Андрей Смирнов
Время чтения: ~21 мин.
Просмотров: 0

Полистирол утеплитель

Технология получения материала

Технология получения пенополистирола

Требует наличия на стадии изготовления разнообразных вспенивающих веществ для заполнения массы полимерного вещества газами. Это могут быть лёгкие для кипения углеводороды (такие, как петролейный эфир, изопентан, пентан или обычный дихлометан) или специальные вещества, которые образуют газ (аммоний нитрат, диаминобензол, азобисизобутиронитрил).

Помимо всего перечисленного, дополнительными компонентами получаемого изделия могут становиться разнообразные вещества, которые так или иначе улучшают его характеристики:

  • Антипирены — объект статьи сам по себе не обладает высокой жароустойчивостью, а это значит, что в отдельных случаях эту жароустойчивость необходимо повышать при помощи добавления в полистирол веществ, которые обеспечивают достаточную огнезащиту;
  • Пластификаторы — для уменьшения ползучести смеси в процессе застывания и высыхания;
  • Наполнители — для изменения характеристик материала в целом и заполнения гранул чем-то ещё;
  • Красящие вещества — для придания готовому пенополистиролу определённых эстетических качеств.

Исходя из названия этого материала, можно сделать вывод о том, что этот объект получают из исходного сырья — полистирола. В обычном случае, расплавленную массу полимера наполняют газом при помощи вспенивания.

В дальнейшем, готовая смесь полимерного материала и газа нагревается паром. Благодаря этому, гранулы увеличиваются в объёме и распределяются равномерно по всему объёму смеси и спекаются друг с другом в одно целое. В результате полистирол резко набирает в объёме.

Схема цеха по производству пенополистирола

Для получения огромных объёмов необходимого материала, количество полимера относительно небольшое. Сам материал очень лёгкий и после формования готов к дальнейшей физической обработке и использованию.

Помимо описанного способа, существуют методы получения этого материала при помощи углекислого газа (в том случае, если необходим жаростойкий пенополистирол), или без какого либо газа вообще (гранулы в нём заполнены вакуумом).

Пей, ешь, гадь пластиком — солнце его уничтожит всего за 10 лет. Или нет?


Подробнее

Но было известно, что под прямыми солнечным лучами он желтеет и начинает крошиться. Теперь ученые доказали, что ультрафиолет химически разлагает полистирол всего за десятилетие.

Эксперты, используя лампы, имитирующие солнечные лучи, обнаружили, что ультрафиолет медленно химически разлагает полистирол на органический углерод и некоторое количество углекислого газа.

Исследователи считают, что этот факт будет небезынтересно узнать правительствам многих стран мира, которые законодательно запретили его использовать в производстве упаковок.

«Политики обычно считают, что полистирол в окружающей среде сохраняется навечно. Это оправдывает их запреты», — заявил автор исследования и химик Коллин Уорд из Океанографического института Вудс-Хоул (WHOI) штата Массачусетс, США.

Но доктор Уорд и его коллеги решили узнать, действительно ли полистирол вечен.


Источник фото: Instagram

«Мы не говорим, что пластическое загрязнение не так уж и плохо, просто стойкость полистирола к воздействию окружающей среды может быть ниже, и, вероятно, процесс его разложения сложнее, чем мы раньше полагали», — объяснил он.


Подробнее

Полистирол стали использовать в качестве материала для изготовления контейнеров для фаст-фуда и одноразовых стаканчиков в 70-х годах прошлого столетия. Со временем, когда вред окружающей среде был доказан, его стали запрещать. Но ученые знали, что, как и многие пластмассы на основе полимеров, полистирол медленно желтеет и становится ломким под воздействием солнечных ультрафиолетовых лучей. Для этого достаточно взглянуть на старые пластиковые игрушки с детских площадок, скамейки в парке или шезлонги на пляже. Они довольно быстро выцветают.

Теперь ученые выяснили, что полистирол начинает химически разрушаться при прямом воздействии солнечного света, распадаясь на органический углерод и небольшое количество углекислого газа, в концентрации, которая не может повлиять на изменение климата.

