Polystyrol (50 Fotos): Was Ist Das Für Ein Material? Anwendung Und Zubereitung Von Granulaten, Dichte Von Transparentem Und Anderem Polystyrol, Schmelzpunkt Und Andere Eigenschafte

2024 Autor: Beatrice Philips | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-18 12:07

Verschiedene Arten von Kunststoffen haben unser Alltagsverständnis radikal verändert – heute ist unser Leben ohne bestimmte Kunststoff-Dinge nicht mehr wegzudenken. Es gibt jedoch verschiedene Kunststoffarten, und jede ihrer Sorten hat ihre eigenen spezifischen Eigenschaften, die die Verwendung eines bestimmten Stoffes in bestimmten Bereichen bestimmen. Da Polystyrol heute zu den beliebtesten Kunststoffoptionen zählt, lohnt es sich, seine Eigenschaften genauer zu betrachten.

Was ist dieses Material?

Polystyrol ist polymerisiertes Styrol, also ein Produkt der chemischen Industrie. Sie können die Herstellung mit verschiedenen Methoden erreichen, von denen jede ihre eigenen Vor- und Nachteile hat, und wir werden die beliebtesten in diesem Artikel unten genauer betrachten. Dabei Polystyrol enthält nur Moleküle so üblicher Substanzen wie Kohlenstoff und Wasserstoff , aber es besteht aus flüssigem Styrol, das wiederum aus Öl und Kohle gewonnen wird.

Polymerisiertes Styrol sieht aus wie eine harte und elastische, farblose und sogar transparente Substanz, die sich biegen lässt, ohne zu brechen, und stark hygroskopisch ist.

Zum ersten Mal wurde Polystyrol in den frühen Stadien der industriellen Revolution gewonnen - es ist bekannt, dass 1839 wurde es in Deutschland synthetisiert … Eine andere Sache ist, dass seine Produktion im industriellen Maßstab viel später begann - erst 1920, und selbst dann wurde es in den ersten Jahrzehnten nicht so aktiv genutzt. Erst während des Zweiten Weltkriegs begannen sie sich in den Staaten wirklich für sie zu interessieren und produzierten Kunstkautschuk auf Basis von Polystyrol, und in der UdSSR wurde die industrielle Produktion dieses Materials vollständig auf die Nachkriegsjahre verschoben.

Es kann nicht gesagt werden, dass modernes Polystyrol den Proben von vor einem Jahrhundert vollständig entspricht . - Während dieser ganzen Zeit suchten Wissenschaftler nach Möglichkeiten, die Eigenschaften des Materials zu verbessern. Dadurch wurde der Kunststoff nach dem Zweiten Weltkrieg viel haltbarer und widerstandsfähiger gegen Stöße - dies wurde durch die Herstellung von Styrolcopolymeren möglich, die durch noch komplexere chemische Prozesse gewonnen wurden.

Eigenschaften

Genau die physikalischen Eigenschaften des modernen Polystyrols hängen stark davon ab, wie es hergestellt wurde , aber im Allgemeinen meinen wir, wenn wir ohne Klärung von einfachem Polystyrol sprechen, ein Material mit sehr spezifischen Parametern. Seine Dichte ist nicht die höchste (1060 kg / m

Molekulare Masse die Substanz ist auch keineswegs spezifisch und hängt stark von der Methode zur Gewinnung von Polystyrol ab - sie liegt normalerweise zwischen 50.000 und 300.000, obwohl Emulsionsvarianten manchmal deutlich höhere Raten aufweisen. Löslichkeit Polystyrol ist in einer Reihe von Substanzen von Bedeutung, darunter in seinem eigenen Monomer sowie in Aceton, aromatischen Kohlenwasserstoffen und Estern.

Es eignet sich nicht für eine Reihe von Lösungsmitteln, einschließlich Ether, niedere Alkohole, Phenole und aliphatische Kohlenwasserstoffe.

Polystyrol hat ausgeprägte dielektrische Eigenschaften die sich unabhängig von der Umgebung nicht ändern. Dieses Material ist auch gegenüber den zerstörerischen Wirkungen von Säuren und Laugen, Salzen und Alkoholen praktisch gleichgültig. Oben haben wir bereits die Stoffe aufgelistet, die es noch lösen können, außerdem oxidiert, halogeniert, nitriert und sulfoniert.

