Полистирол. Исходное сырьё (методы получения). Свойства, переработка, области применения полистирола.

Полистирол. Исходное сырьё (методы получения). Свойства, переработка, области применения полистирола.

Свойства

Полистирол представляет собой термопластичный материал с высокими диэлектрическими показателями. Он химически стоек, водостоек, бесцветен, прозрачен, растворяется в ароматических и хлорированных углеводородах, простых и сложных эфирах.

Температура стеклования полистирола 80-82 °С; температура эксплуатации изделий из полистирола не должна превышать 60 °C

При нагревании до 300-400 °С полистирол деполимеризуется с образованием мономера.

Блочный полистирол прозрачен, бесцветен, он пропускает 90% видимой части света. В ультрафиолетовой и инфракрасной областях прозрачность полистирола ниже. Высокий показатель преломления  обусловливает применение блочного полистирола для изготовления оптических стекол.

· Диэлектрик

Он является очень хорошим диэлектриком. Его дислектрические свойства не зависят от влажности окружающей среды и практически не изменяются при температурах от 80 до 90°C. Диэлектрические показатели эмульсионного полистирола ниже, чем блочного и суспензионного.

· Хим. стойкость

Полистирол обладает высокой кислото- и щелочестойкостью, он стоек к неорганическим неокисляющим кислотам (соляной, серной, плавиковой), а также к спиртам и солям. Однако полистирол растворяется в тетрахлориде углерода, бензоле, нестоек к действию простых-и сложных эфиров, ароматических, алифатических и хлорированных углеводородов. Он довольно легко окисляется, сульфируется, галогенируется, нитруется.

· Улучшение свойств

Для улучшения свойств полистирола его сополимеризуют с различными виниловыми мономерами. Особенно важное значение имеют привитые и блок-сополимеры стирола с каучуками, обладающие повышенной ударной вязкостью (ударопрочные полистиролы).

Для повышения прочности при производстве полистирольных пленок и нитей полимер подвергают ориентации.

Для повышения теплостойкости, в него вводят минеральные наполнители: мраморную пыль, слюдяную и кварцевую муку, тальк и др., однако при этом снижаются диэлектрические показатели.

Введение пластификаторов предотвращает растрескивание, при содержании пластификатора более 2% заметно снижаются теплостойкость полистирола.

· Полидисперсность

Большое влияние на свойства полистирола оказывает его полидисперсность, которая у блочного полистирола довольно значительна. Присутствие низкомолекулярных фракций уменьшает разрушающее напряжение при растяжении, ударе, изгибе, а также снижает теплостойкость полистирола. В связи с этим усовершенствования технологического процесса получения блочного полистирола направлены на снижение его полидисперсности.

· Поверхностная твердость

По сравнению с другими термопластами полистирол обладает высокой поверхностной твердостью. Его модуль упругости при растяжении довольно высок, а относительное удлинение при разрыве мало. Разрушающее напря-жение при растяжении с повышением температуры уменьшается.

· Недостатки

Однако полистирол имеет низкую механическую прочность и невысокую теплостойкость. Длительная обработка полистирола при температуре выше 200°C в присутствии кислорода воздуха приводит к его деструкции.

Недостатками полистирола являются низкие теплостойкость и ударная прочность, склонность к старению.

Теплостойкость полистирола по Мартенсу неевышает 70-75 °C. Эмульсионный полистирол более теплостоек (на 5-10°C), чем блочный, вследствие его большей молекулярной массы и меньшей полидисперсности. Однако этого слишком мало, чтобы обеспечить его более широкое применение.

В процессе эксплуатации его хрупкость увеличивается из-за старения полимера. В связи с этим применение полистирола общего назначения в качестве конструкционного материала ограничено.

Исходное сырье.

1. Дегидрированием этилбензола в присутствии окисных катализаторов следующего состава: (Fe2O3 -18,4 %; MgO-72,0 %; K2O3 -4,6 %) пром способ

2. Из бензола и этилена жидкофазным методом в присутствии AlCl3 в качестве катализатора.

· Реакция алкилирования протекает не только с образованием моноалкилбензола, но и полиалкилбензолов. Очистку сырого этилбензола производят ректификацией, особенно важно из него удалить п- дивинилбензол.

· В присутствии п- дивинилбензола при полимеризации стирола происходит сшивание линейных макромолекул ПС, в результате чего получается неплавкий и нерастворимый продукт сетчатого строения, который не поддаѐтся переработке. Нежелательной примесью является этилбензол, который при выделении из ПС вызывает его растрескивание и потускнение.

· Для полимеризации Ст при хранении в него добавляют ингибитор:

Переработка и применение.

· Переработка

Полистирол легко перерабатывается в изделия всеми способами, применяемыми для переработки термопластов. Основным методом его переработки в изделия является литье под-давлением.