Доктор Уорд считает, что понимание процессов преобразования полистирола может иметь жизненно важное значение для будущих оценок того, сколько пластиковых отходов на самом деле выбрасывается в окружающую среду. Предыдущие оценки скорости разрушения полистирола основывались на воздействии микроорганизмов и других факторов

Пластиковые отходы уже в Марианской впадине

Соавтор исследования химик Крис Редди, тоже из Океанографического института Вудс-Хоул, подчеркнул, что пластик — просто еще одна форма органического углерода. Микробы поедают его, хотя и весьма избирательно, так как структура полистирола делает его наименее привлекательным видом корма.

Редди отметил, что выделившийся углекислый газ растворяется в воде, но чтобы выяснить, как взаимодействуют с Мировым океаном другие продукты выделения, нужны дополнительные исследования. Ученые выяснили, что разные добавки к полистиролу влияют на изменение его цвета и гибкость. Весь цикл изменений еще предстоит выяснить.

Пластиковые трубочки, тарелки и вилки запретят в Евросоюзе

Подробнее

Пластмассовое загрязнение считается одним из самых ужасных бедствий, обрушившихся на планету. Причем полистирол все глубже опускается на дно океана. Он был обнаружен даже в Марианской впадине, чья глубина составляет 11 тысяч метров. Это больше, чем высота 33 Эйфелевых башен.

Обломки пластиковых контейнеров дрейфуют в океане годами и удаляются на очень большие расстояния. Один из них был зафиксирован в тысяче километров от ближайшего побережья. Это больше, чем длина Франции от границы до границы.


Источник фото: Instagram

По данным Глобального центра океанографических данных (Godac) Японского агентства по науке и технологиям морской Земли (Jamstec), более 33% найденного в мировом океане мусора составляли макропластичные материалы, металл — 26%, резина — 1,8%, рыболовные снасти — 1,7%, стекло — 1,4%, и другие «антропогенные объекты» — 35%.

Из всех найденных отходов 89% были предназначены для одноразового использования. Это пластиковые пакеты, бутылки и коробки.

Получение[править]

Промышленное производство полистирола основано на радикальной полимеризации стирола. Различают 3 основных способа его получения:

Эмульсионный (ПСЭ)править

Наиболее устаревший метод получения, не получивший широкого применения в производстве.
Эмульсионный полистирол получают в результате реакции полимеризации стирола в водном растворе щелочных веществ при температуре 85-95 °C. Для этого метода требуются: стирол, вода, эмульгатор и инициатор полимеризации. Стирол предварительно очищают от ингибиторов: требутил-пирокатехина или гидрохинона. В качестве инициаторов реакции применяют водорастворимые соединения, двуокись водорода или персульфат калия. В качестве эмульгаторов применяют соли жирных кислот, щелочи (мыло), соли сульфокислот. Реактор наполняют водным раствором касторового масла и тщательного перемешивая вводят стирол и инициаторы полимеризации, после чего полученная смесь нагревается до 85-95 °C. Мономер, растворённый в мицеллах мыла, начинает полимеризоваться, поступая из капель эмульсии. В результате чего образуются полимер-мономерные частицы. На стадии 20 % полимеризации мицеллярное мыло расходуется на образование адсорбированных слоёв и процесс далее протекает внутри частиц полимера.
Процесс заканчивается, когда содержание свободного стирола станет менее 0,5 %. Далее эмульсия транспортируется из реактора на стадию осаждения с целью дальнейшего снижения остаточного мономера, для этого эмульсию коагулируют раствором поваренной соли и сушат, получая порошкообразную массу с размерами частиц до 0,1 мм.
Остатки щелочных веществ влияют на качество полученного материала, поскольку полностью устранить посторонние примеси невозможно, а их наличие придаёт полимеру желтоватый оттенок. Данным методом можно получать полистирол с наибольшей молекулярной массой. Полистирол получаемый по данному методу имеет аббревиатуру — ПСЭ, которая периодически встречается в технической документации и старых учебниках по полимерным материалам.