In seiner ursprünglichen Form, ohne zusätzliche Tönung, Polystyrol (zumindest seine Blockvariante) ist nicht nur farblos, sondern auch transparent … Die Struktur behält praktisch kein sichtbares Licht zurück und lässt 90% seiner Menge durch, was die Verwendung eines solchen Materials bei der Herstellung optischer Gläser ermöglicht. Gleichzeitig dringen ultraviolette und infrarote Strahlung nicht so sicher durch Polystyrol-Oberflächen.

Wenn wir die Eigenschaften von Polystyrol als die Vorteile betrachten, die es in verschiedenen Bereichen so beliebt machen, lohnt es sich zunächst, die folgenden wichtigen Punkte hervorzuheben

• Kombination aus geringen Kosten und einfacher Verarbeitung … Polystyrol kann aufgrund seiner Eigenschaften zu seinem Preis als einer der Hauptmotoren der modernen Zivilisation angesehen werden. Nicht umsonst werden heute so viele Produkte unter direkter Beteiligung dieses Materials hergestellt – es gibt einfach keine wirkliche Alternative.
• Gute chemische Beständigkeit . Die meisten Stoffe, die im Alltag auf die Styroporoberfläche gelangen können, stellen für diese keine Gefahr dar – das sind gute Nachrichten für Hersteller, die Produkte herstellen wollen, die sich durch Langlebigkeit auszeichnen. Gleichzeitig ist es in einem chemischen Labor mit einem beeindruckenden Satz an Reagenzien nicht schwer, Polystyrol aufzulösen.
• Die Toxizität ist relativ sicher . Polystyrol emittiert relativ wenig gesundheitsschädliche Dämpfe und gilt aus ökologischer Sicht mit gewissen Einschränkungen als unbedenklich. Zumindest stellen Experten keine Einschränkungen für die Verwendung von Styropormaterialien in Wohngebäuden vor, und sogar Styroporgeschirr kann hergestellt werden.
• Breites Anwendungsspektrum … Aufgrund seiner Eigenschaften, seiner einfachen Verarbeitung und Einfärbbarkeit kann Polystyrol als Rohstoff für die Herstellung von allem verwendet werden.

Mit allen Vorteilen von Polystyrol hat es auch Einschränkungen , und obwohl es nicht viele davon gibt, spielen sie manchmal eine sehr wichtige Rolle.

Zuallererst ist jede Überhitzung für solchen Kunststoff gefährlich, und selbst unter häuslichen Bedingungen müssen Sie sich noch überlegen, wo Sie Styropor verwenden können und wo nicht. Darüber hinaus stellen für die meisten Materialarten neben der Stoßfestigkeit auch Stöße eine erhebliche Gefahr dar, und im Allgemeinen ist die allgemeine Zerbrechlichkeit ein Problem.

Vergleich mit Polypropylen

Einer der Hauptkonkurrenten von Polystyrol ist ein weiteres beliebtes Polymer - Polypropylen … In einigen Bereichen, wie zum Beispiel bei der Herstellung von Verpackungsmaterialien, sind sie direkte Konkurrenten, aber der Unterschied zwischen den beiden Materialien ist ziemlich groß. Es lohnt sich, zumindest damit anzufangen, dass Polystyrol ist schwer zu recyceln , und obwohl man oft hört, dass es sicher ist, finden Umweltschützer immer noch gerne Fehler.

Polypropylen ist auch nicht sündlos, aber es gibt noch ein bisschen weniger Fragen und es ist einfacher zu recyceln. Wenn wir rein über die physikalischen Eigenschaften der beiden Materialien sprechen, dann Polypropylen zeichnet sich zudem durch erhöhte Flexibilität aus - Wo Polystyrol bereits bricht oder reißt, verbiegt sich formbares Polypropylen einfach. Was den Preis angeht, hätte Polystyrol vielleicht die Konkurrenz längst an seinen Konkurrenten verloren, aber mehr kostengünstig Ist der Faktor, der es bisher über Wasser hält.

Das eine optisch vom anderen zu unterscheiden ist nicht so schwierig, aber Sie müssen wissen, worauf Sie achten müssen. Styropor sieht schöner aus es ist glänzend und glänzend, ohne zusätzliche Färbung sieht es transparent aus, obwohl es einen charakteristischen kalten Blauton haben kann. Polypropylen wirkt aufgrund seiner Trübung etwas schmutziger ., ist der Lichtstreuungseffekt viel höher. Sie können auch zwischen zwei Materialien unterscheiden, indem Sie auf tippen: Polystyrol ist sonor und gibt beim Anschlagen charakteristische Klicks von sich, während Polypropylen gedämpft klingt.

