ- 2 מ מ, ואילו ניתן לקחת יריעות עבות יותר עם מטחנה או כלי יד. בבית מלאכה תעשייתי חיתוך בלייזר אפשרי . קו החיתוך מתברר כמעט מרופט, ולכן הוא דורש עיבוד לאחר מכן - הוא מועבר תחילה עם קובץ, ולאחר מכן עם אמרי.

אם יש צורך ליצור חור ביריעה, השתמש במקדח, שעבורו אתה צריך מקדחה שנוצרה במיוחד לקידוח פלסטיק גיליון. אם עובי הסדין קטן, במהלך הקידוח הוא עלול להתעוות בניגוד לרצונו של המאסטר - ניתן להימנע מפיתוח אירועים כזה על ידי הנחת גוש עץ מתחת ליריעה. הסדין נוצר על ידי טכניקת ואקום או על ידי ניפוח אוויר בלחץ גבוה. עיבוד בכל אחת מהשיטות שצוין כרוך בחימום משמעותי (עד 160-200 מעלות) של החומר.

חיבור חלקים בודדים עשויים פוליסטירן מותר הן בריתוך והן בהדבקה. בשני המקרים, לפני ההצטרפות לשברי המשטח, עליך קודם כל להסיר שומנים בזהירות. יש צורך לבשל על ידי גז או שיטה קולית, להדביק - עם קומפוזיציות פולימריות המבוססות על ציאנואקרילט או ניאופרן.

אם אנחנו מדברים על פוליסטירן מאט, אז זה יכול גם לעבור סוג כזה של עיבוד כמו טחינה והברקה .לשם כך משתמשים במטחנה, אך בשום מקרה עם גלגל שוחק - במקום זאת לוקחים גלגל רך, שעליו מורחים משחת ליטוש מיוחדת. אם החלק קטן, ניתן גם ללטש או לטחון אותו ביד.

בין השאר, ניתן למרוח כל ציפוי מיוחד על משטח הקלקר – משכבת מתכת לסרט מראה . ניתן להדפיס עליו בשחור או בצבע, בכל אחת מהדרכים הידועות. יחד עם זאת, כדי להגן על הטקסט או התמונה שנוצרו, יש צורך לפתוח את פני השטח בלכה, מכיוון שהפולימר אינו סופג לחות.

מעבד

בצורתו הטהורה, נדמה שהפוליסטירן אינו מזיק לסביבה, אך יחד עם זאת פסולתו, כפי שהיא אמורה להיות לפלסטיק, ממשיכה לתקופה עצומה ומזהמת את כדור הארץ … בנוסף, בהיותו בסביבה הטבעית, הפולימר והפולימרים שלו יכולים להיחשף לחימום יתר, כולל בעירה באש, ואז התוצאות עלולות להיות קשות הרבה יותר. כמו כן, מגע בלתי נשלט של חפצי פוליסטירן עם חומרים המסוגלים להמיס את החומר אינו רצוי, אחרת לא ניתן להימנע משחרור אדים רעילים של סטירן, בנזן, טולואן, פחמן חד חמצני ואתיל בנזן.

היתרון היחסי של החומר הוא בכך ניתן למחזר אותו ברוב המקרים , שימוש הן בפסולת ישירה והן במוצרים פשוט שחוקים ממנה. שחול, לחיצה ויציקה משמשים כטכניקות עיבוד. ביציאה מתקבלים מוצרים שאינם נחותים באיכותם חדשים, בעוד שלא נוצר זבל. בנוסף, בשנים האחרונות נעשה חומר בנייה חדש על בסיס פוליסטירן - בטון פוליסטירן , המתאים לבנייה נמוכה. למרבה הצער, כמויות אדירות של פסולת פוליסטירן, במיוחד במדינות עניות, פשוט נשרפות. התנהגות זו עם פסולת פלסטיק היא שלילית ביותר לסביבה.