Суспензионный (ПСС)править

Суспензионный метод полимеризации производится по периодической схеме в реакторах с мешалкой и теплоотводящей рубашкой.
Стирол подготавливают, суспендируя его в химически чистой воде посредством применения стабилизаторов эмульсии (поливинилового спирта, полиметакрилата натрия, гидроксида магния) и инициаторов полимеризации. Процесс полимеризации производится при постепенном повышении температуры (до 130 °С) под давлением. Результатом является — получение суспензии из которой полистирол выделяют путём центрифугирования, затем его промывают и сушат. Данный метод получения полистирола также является устаревшим и наиболее пригоден для получения и сополимеров стирола. Данный метод в основном применяется в производстве пенополистирола.

Блочный или получаемый в массе (ПСМ)править

Различают две схемы производства полистирола общего назначения: полной и неполной конверсии. Термическая полимеризацией в массе по непрерывной схеме представляет собой систему последовательно соединенных 2-3 колонных аппарата-реактора с мешалками. Полимеризацию проводят постадийно в среде бензола — сначала при температуре 80-100 °С, а затем стадией 100—220 °С. Реакция прекращается при степени превращения стирола в полистирол до 80-90 % массы (при методе неполной конверсии степень полимеризации доводят до 50-60 %). Непрореагировавший стирол-мономер удаляют из расплава полистирола вакуумированием, понижая содержание остаточного стирола в полистироле до 0,01-0,05 %, непрореагировавший мономер возвращается на полимеризацию. Полистирол, полученный блочным методом отличается высокой чистотой и стабильностью параметров. Данная технология наиболее эффективна и практически не имеет отходов.

Свойства пенополистирола

Водопоглощение

Колония бактерий на EPS

Пенополистирол способен поглощать воду при непосредственном контакте. Проникновение воды непосредственно в пластмассу составляет менее 0,25 мм за год, поэтому водопоглощение пенополистирола зависит от его структурных особенностей, плотности, технологии изготовления и длительности периода водонасыщения. Водопоглощение экструзионного пенополистирола даже через 10 суток нахождения в воде не превышает 0,4 % (по объёму), что обусловливает его широкое применение как утеплителя для подземных и заглубленных сооружений (дороги, фундаменты).

Паропроницаемость

Пенополистирол является низкопаропроницаемым материалом.

Особенностью паропроницаемости пенополистирола является то, что она не зависит от его степени вспенивания и плотности пенополистирола и всегда равна 0,05 мг/(м*ч*Па)[источник не указан 2583 дня], что не эквивалентно паропроницаемости минеральной ваты (0,55 мг/(м*ч*Па)).

Биологическая устойчивость

Несмотря на то, что пенополистирол не подвержен действию грибков, микроорганизмов и мхов, в ряде случаев они способны образовывать на его поверхности свои колонии.

Полистирол способны есть и переваривать мучные черви.

В пенополистироле могут селиться насекомые, обустраивать гнёзда птицы и грызуны. Проблема повреждениям конструкций пенополистирола грызунами была предметом многочисленных исследований. По результатам произведенных тестов пенополистирола на серых крысах, домовых мышах и мышах-полевках установлено следующее:

  1. Пенополистирол, как материал, состоящий из углеводородов, не содержит питательных веществ и не является питательной средой для грызунов (и прочих живых организмов).
  2. В принудительных условиях грызуны воздействуют на экструзионный и гранулированный пенополистирол равно, как и на всякий другой материал, в тех случаях, когда он является преградой (препятствием) для доступа к пище и воде или для удовлетворения других физиологических потребностей животного.
  3. В условиях свободного выбора грызуны воздействуют на пенополистирол в меньшей степени, чем в условиях принуждения, и только в том случае, если им необходим подстилочный материал или существует потребность в стачивании резцов.
  4. При наличии выбора гнездового материала (мешковина, бумага), пенополистирол привлекает грызунов в последнюю очередь.

Результаты экспериментов с крысами и мышами показали также зависимость от модификации пенополистирола, в частности экструзионный пенополистирол повреждается грызунами в меньшей степени.

Долговечность

Одним из способов определения долговечности пенополистирола является чередованием нагревания до +40 °C, охлаждения до −40 °C и выдерживанием в воде. Каждый такой цикл принимается равным 1 условному году эксплуатации. Утверждается, что долговечность изделий из пенополистирола по данной методике испытаний составляет не менее 60 лет, 80 лет.