Ist es schädlich für den Menschen?

Polystyrol ist eines der umstrittensten Materialien in Bezug auf die Bewertung von Gesundheitsschäden und Gesundheitsgefährdung . Einerseits wird es ausgiebig in menschlichen Behausungen und sogar zur Herstellung von Geschirr verwendet, was bereits darauf hindeutet, dass dies nicht verboten ist. Andererseits beziehen sich zahlreiche Aussagen, die die Umweltfreundlichkeit von Kunststoff in Frage stellen, vor allem auf Polystyrol. Es ist fair zu sagen, dass es zwar nicht das gefährlichste der bestehenden Materialien ist, aber dennoch nicht als sicher angesehen werden kann – es könnte nicht so aktiv eingesetzt werden.

Es versteht sich, dass Styrol, das ein Rohstoff für die Herstellung von Polystyrol ist, als sehr giftig gilt.

Polystyrol kann nicht so viele giftige Substanzen emittieren, die die menschliche Gesundheit nicht so stark beeinträchtigen , dies aber nur so lange, wie Sie nicht in ständigem Kontakt damit sind und bis es sich aufheizt. Je höher die Temperatur, desto gefährlicher ist die Nachbarschaft mit Styroporprodukten, insbesondere wenn ein Feuer ausgebrochen ist und das Material brennt. Chemische Dämpfe stören vor allem die Leber, aber es können sogar Herz- und Lungenprobleme auftreten, und einige Experten glauben, dass das banale Einatmen von Styroldämpfen mit der Entwicklung von Hepatitis behaftet ist.

Sie müssen auch verstehen, dass Polystyrol und Polystyrol unterschiedlich sind: Um die Eigenschaften des Kunststoffs zu verbessern, kann der Hersteller verschiedene Weichmacher, Farbstoffe und andere Zusätze hinzufügen, die die Festigkeit und Elastizität des Materials beeinflussen.

In einigen Fällen können sich diese Zusatzstoffe als noch gefährlicher erweisen als Styrol selbst, und der Hersteller darf keine zusätzlichen Gefahrendaten angeben, um keine Kunden zu verlieren.

Wenn wir oben Polystyrol als relativ sicher bezeichneten, meinten wir, dass es andere, noch schädlichere Produkte menschlicher Aktivität gibt, auf die wir immer noch nicht verzichten können - zum Beispiel Autoabgase. Darüber hinaus kann Polystyrol theoretisch fast völlig unbedenklich verwendet werden - vorausgesetzt, Sie kennen und befolgen die Anweisungen, insbesondere indem Sie die Erwärmung des Materials nicht fördern, sondern es davor schützen. Aber trotzdem Als völlig ungefährlichen Stoff sollte man Styropor nicht wahrnehmen, denn selbst in der in den letzten Jahren immer stärker kritisierten Welt der Kunststoffe ist Styropor nicht der sicherste.

Artenübersicht

Zur Zeit zur Herstellung von Polystyrol werden mehrere Verfahren verwendet, um das gewünschte Material und in Bezug auf seine Eigenschaften wird das Endergebnis nicht immer gleich sein. Um zu verstehen, wie es funktioniert, Werfen wir einen Blick auf jede der drei beliebten Methoden.

Jedes dieser Materialien hat eine Markierung mit einer charakteristischen Bezeichnung für das Verfahren zur Gewinnung von Polystyrol.

Emulsion

Heute das die Methode ist bereits weitgehend veraltet und wird in der Produktion praktisch nicht eingesetzt … Das Funktionsprinzip ist wie folgt: Zunächst wird Styrol von Inhibitoren gereinigt und anschließend in Wasser mit Emulgatoren (Salze von Fett- und Sulfonsäuren, Seife) sowie Polymerisationsinitiatoren - Kaliumpersulfat und Wasserstoffdioxid - kombiniert. Beim Erhitzen auf 85-95 Grad tritt eine chemische Reaktion auf - ein allmählicher Polymerisationsprozess, der als abgeschlossen gilt, wenn die Styrolmenge unter 0,5% fällt.