Экструзией полистирола через кольцевую или плоскую щелевую головку (или решетку) получают пленку (или нити). На выходе из экструдера полистирольные пленки и нити подвергаются растяжению, при котором происходит ориентация макромолекул. Это приводит к значительному упрочнению пленок и нитей в направлении растяжения и увеличению их гибкости.

· Применение

Полистирол широко используется в качестве электроизоляционного материала для высокочастотной техники. Основными потребителями полистирола как диэлектрика являются приборостроительная промышленность (детали электро- и радио-электронных приборов, пленка для изготовления конденсаторов) и кабельная промышленность (изоляция кабелей стирофлексом и нитями).

Полистирол используется как конструкционный материал в промышленности строительных материалов для изготовления деталей, не работающих под большими механическими нагрузками (панели, облицовочные плитки, дверные ручки и др.).

Высокий показатель преломления блочного полистирола позволяет использовать его для изготовления оптических стекол.

Полистирол широко применяется для производства изделий бытового назначения: посуды, галантереи, игрушек, тары и т. п.

Для электроизоляционных и антикоррозионных целей используются полистирольные лаки.

Эмульсионный полистирол широко применяется в производстве некоторых марок пенополистирола прессовым методом.

Пенополистирол используется в качестеплоизоляционного материала в строительной технике, железнодорожных вагонах и холодильниках.

Для производства изделий, контактирующих с пищевыми продуктами, используется главным образом суспензионный полистирол.

Для изготовления технических деталей и множества изделий бытового назначения используется блочный полистирол.

Полимеризация

Аморфный получают разными способами в блоке (массе), эмульсии, суспензии или растворе, в присутствии инициаторов или без них (путѐм термической полимеризации).

Изотактический получают в присутствии стереоспецифических катализаторов Циглера - Натта.

22. Технология термической полимеризации стирола в блоке. Аппаратное оформление процесса. Влияние технологических параметров на свойства полимера.

• Полимеризация Ст в блоке может проводиться в присутствии и в отсутствии инициатора.

• Термическая полимеризация осуществляется непрерывным способом в аппаратах колонного типа без перемешивания (тип идеального вытеснения) до полной конверсии 99 %

• Термическая полимеризация Ст до не полной конверсии 80-95 % в каскаде реакторов с перемешиванием (принцип «идеального перемешивания») и удаления остаточного мономера

Полистирол. Исходное сырьё (методы получения). Свойства, переработка, области применения полистирола.

Свойства

Полистирол представляет собой термопластичный материал с высокими диэлектрическими показателями. Он химически стоек, водостоек, бесцветен, прозрачен, растворяется в ароматических и хлорированных углеводородах, простых и сложных эфирах.

Температура стеклования полистирола 80-82 °С; температура эксплуатации изделий из полистирола не должна превышать 60 °C

При нагревании до 300-400 °С полистирол деполимеризуется с образованием мономера.

Блочный полистирол прозрачен, бесцветен, он пропускает 90% видимой части света. В ультрафиолетовой и инфракрасной областях прозрачность полистирола ниже. Высокий показатель преломления  обусловливает применение блочного полистирола для изготовления оптических стекол.

· Диэлектрик

Он является очень хорошим диэлектриком. Его дислектрические свойства не зависят от влажности окружающей среды и практически не изменяются при температурах от 80 до 90°C. Диэлектрические показатели эмульсионного полистирола ниже, чем блочного и суспензионного.

· Хим. стойкость

Полистирол обладает высокой кислото- и щелочестойкостью, он стоек к неорганическим неокисляющим кислотам (соляной, серной, плавиковой), а также к спиртам и солям. Однако полистирол растворяется в тетрахлориде углерода, бензоле, нестоек к действию простых-и сложных эфиров, ароматических, алифатических и хлорированных углеводородов. Он довольно легко окисляется, сульфируется, галогенируется, нитруется.

· Улучшение свойств

Для улучшения свойств полистирола его сополимеризуют с различными виниловыми мономерами. Особенно важное значение имеют привитые и блок-сополимеры стирола с каучуками, обладающие повышенной ударной вязкостью (ударопрочные полистиролы).

Для повышения прочности при производстве полистирольных пленок и нитей полимер подвергают ориентации.

Для повышения теплостойкости, в него вводят минеральные наполнители: мраморную пыль, слюдяную и кварцевую муку, тальк и др., однако при этом снижаются диэлектрические показатели.

Введение пластификаторов предотвращает растрескивание, при содержании пластификатора более 2% заметно снижаются теплостойкость полистирола.