Устойчивость к действию растворителей

Пенополистирол мало устойчив к растворителям. Он легко растворяется в исходном стироле, ароматических углеводородах (бензол, толуол, ксилол), хлорированных углеводородах (1,2-дихлорэтан, четырёххлористый углерод), сложных эфирах, ацетоне, сероуглероде. В то же время он нерастворим в спиртах, алифатических углеводородах и простых эфирах.

Получение

Большую часть стирола (около 85 %) в промышленности получают дегидрированием этилбензола:

C6H5C2H5 →ot C6H5CH=CH2+H2↑{\displaystyle {\mathsf {C_{6}H_{5}C_{2}H_{5}\ \xrightarrow {^{o}t} \ C_{6}H_{5}CH=CH_{2}+H_{2}\!\uparrow }}}

при температуре 600—650 °С, атмосферном давлении и разбавлении перегретым водяным паром в 3—10 раз. Используются оксидные железо-хромовые катализаторы с добавкой карбоната калия.

Другой промышленный способ, которым получают оставшиеся 15 %, заключается в дегидратации метилфенилкарбинола, образующегося в процессе получения оксида пропилена из гидропероксида этилбензола. Гидропероксид этилбензола получают из этилбензола некаталитическим окислением воздухом.

Разрабатываются альтернативные способы получения стирола. Каталитическая циклодимеризация бутадиена в винилциклогексен, с его последующим дегидрированием. Окислительное сочетание толуола с образованием стильбена; метатезис стильбена с этиленом приводит к стиролу. Взаимодействием толуола с метанолом также может быть получен стирол. Кроме того, активно разрабатывались способы выделения стирола из жидких продуктов пиролиза. На сегодняшний день ни один из этих процессов не является экономически выгодным и в промышленном масштабе не реализован.

В лабораторных условиях может быть получен нагреванием до 320 °С полистирола с его моментальным охлаждением.

Применение — стирол

Применение стирола в производстве изделий литьем под давлением и штамповкой неуклонно повышается. Растет также производство высокостирольных дивинильных латексов для красок.

Зависимость прочности при сдвиге клеевых соединений стали на кремний-органическом клее ВК-10 при 20 и 425 С от содержания бора.| Зависимость прочности при сдвиге клеевых соединений стали на кремний-органическом клее при 20 и 425 С от со.

Предложены не требующие применения стирола ненасыщенные полиэфирные азотсодержащие клеи, пригодные для работы при 100 С; клеевые соединения стали имеют прочность при сдвиге 100 — 120 кг / см2 при 20 С.

Этим не исчерпывается применение стирола и его полимеров — полистирола в промышленности.

Одной из важных облаете применения стирола является использование его как компонента сополимеризации с бутадиеном для производства синтетического каучука.

Одной из важнейших областей применения стирола является производство синтетических каучуков СКС путем сополимеризации стирола с бутадиеном.

Одной из важных областей применения стирола является использование его как компонента сополимеризации с бутадиеном для производства синтетического каучука.

Химические свойсгва дйюлилзтава, этил — и вйнилюлуола идентичны соответственпо СВОЙСТВЕН дифгяилэтана, эгилбензола и стирола, Поэтому винилтолуол можно использовать во всех областях применения стирола.

Полистирол применяется в очень многих отраслях промышленности и народного хозяйства. Одной из наиболее крупных областей применения стирола является его использование для получения синтетического каучука типа Буна S путем его сополимеризации с бутадиеном.

Из приведенных на рис. 29 данных видно, что при применении 98 % — ной кислоты результаты, получаемые при содержании стирола и индена 5 % и 2 5 %, примерно одинаковы и что увеличение расхода кислоты свыше 3 % уже почти ничего не дает. Применение амиленов приводит к ухудшению результатов очистки бензола по сравнению с применением стирола и индена. При применении 89 % — ной кислоты не достигается столь глубокая очистка от тиофена и влияние расхода кислоты становится заметным.

Константы сополимеризации мономеров были определены при 60 и 132 С; полученные величины в пределах ошибок эксперимента совпадают с имеющимися в литературе. Хотя возможные изотопные эффекты не учитывали, было высказано предположение о целесообразности применения стирола, меченного в ядре.