Die resultierende Emulsion wird dann mit einer Lösung von gewöhnlichem Natriumchlorid koaguliert und getrocknet, wodurch ein feinkörniges Pulver gebildet wird, von dem jedes Körnchen eine Größe von nicht mehr als 0,1 mm hat. Obwohl Polystyrol normalerweise als weiß und transparent beschrieben wird, kann dieses Verfahren diese Eigenschaften nicht erreichen . - Die Kugeln haben einen gelblichen Farbton, der auf das Vorhandensein von Alkaliverunreinigungen hinweist, die nicht vollständig beseitigt werden können.

Obwohl das Verfahren heute unbeliebt ist, liefert gerade dieses Verfahren eine Substanz mit dem höchstmöglichen Molekulargewicht.

Suspension

Ein weiteres Verfahren, das bereits als veraltet gilt, obwohl es immer noch als geeignet angesehen wird, Polystyrol zu Copolymeren wie expandiertem Polystyrol zu recyceln. Zur Herstellung wird aufbereitetes Styrol bzw. dessen Suspension in Wasser, Magnesiumhydroxid, Polyvinylalkohol, Natriumpolymethacrylat und Polymerisationsinitiatoren benötigt. All dies wird in den Reaktor geleitet, wo die Substanz unter allmählicher Erwärmung auf 130 Grad und hohem Druck aktiv gemischt wird. Danach muss die resultierende Suspension noch einer Zentrifugenverarbeitung unterzogen werden, und erst nach dem Waschen und Trocknen des gesammelten Materials wird Polystyrol erhalten.

Blockig

Dieses Verfahren gilt derzeit als das beliebteste und relevanteste, und der größte Teil des Polystyrols wird heute auf diese Weise hergestellt . Die Begründung ist ganz einfach: Der Ausgang ist ein reines Material, ideal in Bezug auf die lichttechnischen Parameter, das sich durch die Stabilität der Parameter auszeichnet. Gleichzeitig ist der Einsatz der betrachteten Technologie effektiv und garantiert eine nahezu vollständige Abwesenheit von Produktionsabfällen.

Die Blockproduktion von Polystyrol basiert auf dem Rühren von Styrol in einem Benzolmedium in zwei Stufen - zuerst bei einer Temperatur von etwa 90 Grad und dann mit allmählicher Erwärmung von 100 auf 220. Die Blockproduktion wird gestoppt, wenn etwa 85% des Styrols Masse ist zu Styropor geworden. Das Entfernen von Styrol, das keine Zeit zum Polymerisieren hatte, wird unter Verwendung eines Vakuums durchgeführt.

Anwendung

Polystyrol wird in einer Vielzahl von Bereichen menschlicher Tätigkeit verwendet und wird sogar zum Basteln mit eigenen Händen verwendet. Zu Hause Aus ihm werden kleine Souvenirs hergestellt, durch Laserschneiden, Fräsen, Bemalen in allen Farben - von Rot bis Gold und Schwarz, und in einigen Fällen - und Drucken auf einer Styroporoberfläche. Die breiteste Anwendung von Polystyrol hat gefunden im Aufbau , wo es zur Herstellung von Wand- und Deckenplatten, verschiedenen Trennwänden und Baguettes verwendet wird. In Plattenform kann dieses Material auch für Fassaden verwendet werden. Am Ende produzieren sie auf Basis dieses Materials das kürzlich populäre Styroporbeton.

Möbelindustrie setzt dieses Material auch immer aktiver ein, obwohl es derzeit keine Konkurrenz zu Holz und seinen Derivaten ist. Wo die Luftfeuchtigkeit jedoch hoch ist, kommt er ständig zum Einsatz – zum Beispiel kann heute eine Duschwanne komplett daraus hergestellt werden. Außerdem wird Polystyrol-Granulat verwendet wie Füllmaterial in Kissen , und werden für diese Zwecke fertig in Tüten verkauft.

Einem normalen Menschen ist die Lebensmittelsorte Polystyrol als fast das Hauptmaterial bekannt. zur Herstellung von Einweggeschirr … Die meisten der heute so beliebten Plastikbecher zum Abfüllen von Erfrischungsgetränken werden daraus hergestellt. Darüber hinaus wird Polystyrol in Lebensmittelqualität stark verwendet als Verpackungsmaterial aufgrund seiner geringen Kosten und relativen Stärke. In Anbetracht der dielektrischen Eigenschaften des Materials ist es erwähnenswert, dass es auch in Elektrotechnik.

Gleichzeitig gibt es so viele Möglichkeiten für den Einsatz von Styroporprodukten, dass man sie gar nicht alle aufzählen kann.

Wie kann man mit ihm arbeiten?