· Полидисперсность

Большое влияние на свойства полистирола оказывает его полидисперсность, которая у блочного полистирола довольно значительна. Присутствие низкомолекулярных фракций уменьшает разрушающее напряжение при растяжении, ударе, изгибе, а также снижает теплостойкость полистирола. В связи с этим усовершенствования технологического процесса получения блочного полистирола направлены на снижение его полидисперсности.

· Поверхностная твердость

По сравнению с другими термопластами полистирол обладает высокой поверхностной твердостью. Его модуль упругости при растяжении довольно высок, а относительное удлинение при разрыве мало. Разрушающее напря-жение при растяжении с повышением температуры уменьшается.

· Недостатки

Однако полистирол имеет низкую механическую прочность и невысокую теплостойкость. Длительная обработка полистирола при температуре выше 200°C в присутствии кислорода воздуха приводит к его деструкции.

Недостатками полистирола являются низкие теплостойкость и ударная прочность, склонность к старению.

Теплостойкость полистирола по Мартенсу неевышает 70-75 °C. Эмульсионный полистирол более теплостоек (на 5-10°C), чем блочный, вследствие его большей молекулярной массы и меньшей полидисперсности. Однако этого слишком мало, чтобы обеспечить его более широкое применение.

В процессе эксплуатации его хрупкость увеличивается из-за старения полимера. В связи с этим применение полистирола общего назначения в качестве конструкционного материала ограничено.

Исходное сырье.

1. Дегидрированием этилбензола в присутствии окисных катализаторов следующего состава: (Fe2O3 -18,4 %; MgO-72,0 %; K2O3 -4,6 %) пром способ

2. Из бензола и этилена жидкофазным методом в присутствии AlCl3 в качестве катализатора.

· Реакция алкилирования протекает не только с образованием моноалкилбензола, но и полиалкилбензолов. Очистку сырого этилбензола производят ректификацией, особенно важно из него удалить п- дивинилбензол.

· В присутствии п- дивинилбензола при полимеризации стирола происходит сшивание линейных макромолекул ПС, в результате чего получается неплавкий и нерастворимый продукт сетчатого строения, который не поддаѐтся переработке. Нежелательной примесью является этилбензол, который при выделении из ПС вызывает его растрескивание и потускнение.

· Для полимеризации Ст при хранении в него добавляют ингибитор:

Переработка и применение.

· Переработка

Полистирол легко перерабатывается в изделия всеми способами, применяемыми для переработки термопластов. Основным методом его переработки в изделия является литье под-давлением.

Экструзией полистирола через кольцевую или плоскую щелевую головку (или решетку) получают пленку (или нити). На выходе из экструдера полистирольные пленки и нити подвергаются растяжению, при котором происходит ориентация макромолекул. Это приводит к значительному упрочнению пленок и нитей в направлении растяжения и увеличению их гибкости.

· Применение

Полистирол широко используется в качестве электроизоляционного материала для высокочастотной техники. Основными потребителями полистирола как диэлектрика являются приборостроительная промышленность (детали электро- и радио-электронных приборов, пленка для изготовления конденсаторов) и кабельная промышленность (изоляция кабелей стирофлексом и нитями).

Полистирол используется как конструкционный материал в промышленности строительных материалов для изготовления деталей, не работающих под большими механическими нагрузками (панели, облицовочные плитки, дверные ручки и др.).

Высокий показатель преломления блочного полистирола позволяет использовать его для изготовления оптических стекол.

Полистирол широко применяется для производства изделий бытового назначения: посуды, галантереи, игрушек, тары и т. п.

Для электроизоляционных и антикоррозионных целей используются полистирольные лаки.

Эмульсионный полистирол широко применяется в производстве некоторых марок пенополистирола прессовым методом.

Пенополистирол используется в качестеплоизоляционного материала в строительной технике, железнодорожных вагонах и холодильниках.

Для производства изделий, контактирующих с пищевыми продуктами, используется главным образом суспензионный полистирол.

Для изготовления технических деталей и множества изделий бытового назначения используется блочный полистирол.

Полимеризация

Аморфный получают разными способами в блоке (массе), эмульсии, суспензии или растворе, в присутствии инициаторов или без них (путѐм термической полимеризации).

Изотактический получают в присутствии стереоспецифических катализаторов Циглера - Натта.

22. Технология термической полимеризации стирола в блоке. Аппаратное оформление процесса. Влияние технологических параметров на свойства полимера.

• Полимеризация Ст в блоке может проводиться в присутствии и в отсутствии инициатора.

• Термическая полимеризация осуществляется непрерывным способом в аппаратах колонного типа без перемешивания (тип идеального вытеснения) до полной конверсии 99 %

• Термическая полимеризация Ст до не полной конверсии 80-95 % в каскаде реакторов с перемешиванием (принцип «идеального перемешивания») и удаления остаточного мономера