Математическая обработка данных, полученных при изучении сшивания в этих системах довольно сложна, если не пользоваться упрощающими допущениями. Фокс и Греч дали примерный анализ кинетики привитой полимеризации и сделали вывод, что, наиболее вероятно, гелеобразование при привитой сополимеризации происходит в случае применения стирола. Этот вывод основан только на известных кинетических константах; во всех случаях принимается обрыв в результате соединения радикалов. Предполагалось также, что возможно гелеобразование путем передачи цепи при гомопо-лимеризации в массе метилакрилата и винилацетата; этот вывод, конечно, неверен, если обрыв происходит только путем диспропорционирования.

При реакциях со стиролом тиофен реагирует в 10 раз быстрее толуола и примерно в б раз быстрее ксилола; в случае применения пипериленовой фракции тиофен реагирует в 25 раз быстрее толуола и в 20 раз быстрее ксилола. Таким образом, применение пипериленовой фракции позволяет провести процесс алкилирования тиофена со значительно большей селективностью, а следовательно, и с меньшими потерями ароматики, чем в случае применения стирола.

Полистирол обладает хорошими электроизоляционными свойствами и большой химической стойкостью. Он применяется для изготовления деталей электро — и радиотехнической аппаратуры, пе-нопластов, пластмассовых изделий общего назначения1; широко используются сополимеры стирола с акрилонитрилом, дивинилбензо-лом, N-винилкарбазолом. Одной из важнейших областей применения стирола является производство синтетических каучуков СКС путем сополимеризации стирола с бутадиеном.

Полистирол обладает хорошими электроизоляционными свойствами и большой химической стойкостью. Он применяется для изготовления деталей электро — и радиотехнической аппаратуры, пе-нэпластов, пластмассовых изделий общего назначения. Широко используются сополимеры стирола с акрилонитрилом, дивинилбен-золом, N-винилкарбазолом. Одной из важнейших областей применения стирола является производство синтетических каучуков С КС путем сополимеризации стирола с бутадиеном.

Свойства

Степень полимеризации промышленно выпускаемых полистиролов n = 600—2500, коэффициент полидисперсности MwMn=2−4{\displaystyle M_{w}/M_{n}=2-4} (Mw{\displaystyle M_{w}} — среднемассовая, Mn{\displaystyle M_{n}} — среднечисловая молекулярные массы). В зависимости от метода синтеза и степени полимеризации индекс текучести составляет 1,4-30 граммов за 10 минут, температура размягчения (по Вика, 200 МПа) 97 °С для аморфного и 114 °С для частично кристаллизованного полистирола.

Фенильные группы препятствуют упорядоченному расположению макромолекул и формированию кристаллических образований.

Полистирол — жёсткий хрупкий аморфный полимер с высокой степенью оптического светопропускания, невысокой механической прочностью. Полистирол имеет низкую плотность (1060 кг/м³), усадка при литьевой переработке 0,4-0,8 %. Полистирол обладает отличными диэлектрическими свойствами и неплохой морозостойкостью (до −40 °C). Имеет невысокую химическую стойкость (кроме разбавленных кислот, спиртов и щелочей).

Растворяется в сероуглероде, пиридине, ацетоне, толуоле, дихлорэтане, хлороформе, четырёххлористом углероде, сложных эфирах, медленнее — в бензине. Нерастворим в воде.
Термопластичный материал. Полистирол легко формуется и окрашивается. Хорошо обрабатывается механическими способами. Хорошо склеивается. Обладает низким влагопоглощением, высокой влагостойкостью и морозостойкостью.

При сильном (выше 300 °C) нагревании полистирол разлагается с выделением паров мономера (стирола) и других продуктов распада полимерных цепей. На воздухе горит жёлтым коптящим пламенем.

Применение[править]


Стаканчик для йогурта из ударопрочного полистирола

Выпускается в виде прозрачных гранул цилиндрической формы, которые перерабатываются в готовые изделия литьем под давлением либо экструзией при 190—230 °С. Широкое применение полистирола (ПС) и пластиков базируется на его невысокой стоимости, простоте переработки и огромном ассортименте различных марок.