Im Alltag muss man meistens mit Polystyrolplatten arbeiten , die sowohl mechanisch als auch thermisch verarbeitet werden können. Das Umformen durch Biegen, Kleben, Schneiden und Bohren kann sowohl ein gewöhnlicher als auch ein schlagfester Werkstoff sein. Eine gewöhnliche Stichsäge wird verwendet, um ein Blech mit einer Dicke von weniger als 2 mm zu zerkleinern, während dickere Bleche mit einer Schleifmaschine oder einem Handwerkzeug bearbeitet werden können. In einer Industriewerkstatt Laserschneiden ist möglich . Die Schnittlinie erweist sich als etwas zackig, daher ist eine Nachbearbeitung erforderlich - sie wird zuerst mit einer Feile und dann mit Schmirgel passiert.

Wenn Sie ein Loch in das Blech bohren müssen, verwenden Sie einen Bohrer, für den Sie einen speziell für das Bohren von Kunststoffblechen entwickelten Bohrer benötigen. Wenn die Dicke der Platte gering ist, kann sie sich beim Bohren gegen den Willen des Meisters verformen - Sie können eine solche Entwicklung von Ereignissen vermeiden, indem Sie einen Holzklotz unter die Platte legen. Der Bogen wird entweder durch eine Vakuumtechnik oder durch Blasen von Luft unter hohem Druck geformt. Die Verarbeitung nach einer der angegebenen Methoden erfordert eine erhebliche Erwärmung des Materials (bis zu 160-200 Grad).

Die Verbindung von Einzelteilen aus Polystyrol ist sowohl durch Schweißen als auch durch Kleben möglich. In beiden Fällen müssen Sie vor dem Zusammenfügen der Oberflächenfragmente zunächst sorgfältig entfetten. Es ist notwendig, entweder durch Gas- oder Ultraschallverfahren zu kochen, zu kleben - mit Polymerzusammensetzungen auf Basis von Cyanacrylat oder Neopren.

Wenn wir über mattes Polystyrol sprechen, dann kann es auch eine solche Art der Verarbeitung durchlaufen wie Schleifen und Polieren . Dazu wird ein Schleifer verwendet, jedoch auf keinen Fall mit einer Schleifscheibe – stattdessen wird eine weiche Scheibe genommen, auf die eine spezielle Polierpaste aufgetragen wird. Wenn das Teil klein ist, können Sie es auch von Hand polieren oder schleifen.

Unter anderem, auf die Styroporoberfläche können beliebige Spezialbeschichtungen aufgebracht werden – von einer Metallschicht zu einer Spiegelfolie . Es kann auf bekannte Weise in Schwarz oder Farbe darauf gedruckt werden. Gleichzeitig ist es zum Schutz des resultierenden Textes oder Bildes notwendig, die Oberfläche mit Lack zu öffnen, da das Polymer keine Feuchtigkeit aufnimmt.

wird bearbeitet

In seiner reinen Form scheint Polystyrol der Umwelt nicht viel zu schaden, aber gleichzeitig bleiben seine Abfälle, wie es sich für Plastik gehört, über einen langen Zeitraum bestehen und verschmutzen den Planeten … Darüber hinaus können das Polymer und seine Copolymere in der natürlichen Umgebung übermäßiger Erhitzung ausgesetzt werden, einschließlich einer Verbrennung in einem Feuer, und die Folgen können dann viel schlimmer sein. Ebenso ist ein unkontrollierter Kontakt von Polystyrol-Gegenständen mit stofflösenden Stoffen unerwünscht, da sonst die Freisetzung giftiger Dämpfe von Styrol, Benzol, Toluol, Kohlenmonoxid und Ethylbenzol nicht zu vermeiden ist.

Der relative Vorteil des Materials ist, dass es kann in den meisten Fällen recycelt werden , sowohl direkter Abfall als auch einfach abgenutzte Produkte daraus zu verwenden. Als Verarbeitungstechniken kommen Extrusion, Pressen und Gießen zum Einsatz. Am Ausgang werden Produkte erhalten, die den Neuen qualitativ nicht nachstehen, während kein Müll entsteht. Darüber hinaus wurde in den letzten Jahren ein neuer Baustoff auf Basis von Polystyrol hergestellt - Styroporbeton , die für Flachbau geeignet ist. Leider werden vor allem in armen Ländern riesige Mengen an Styroporabfällen einfach verbrannt. Dieses Verhalten mit Plastikmüll ist extrem negativ für die Umwelt.