Наиболее широкое применение (более 60 % производства полистирольных пластиков) получили ударопрочные полистиролы, представляющие собой сополимеры стирола с бутадиеновым и бутадиен-стирольным каучуком. В настоящее время созданы и другие многочисленные модификации сополимеров стирола.

Из полистиролов производят широчайшую гамму изделий, которые в первую очередь применяются в бытовой сфере деятельности человека (одноразовая посуда, упаковка, детские игрушки и т. д.), а также строительной индустрии (теплоизоляционные плиты, несъемная опалубка, сэндвич панели), облицовочные и декоративные материалы (потолочный багет, потолочная плитка, полистирольные звукопоглощающие элементы, клеевые основы, полимерные концентраты), медицинское направление (части систем переливания крови, чашки Петри, вспомогательные одноразовые инструменты). Вспенивающийся полистирол после высокотемпературной обработки водой или паром может использоваться в качестве фильтрующего материала (фильтрующей насадки) в колонных фильтрах при водоподготовке и очистке сточных вод. Высокие электротехнические показатели полистирола в области сверхвысоких частот позволяют применять его в производстве: диэлектрических антенн, опор коаксиальных кабелей. Могут быть получены тонкие пленки (до 100 мкм), а в смеси с со-полимерами (стирол-бутадиен-стирол) до 20 мкм, которые также успешно применяются в упаковочной и кондитерской индустрии, а также производстве конденсаторов.

Ударопрочный полистирол и его модификации получили широкое применение в сфере бытовой техники и электроники (корпусные элементы бытовых приборов).

Военная промышленность

Предельно низкая вязкость полистирола в бензоле, позволяющая даже в предельных концентрациях получать все ещё подвижные растворы, обусловила использование полистирола в составе одной из разновидностей напалма в качестве загустителя, зависимость «вязкость-температура» которого, в свою очередь, уменьшается с увеличением молекулярной массы полистирола..

Применение

Стирол применяют почти исключительно для производства полимеров. Многочисленные виды полимеров на основе стирола включают полистирол, пенопласт (вспененный полистирол), модифицированные стиролом полиэфиры, пластики АБС (акрилонитрил-бутадиен-стирол) и САН (стирол-акрилонитрил).

Реакцией сополимеризации бутадиена и стирола получают бутадиен-стирольные каучуки, используемые в производстве шин и в производстве формовых и неформовых резиновых изделий. Благодаря своей радиационной стойкости, бутадиен-стирольные каучуки применяются в производстве резин, устойчивых к гамма-излучению.[источник не указан 289 дней]

Стружка из полистирола, растворённая в стироле, образует идеальный клей для полистирола: под действием тепла и остатков полимеризаторов стирол в клеевом шве достаточно быстро полимеризуется и превращается в полистирол, таким образом две склеенные детали превращаются в монолитную деталь.

Также стирол входит в состав напалма.

О свойствах пенополистирола – подробно и доступно

О теплопроводности

Пенополистирол представляет собой не что иное, как множество пузырьков воздуха, заключенных в тоненькие оболочки из полистирола. При этом соотношение таково: два процента полистирола, остальные девяносто восемь – воздух.

В результате получается некое подобие твердой пены, отсюда и название – пенополистирол. Воздух герметично запаян внутри пузырьков, благодаря чему материал отлично удерживает тепло. Ведь известно, что воздушная прослойка, находящаяся без движения – великолепный теплоизолятор.

По сравнению с минеральной ватой коэффициент теплопроводности у данного материала ниже. Он может иметь значение от 0,028 до 0,034 ватта на метр на Кельвин. Чем плотнее пенополистирол, тем больше значение его коэффициента теплопроводности. Так, для экструдированного пенополистирола, имеющего плотность 45 килограммов на кубометр, этот параметр составляет 0,03 ватта на метр на Кельвин. При этом имеется в виду, что окружающая температура не выше +75% С и не ниже -50 С.

О паропроницаемости и поглощении влаги

Экструдированный пенополистирол имеет нулевую паропроницаемость. А характеристики вспененного пенополистирола, который изготавливается особым образом, иные. Его паропроницаемость варьируется от 0,019 до 0,015 килограмма на метр-час-Паскаль. Это кажется странным, так как, по идее, подобный материал с пенной структурой пар пропускать не способен.

Ответ прост – формовка вспененного пенополистирола производится путем разрезания большого блока на плиты необходимой толщины. Вот и проникает пар через разрезанные вспененные шарики, забираясь внутрь воздушных ячеек. Экструдированный пенополистирол, как правило, не режут, плиты выходят из экструдера уже с заданной толщиной и гладкой поверхностью. Поэтому для проникновения пара этот материал недоступен.

Что касается впитывания влаги, то если погрузить лист вспененного пенополистирола в воду, он впитает ее до 4 процентов. Плотный пенополистирол, изготовленный методом экструзии, останется практически сухим. Он вберет в себя воды в десять раз меньше – всего лишь 0,4 процента.

О прочности

Тут пальма первенства принадлежит экструдированному пенополистиролу, у которого связь между молекулами весьма крепкая. По прочности статического изгиба (от 0,4 до 1 килограмма на квадратный сантиметр) он заметно превосходит рядовой вспененный пенополистирол (его прочность лежит в пределах от 0,02 до 0,2 килограмма на квадратный сантиметр). Поэтому в последнее время вспененного пенополистирола, вырабатывается всё меньше, так как он менее востребован. Метод экструзии позволяет получить более современный материал для изоляции, прочный и влагостойкий.

Чего боится пенополистирол

Пенополистирол никак не реагирует на такие вещества, как сода, мыло и минеральные удобрения. Он не взаимодействует с битумом, цементом и гипсом, известью и асфальтовыми эмульсиями. Нипочем ему и грунтовые воды. А вот скипидар с ацетоном, некоторые марки лаков, а также олифа способны не только повредить, но и полностью растворить этот материал. Растворяется пенополистирол и в большинстве продуктов, получаемых путем перегонки нефти, а также в некоторых спиртах.

Вот только не любит пенопоплистирол (ни вспененный, ни экструдированный) прямых солнечных лучей. Они его разрушают – при постоянном ультрафиолетовом облучении материал становится сначала менее упругим, теряя прочность. После этого дело разрушения довершают снег, дождь и ветер.

О способности поглощать звуки

Если надо спастись от излишнего шума, пенополистирол стопроцентно не поможет. Ударный шум он несколько приглушить в состоянии, но лишь при условии, что будет проложен достаточно толстым слоем. А вот воздушные шумы, волны которых распространяются по воздуху, пенополистиролу не по зубам. Таковы особенности конструкции и свойства пенополистирола – жестко расположенные ячейки с воздухом внутри оказываются полностью изолированными. Так что для звуковых волн, летящих по воздуху, надо ставить преграды из других материалов.

О биологической устойчивости

Как выяснилось, плесень на пенополистироле жить не способна. Это подтверждено американскими учеными, которые в 2004 году провели ряд лабораторных исследований. Данные работы были заказаны фирмами-производителями пенополистирола из США. Результат их полностью удовлетворил.

Способы получения

Значительная доля получаемого пенополистирола производится вспениванием материала парами низкокипящих жидкостей. Для этого используется процесс суспензионной полимеризации в присутствии жидкости, которая способна растворяться в исходном стироле и нерастворима в полистироле, например, пентана, изопентана и их смеси. При этом образуются гранулы, в которых легкокипящая жидкость равномерно распределена в полистироле. Далее эти гранулы подвергают нагреванию паром, водой или воздухом, в результате чего они значительно увеличиваются в размерах — в 10-30 раз. Получившиеся объёмные гранулы спекают с одновременным формованием изделий.

Физические свойства утеплителя

Главный показатель любого теплоизоляционного материала — теплопроводность. Применяемый в строительном деле экструдированный полистирол обладает более низким коэффициентом (0,035-0,045 Вт/(м*К)), нежели у минеральной ваты. К другим характеристикам относятся:

  • водопоглощение по объему за сутки — 0,2%;
  • паропроницаемость — 0,018 мг/м*ч*Па;
  • предел прочности на изгиб — 1 МПа;
  • прочность на сжатие при деформации на 10% объема — 0,5 Н/кв.мм;
  • плотность листа (плиты) — 25-45 кг/куб.м;
  • диапазон эксплуатационных температур — от −50 до + 75 градусов.

Толщина утеплителей для одинаковой степени теплоизоляции

Помимо неочевидных свойств из списка выше, пользователи обнаружат следующие достоинства утеплителя полистирола:

  • устойчивость к механическому воздействию;
  • экологическая чистота при соблюдении температурного диапазона;
  • безвредность для человеческого здоровья;
  • легкость работы с материалом — для резки плиты до нужного размера достаточно канцелярского или обычного ножа, ручной пилы;
  • возможность утепления минимальных отверстий/щелей, а также сложных элементов строений;
  • материал легок, почти не нагружает конструкцию, поэтому не понадобится, например, усиление фундамента;
  • толщина ходовых плит полистирола едва заметно увеличит объем здания — не придется расширять кровельную систему при наружной обшивке стен;
  • допускается работа без специальных защитных средств (респиратор, перчатки, спецодежда) — у строителя не возникнет аллергии, раздражения и т.п., что порой случается при монтаже минеральной ваты.

Токсичность и охрана труда

Стирол — яд общетоксического действия. Он обладает раздражающим, мутагенным и канцерогенным эффектом. Имеет очень неприятный запах. При хронической интоксикации у рабочих бывают поражены центральная и периферическая нервные системы, система кроветворения, пищеварительный тракт, нарушается азотисто-белковый, холестериновый и липидный обмен, у женщин происходят нарушения репродуктивной функции.

Стирол проникает в организм в основном ингаляционным путём. При попадании на слизистые оболочки носа, глаз и глотки паров и аэрозоля стирол вызывает их раздражение. Содержание метаболитов бензола в моче — миндальной кислоты, фенилглиоксиновой кислоты, гинуриновой кислоты и бензойной кислоты используют в качестве экспозиционного теста.

Средняя летальная концентрация в воздухе составляет около 500—5000 мг/м³ (для крыс).

Стирол относится к третьему классу опасности (по ГОСТ 10003-90). Предельно допустимые концентрации (ПДК) стирола:

  • ПДКм = 30 мг/м³;
  • ПДКр.с. = 10 мг/м³ (среднесменная);
  • ПДКм.р. = 0,04 мг/м³;
  • ПДКс.с. = 0,002 мг/м³;
  • ПДКв. = 0,02 мг/л.

Порог восприятия запаха[] может достигать 258 мг/м³, что превышает среднесменную ПДК в 25 раз.

Утилизация

Считается, что полистирол не представляет опасности для окружающей среды.. Существуют насекомые, которые едят полистирол без вреда для здоровья. Так Веймин Ву, биолог из Стэнфордского университета, обнаружил, что большой и малый мучные хрущаки едят полистирол. Ву выяснил, что 90 % продуктов переваривания полистирола покидает организм хрущаков через сутки после его поедания. Остальной полистирол усваивается хрущаками, причем никаких признаков отравления им выявлено не было. Через двое суток после поедания пластика в организмах хрущаков остается всего 0,27 % токсина гексабромциклодекана, который добавляется в пластик для термостойкости.

Переработка

Отходы полистирола накапливаются в виде вышедших из употребления изделий из ПС и его сополимеров, а также в виде промышленных (технологических) отходов ПС общего назначения, ударопрочного ПС (УПС) и его сополимеров. Вторичное использование полистирольных пластиков может идти по следующим путям:

  • утилизация сильно загрязнённых промышленных отходов;
  • утилизация технологических отходов УПС и АБС-пластика методами литья под давлением, эктрузии и прессования;
  • утилизация изношенных изделий;
  • утилизация отходов пенополистирола (ППС);
  • утилизация смешанных отходов.

Сжигание

При сжигании полистирола образуется диоксид углерода (CO2), монооксид углерода (CO — угарный газ), сажа. Сжигание полистирола, содержащего добавки (например, красители, компоненты, увеличивающие прочность и т. п.) может привести к выбросу в атмосферу других вредных веществ.

Термодеструкция

Продукты разложения полистирола, образующиеся при термодеструкции и при термоокислительной деструкции, токсичны. При переработке полистирола в результате частичной деструкции материала могут выделяться пары стирола, бензола, этилбензола, толуола, оксида углерода.

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Максим Иванов
Наш эксперт
Написано статей
129
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации