Полистирол: формула, свойства, получение, применение

Разновидности и маркировка

В зависимости от способа производства и наличия тех или иных технических особенностей следующих видов:

• листовой полистирол общего назначения (обозначение GPPS по международной классификации);
• полистирол, соответствующий средним требованиям ударопрочности (маркируется как VIPS);
• полистирол с повышенными характеристиками ударопрочности (обозначается HIPS);
• листовой вспененный полистирол (маркировка EPS, ВПС);
• листовой экструдированный полистирол (обозначение XPS, ЭПС);

В соответствии с отечественной номенклатурой материал маркируется: ПСМ (изготовлен путем полимеризации массы), ПСЭ (произведен эмульсионным способом), ПСС (суспензионный), УП (ударопрочный). Помимо буквенного обозначения в маркировке присутствуют цифры, уточняющие некоторые свойства материала.

Наибольшее распространение получил полистирол общего назначения и его ударопрочная модификация. Повышенные прочностные характеристики и устойчивость к ударным механическим воздействиям материала обусловлены добавлением в его состав каучуковой массы.

Как правило, полистирол размер листа имеет следующий: ширина от 1000 до 2000 мм, длина от 1500 до 3500 мм. При необходимости производители выпускают материал в габаритах, требуемых заказчиком.

Цветовое решение материала также может быть любым. Красящие вещества добавляются в состав полистирола при его производстве, либо окраска может быть выделена в отдельный технологический процесс с нанесением покрытия на поверхность готового листа.

Общая информация

Физико-механические и диэлектрические свойства полистирола зависят от способа его получения, молекулярной массы, полидисперсности и ряда других факторов. С увеличением содержания низкомолекулярной фракции снижаются механическая прочность и температура размягчения полимера; наличие высокомолекулярных фракций затрудняет переработку полистирола в изделия. Нагревание полистирола, особенно выше температура стеклования (Тс полистирола 78-85 оС ), приводит к снижению почти всех его механических характеристик, в том числе разрушающего напряжения при растяжении.

Полистирол имеет следующие недостатки:

• склонность к старению,
• невысокая теплостойкость,
• максимальная рабочая температура (70 — 75 о С),
• повышенная хрупкость.

Это ограничивают его применение в изделиях, которые подвергаются ударным нагрузкам при эксплуатации. При сгибании полоски полистирола легко гнется, потом резко ломается с характерным треском. На изломе наблюдается мелкозернистая структура.

Горит ярким, сильно коптящим пламенем [хлопья копоти тонкими паутинками взмывают вверх!]. Запах сладковатый, цветочный. Плотность полистирола: от 1,05 до 1,08 г/см. куб. [тонет в воде!].

Полистирол является сильно горючим материалом. Значение кислородного индекса составляет 17-19% кислорода, что говорит о том, что полистирол поддерживает устойчивое горение на воздухе, в котором содержится 21% кислорода. По американскому стандарту UL-94, полистиролимеет высокий класс горючести UL-94 HB.

Полимер перерабатывают литьем под давлением и экструзией при 190-230 °С. Применяют как конструкционный, электроизоляционный (пленки, нити и др.) и декоративно-отделочный материал в приборо-и машиностроении, радио- и электротехнике (напр., корпуса и панели приборов), для изготовления изделий ширпотреба (посуда, авторучки, игрушки, осветит. арматура и др.).

Для получения материалов, обладающих более высокими теплостойкостью и ударной прочностью, чем полистирол, используют смеси последнего с др. полимерами и сополимеры стирола, из к-рых наиб. пром. значение имеют блок- и привитые сополимеры, так называемые ударопрочные материалы (см. Полистирол ударопрочный), а также статистические сополимеры стирола с акрилонитрилом , акрилатами и мета-крилатами, а-метилстиролом и малеиновым ангидридом. Статистич. сополимеры с виниловыми мономерами получают по той же технологии, что и полистирол,-чаще всего суспензионной или эмульсионной сополимеризацией.

Повышение теплостойкости и снижение хрупкости достигаются при получении сополимеров стирола с каучуками (ударопрочный полистирол). Этот процесс иначе называется модификацией материала.

В зависимости от способа получения сополимеры могут иметь линейную (блок- сополимеры) или разветвлённую (привитые сополимеры) структуру макромолекул.

Изготовление

Полистирол получают путем полимеризации стирола. Технология различается по циклу работы, съему продукции с единицы объема, правилам исполнения процедуры полимеризации. От определенного метода производства зависят свойства получаемого полистирола. Отличают четыре метода получения:

• полимеризацию в массе (блоке) мономера;
• полимеризацию мономера в эмульсии ( в основном производство АБС-пластиков;
• суспензионную полимеризацию (ударопрочный полистирол и пенополистирол);
• полимеризацию в растворе (блок-сополимеры бутадиена и стирола).

Полистирол является современным недорогим материалом, который используется практически во всех сферах жизни. К тому же, отходы этого вещества приносят пользу и вторично перерабатываются. Сырье входит в состав многих используемых сегодня строительных материалов, в том числе материалов для утепления зданий.

Области применения полистирола

Полистирол широко используется в качестве электроизоляционного материала для высокочастотной техники. Основными потребителями полистирола как диэлектрика являются приборостроительная промышленность (детали электро- и радиоэлектронных 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 качестве теплоизоляционного материала в строительной технике, железнодорожных вагонах и холодильниках.

Блочный полистирол имеет самое высокое содержание остаточного мономера, поэтому применение его в пищевой промышленности ограничено. Для производства изделий, контактирующих с пищевыми продуктами, используется главным образом суспензионный полистирол.

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

Для улучшения свойств полистирола, например повышения теплостойкости, в него вводят минеральные наполнители: мраморную пыль, слюдяную и кварцевую муку, тальк и др., однако при этом снижаются диэлектрические показатели. Введение в полистирол пластификаторов (трифенилфосфата, трикрезил-фосфата и др.) предотвращает растрескивание, однако при содержании пластификатора более 2% заметно снижаются теплостойкость полистирола и разрушающее напряжение при растяжении.

Теплостойкость и механическую прочность полистирола можно повысить путем армирования его стеклянным волокном (стеклянное волокно пропитывают водной дисперсией полистирола, затем высушивают и прессуют). Армированный полистирол характеризуется повышенным разрушающим напряжением при растяжении и изгибе, высокой ударной вязкостью, повышенной теплостойкостью.

Более высокую теплостойкость имеют полимеры замещенных стиролов.

Для улучшения свойств полистирола его сополимеризуют с другими мономерами.

В последние годы значительно увеличился объем производства ударопрочного полистирола марки УПС (привитой сополимер стирола к каучуку), имеющего высокую ударную вязкость и другие улучшенные показатели механических свойств.

Все большее развитие получает производство , представляющих собой сополимер стирола, акрилонитрила и бутадиена.

Прямой сополимеризацией этих трех мономеров не удается получить продукт с заданными свойствами, поэтому, как и при получении ударопрочного полистирола марки УПС, проводят привитую сополимеризацию стирола на полибутадиене и бутадиен-стирольном каучуке. Доля гомополимера стирола в общем выпуске полистирольных пластмасс непрерывно уменьшается.

Переработка полистирола

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

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.

Полистирольные пленки толщиной 10—100 мкм, получаемые ориентацией в двух перпендикулярных направлениях, называются стирофлексом. Они отличаются большой прочностью и высокими диэлектрическими показателями.

Для окрашивания полистирола применяют красители: красный С, тиоиндиго, жировой желтый Ж и др. При синтезе полистирола блочным способом его окрашивание проводят в экструдере путем подачи с помощью шнека расплава, представляющего собой концентрированную смесь полистирола, красителя и стабилизатора.

Окрашивание суспензионного полистирола осуществляют его предварительным смешением с красителем (опудривание) с последующим гранулированием в экструдере.

Получение полистирола полимеризация стирола

Стирол может полимеризоваться как по радикальному, так и по ионному механизмам. Полимер, получаемый полимеризацией по радикальному механизму, имеет атактическую структуру и является аморфным; полимер, получаемый ионно-координационной полимеризацией, в зависимости от типа катализатора, может быть аморфным или кристаллическим (изотактическим).

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

Изотактический полистирол получают в присутствии стереоспецифических катализаторов Циглера — Натта. В процессе переработки при нагревании выше температуры плавления  (около 250 °С) изотактический полистирол необратимо переходит в аморфное состояние, что ограничивает его применение.

В промышленности полимеризацию стирола осуществляют в блоке, эмульсии и суспензии. Полимеризация в растворе не нашла широкого применения, так как получаемый полимер имеет сравнительно небольшую молекулярную массу и выделение его из раствора представляет значительные трудности. К тому же раствор полистирола (например, лак, клей) не может быть использован из-за низкой ударной прочности образующегося лакового покрытия, клеевого шва.

Наиболее перспективными промышленными методами получения полистирола являются:

1. блочная полимеризация стирола с неполной конверсией мономера (непрерывный способ);
2.  суспензионная полимеризация стирола (периодический способ);
3.  блочно-суспензионная полимеризация стирола (периодический способ).

Блочная полимеризация стирола с полной конверсией мономера практически утратила свое значение в связи с малой интенсивностью процесса и получением полимера со свойствами, не отвечающими современным требованиям.

В последнее время все большее значение приобретает суспензионная полимеризация стирола (периодический способ) в аппаратах большой единичной мощности (100 м3 и более).

(периодический способ) находит в промышленности гораздо меньшее применение, чем блочная, суспензионная и блочно-суспензионная.

Эмульсионный полистирол используется только для изготовления плиточных пенопластов конструкционного назначения, где требуется полимер с высокой молекулярной массой. Производство эмульсионного полистирола включает трудоемкие стадии сушки тонкодисперсного полимера и очистки большого количества сточных вод, загрязненных токсичным стиролом и другими веществами. Необходимость предварительной грануляции тонкодисперсного эмульсионного полистирола перед его переработкой также создает определенные технологические трудности. Получаемый эмульсионный полистирол имеет худшие диэлектрические свойства, чем полистирол, синтезируемый блочным и суспензионным способами.

Переработка

Сам по себе полистирол не представляет опасности для окружающей среды, однако некоторые продукты, полученные на его основе, требуют особого обращения.

Отходы материала и его сополимеров накапливаются в виде изделий, вышедших из употребления, и промышленных отходов. Вторичное использование полистирольных пластиков, производится несколькими путями:

1. Утилизация промышленных отходов, которые были сильно загрязнены.
2. Переработка технологических отходов методами литья, экструзии и прессования.
3. Утилизация изношенных изделий.
4. Утилизация смешанных отходов.

Вторичное применение полистирола позволяет получить новые качественные изделия со старого сырья, не загрязняя при это окружающую среду. Одним из перспективных направлений переработки полимера является производство полистиролбетона, который применяется в строительстве зданий малой этажности.

Продукты разложения полимера, образующиеся при термодеструкции или термоокислительной деструкции, токсичны. В процессе переработки полимера путем частичной деструкции могут выделяться пары бензола, стирола, этилбензола, и толуола.

Основные требования, предъявляемые к материалу-сырью

Документация на полистиролбетон — ГОСТ Р 51263 99 устанавливает следующие требования к сырью и материалам, применяемым при производстве полистиролбетонной смеси:

• Состав для будущей смеси подбирается в соответствии с требованиями ГОСТ 27006.
• Подвижность и жесткость смеси назначают в соответствии с типом изделия и технологии его формовки.
• Повышение показателя плотности за счет потери воздуха не должно превышать значения в 7%.
• Расслаиваемость раствора при перевозке не должна быть более 25%.
• При поставке полистиролбетонной смеси в жидком виде, должна быть обеспечена сохранность ее свойств в соответствии с договоренностью с потребителем. Минимальный промежуток времени не должен быть менее одного часа.
• Фракция зерна полистирола, используемого для изготовления смеси, не должна превышать 1 см для теплоизоляционного вида и 5,5 мм для теплоизоляционно-конструкционного и конструкционно-теплоизоляционного полистиролбетона.
• Информация о содержании полистирольного бисера должна быть указана в паспорте на готовую смесь и (или) изделия.
• Вяжущим служит цемент марки не ниже 400.
• ГОСТ допускает использование минеральных добавок.
• Добавки, повышающие качества готовой смеси и изделий из нее, должны полностью соответствовать ГОСТ 24211.
• Все требования и факт их соблюдения должны отражаться с документации на смесь.

Применение

Выпускается полимер в виде прозрачных гранул, которые имеют цилиндрическую форму. Они перерабатываются методом литься под давлением или экструзии, при температуре +190 +230оС. На основе полистирола базируется огромное количество пластиков, благодаря простоте полимера, его невысокой цене, большому ассортименту марок.

Из полистирола научились изготавливать массу самых необходимых предметов, которые нашли применение в повседневной жизни. Все изделия совершенно безвредны для здоровья людей, в быту они нас постоянно окружают — одноразовая посуда игрушки для детей, упаковка.

В строительстве полистирол нашел очень большое применение, на его основе производятся теплоизоляционные материалы — плиты, сэндвич-панели, несъемная опалубка и др. Также производится и отделочный декоративный материал для облицовки — потолочный багет и плитка декоративная.

В медицинской промышленности полимер также применим, из него производят некоторые части в системах переливания крови, одноразовые инструменты. Вспененный полистирол также актуален для подготовки и очистке сточных вод.

В пищевой промышленности используется упаковочный материал, который также производится из полистирола. Есть и ударопрочный вид полимера, он стал незаменим для бытовой техники, электроники.

Свойства листового полистирола

Полистирол листовой имеет следующие технические преимущества перед другими конструкционными материалами естественного и искусственного происхождения:

• термопластичность, обуславливающая возможность вакуумного формования изделий различного назначения;
• качество диэлектрика;
• стойкость к воздействию влаги, низкая гигроскопичность;
• допустимость контакта с большинством химически активных веществ (в том числе – со щелочами и кислотами);
• удобство обработки механическим способом;
• прочность, эластичность, абразивная устойчивость;
• экологическая и биологическая безопасность;
• возможность выпуска листов различной степени прозрачности и цветового оттенка.

Из недостатков можно отметить высокую степень горючести. Для повышения противопожарных свойств материала в его состав при изготовлении добавляют агенты антипирена. Определенное удорожание технологического процесса производства позволяет получить пригодный для применения в строительной индустрии материал, полностью отвечающий требованиям пожарной безопасности.

Пенополистиролбетон

В настоящее время строители все чаще отказываются от использования традиционных материалов, выбирая продукцию, созданную по новейшим технологиям. Благодаря таким разработкам можно строить и утеплять дома при помощи современных материалов, отличающихся прочностью, долговечностью и невысокой стоимостью. Полистиролбетон является одной из разновидностей бетонного раствора, которую изготавливают в форме блоков с пористой или плотной структурой.

Этот универсальный материал применяется как в промышленном, так и в частном строительстве. Блоки из такого раствора без труда можно изготовить самостоятельно в домашних условиях. Для качественного проведения работ по утеплению при использовании гранулированного полистирола, его необходимо смешать с цементом и водой

В результате получается пенополистиролбетон, отличающийся высокой прочностью и легкостью, что немаловажно при проведении строительных работ.

После затвердения состав получает прочный внутренний слой, выполняющий функцию стяжки с высокими теплоизоляционными характеристиками. Пенополистирольные плиты, как правило, можно монтировать при любых погодных условиях, поскольку повышенная влажность и низкие температуры не оказывают воздействия на этот материал.

Состав легкой бетонной смеси:

1. Полистирол – гранулы пенопласта в форме шариков разного диаметра. Для производства строительных блоков выбирают шарики диаметром до 10 мм. Они добавляют готовым изделиям легкость в весе и наделяют их прекрасными теплоизоляционными свойствами.

2. Цемент. Он обеспечивает прочность блокам и надежно связывает шарики между собой.

3. Песок. Его можно не добавлять в смесь для производства блоков. Он подходит только в виде наполняемого материала.

4. Синтетические волокна. Они снижают вероятность появления трещин в материале в результате резкого перепада температур.

Для того чтобы равномерно распределить гранулы пенопласта внутри блока, потребуется использование поверхностно-активного вещества. Подойдет любое моющее средство или шампунь.

Преимущества

Этот универсальный строительный материал отличается долговечностью и хорошими звукоизоляционными свойствами. Также он устойчив к воздействию высокой температуры и не представляет опасности для окружающей среды. Данный материал легко подвергается любой механической обработке. Изготавливается прямо на месте использования. Сделать блоки самостоятельно из приготовленного материала будет намного дешевле, чем купить готовые изделия.

Недостатки

Полистиролбетон не пропускает пар, поэтому при строительстве необходимо выполнить обустройство вентиляции. Под воздействием высокой температуры гранулы не горят, а плавятся. От этого могут образоваться пустые места, снижающие теплоизоляционные свойства.

Использование самостоятельно изготовленных блоков из легкой бетонной смеси поможет сэкономить деньги – не нужно тратиться на дорогостоящие строительные материалы. При этом строительные работы будут выполнены очень качественно.

Физические свойства полистирола

1. Плотность — 1050-1080кг/м3
2. Насыпная плотность гранул — 550-560кг/м3
3. Усадка линейная в форме — 0,4-0,8%
4. Нижний предел рабочей температуры — ( -40оС), верхний предел — (+75оС)
5. Электрическая прочность с частотой 50Гц — 20-23кВ/мм
6. Удельное электрическое сопротивление поверхностное — 1016Ом, объемное, под напряжением 1 мин — 1017Ом-см, под напряжением 15 мин — 1015Ом-см.
7. Коэффициент линейного расширения термического — 6х10-5, 7х10-5градус-1
8. Теплопроводность — 0,093-0,140Вт/м*К
9. Теплоемкость — 34х103Дж/кг*К
10. Диэлектрическая проницаемость — 2,49-2, 6
11. Тангенс угла при диэлектрических потерях с частотой 1МГц составляет — 3-4Х10-4.

Сферы использования

Благодаря своим уникальным свойствам листовой полистирол нашел широкое применение в самых . Основными сферами использования материала являются следующие:

• конструирование, строительство, оформление интерьеров помещений и фасадов зданий. Полистирол вспененного типа применяется в качестве утеплителя наружных стен зданий и сооружений;
• изготовление одноразовых стерильных инструментов и тары для нужд медицины;
• производство электроизоляционных изделий, корпусов, кожухов для электротехнических устройств и оборудования;
• создание рекламных и информационных вывесок, как для внутренней, так и для наружной установки: указатели, направляющие и объясняющие надписи, лайтбоксы, таблички на двери и многое другое;
• изготовление основы для трафаретов в печатной индустрии;
• в пищевой промышленности из полистирола изготавливают большую часть одноразовой посуды и тары для упаковки молочной, мясной продукции, лотков для яиц;
• в сельскохозяйственной отрасли полистирол прозрачного типа применяется качестве заменителя стекла при возведении парников, теплиц, оранжерей, цветников;
• материал применяется в качестве ограждающих конструкций душевых кабин, перегородок в ванных помещениях. Многие элементы санитарно-технических приборов выполняются из полистирола.

Краткий исторический очерк

Впервые полистирол был получен в Германии еще в 1839 г., однако его промышленное производство термической полимеризацией стирола было освоено только в 1920 г. (по патенту Остромысленского).

Большим стимулом для увеличения объема производства стирола и полистирола послужила организация в США во время Второй мировой войны производства бутадиен-стирольного каучука.

В СССР исследования в области синтеза и полимеризации стирола проводились в 30—40-х годах Залкиндом, Зелинским, Ваншейдтом и др. Промышленное производство полистирола развернулось в послевоенные годы.

В 50—60-х годах были разработаны процессы производства сополимеров стирола с другими виниловыми мономерами, совмещения полистирола и сополимеров стирола с акрилонитрилом и каучуками, получен изотактический полистирол. Это позволило значительно улучшить механическую прочность полистирола, повысить его теплостойкость.

В 1980-х наибольшее распространение получил ударопрочный полистирол, производимый в промышленности привитой сополимеризацией стирола или стирола и акрилонитрила к бутадиеновому каучуку.

В 1980-х гг в СССР были освоены непрерывные процессы получения гомо- и сополимеров стирола в аппаратах большой единичной мощности, обеспечивающих высокую производительность и хорошее качество полистирольных продуктов.

Применение полистирольных плиток для потолка

Полистирол как отделочный материал, отличается своей дешевизной и простотой монтажа, к тому же он обеспечивает хорошую тепловую и звуковую изоляцию. Потому успешно применяется в помещениях, имеющих хорошую вытяжную вентиляцию. Если в помещении имеются проблемы с вентиляцией, то их надо разрешить до монтажа таких потолков, потому что при плотной подгонке плиток возникнут затруднения с обеспечением паропроницаемости.

Современные магазины строительных материалов предлагают много разновидностей полистирольных плиток. Они выпускаются ламинированными и не ламинированными, с разными рисунками и теснением, для сухих и влажных помещений, предназначенные для покраски или вовсе без нее, имитирующие древесину и другие материалы. Не говоря уже о цветах и оттенках полистирола – их сотни.

К достоинствам относится стойкость при использовании и уходе. Плитку из полистирола можно протирать не только мягкой, но и грубой тканью, допускается влажная обработка. Качественный монтаж дает практически однородную поверхность, не имеющую швов и нарушений непрерывности рисунка.

Важно понимать, что для конкретных квартир необходим подбор полистирольных плиток не только по цвету и оттенку, но и по рисунку. Крупный рисунок подойдет для больших помещений с высокими потолками, а мелкий только для небольших комнат, когда помещение узкое и длинное

Ради справедливости надо заметить, что для наклейки полистирольных плиток, необходима хорошая подготовка потолочной поверхности. Хотя они неплохо маскируют незначительные дефекты, но не смогут дать идеальный потолок, если он был изначально неровный.

Подготовительные работы и монтаж полистирольных плиток

Подготовка основания включает в себя следующие работы: очистку поверхности потолка от грязи и жира (бензином или нитрорастворителем), грунтовку рекомендуемыми материалами. Сейчас, клеивые составы имеют способность проходить сквозь водоэмульсионную краску, меловую и иную побелку, поэтому удаление этих покрытий перед приклеиванием плиток из полистирола не требуется.

Могут возникнуть проблемы с масляной краской, но она сейчас все реже используется для потолков даже на промышленных объектах, не говоря уже о жилье, офисах и торговых залах. Поэтому не имеет смысла уделять данной проблеме много внимания, но надо сказать, что имеются такие клеи, которые способны проникать даже через масляную краску, схватываясь с плитой перекрытия.

Если плитки полистирола монтируются на гипсокартон, он обязательно проклеивается слоем бумаги или чем-то ее заменяющим, например, старыми обоями. Это необходимо для защиты материала от чрезмерного проникновения клея.

Если этого не предпринять, то последующий ремонт может принести дополнительные проблемы: демонтаж плиток полистирола вызовет разрушение на листах гипсокартона. В таком случае потолок окажется неремонтопригодным, а это значит, что придется снимать еще и поврежденный гипсокартон. Так что, если лишние трудовые и материальные затраты для вас нежелательны, выполните простую рекомендацию и примените бумагу.

Преимущества

Белый термопластичный полимер может стать отличной заменой пластику ПВХ, а прозрачный – оргстеклу. Популярность вещество получило главным образом благодаря гибкости и легкости в обработке

Оно отлично формуется и обрабатывается, предотвращает потери тепла и, что немаловажно, имеет низкую стоимость. Благодаря тому, что полистирол может хорошо пропускать свет, его даже используют в остеклении зданий

Однако размещать такое остекление на солнечной стороне нельзя, так как под действием ультрафиолета вещество портится.

Полистирол давно используется для изготовления пенопластов и сопутствующих материалов. Теплоизоляционные свойства полистирола во вспененном состоянии, позволяют использовать его для утепления стен, пола, кровли и потолков, в зданиях различного назначения. Именно благодаря обилию утеплительных материалов, во главе которых стоит пенополистирол, простые обыватели знают о рассматриваемом нами веществе. Эти материалы отличаются простой в использовании, устойчивостью к гниению и агрессивным средам, а также отличными теплоизоляционными свойствами.

Недостатки

• При изготовлении используются химические компоненты, поэтому полистиролбетон должен отвечать санитарным и радиационно-гигиеническим требованиям. При этом вспенивание полистирола носит чисто физический характер (при температуре не выше 100℃), без каких-либо химических реакций.
• При длительном воздействии открытого огня возможно выделение продуктов горения. Однако при нормальных условиях пенополистирол совершенно безопасен (точно такой же применяется для упаковки пищевых продуктов и одноразовой посуды) — стирол начинает источаться только при +320 ℃.

Транспортировка

Характеристики полистиролбетона

Область применения полистиролбетонных блоков

• D150-D300 используется как теплоизоляционный материал;
• D300-D600 — как конструкционно-теплоизоляционный материал.

Классификация

Хотя полистиролбетон не относится к ячеистым бетонам, однако находится ближе к ним по многим показателям, поэтому типоразмеры и виды для изготовления полистиролбетонных блоков берутся в соответствии с ГОСТ 21520.

Выпускаются только стеновые, в т. ч. перегородочные, блоки — для кладки наружных или внутренних стен, которые по структуре могут быть полнотелыми или пустотелыми (с технологическими пустотами чаще цилиндрической формы).

Размер, мм:

• Длина от 288 до 598
• Толщина от 195 до 300
• Высота от 88 до 298

Популярные размеры:

Стеновой, 588х300х188 мм	Стеновой, 588х380х300 мм	Прегородочный, 588×600×92 мм	Перемычка, 380х300х1300 мм

Вес варьируется в зависимости от габаритов и плотности изделия и составляет для стеновых блоков — 5-30 кг, перегородочных обычно — 5-15 кг.

Виды

В зависимости от технологии производства полистирол сегодня выпускается в разных видах и модификациях. По назначению выделят три вида:

• ударопрочный (HIPS);
• общего назначения или прозрачный (GPPS);
• экструдированный или вспененный

Ударопрочный полистирол

Качественный листовой материал. Благодаря тонкости, холодостойкости и «безразличии» к щелочам и кислотам, его применяют в пищевой промышленности, а также во внешней отделке, рекламе. Также область использования включает почти все сферы деятельности людей, что объясняется многогранностью этого вещества. В зависимости от метода переработки, он бывает:

• глянцевым и матовым,
• гладким и рифленым,
• светорассеивающим и цветным.

К плюсам материала можно отнести:

• высокую прочность;
• водонепроницаемость;
• в твердой форме не выделяет опасных для жизни людей веществ;
• диэлектрические свойства;
• мягкоплавкость;
• устойчивость к морозам;
• несложность механической обработки.

Это допускает применение HIPS при отделке, производстве игрушек, одноразовой посуды, упаковки и др. Некоторые типы носят специфическое назначение. К примеру, в холодильной технике применяется особый фреоностойкий полистирол, а в наружном оформлении используется ударопрочный полистирол с добавлением УФ-стабилизаторов, обеспечивающих защиту от пожелтения в результате воздействия солнечных лучей.

Недостатки данного вещества – это его легковоспламеняемость и растворимость в большинстве ароматических углеводородов. Горение сопровождается повышенным выделением копоти и вредных для здоровья веществ.

Полистирол общего назначения или светорассеивающий

По внешнему виду напоминает акриловое стекло. Имеет огромный спектр применения. Это достаточно хрупкий материал с невысокой плотностью.

Достоинства:

• влагоустойчив и, соответственно, долговечен;
• обладает гладкой поверхностью и имеет высокий уровень прозрачности, поэтому свободно применяется в качестве дешевого аналога оргстекла;

Недостатки:

• низкая устойчивость к УФ лучам;
• хрупкость;

Прозрачный полистирол свободно используется в светотехнике, наружной рекламе, во внутренней декоративной отделке. Это недорогой и долговечный материал.

Экструдированный или вспененный

Получается с помощью нагрева с пенообразователем и последующего экструдирования в виде листового или рулонного материала, используется в качестве утепляющего слоя. Область применения вспененного полистирола обширна. В первую очередь, это эксклюзивный утеплитель, который применяется в строительстве более 60 лет и поныне не имеет аналогов с такими же характеристиками.

Плюсы:

• надежность;
• стойкость к хим. влиянию, плесени, влаге;
• один из самых экологичных;

Один существенный минус:

• высокая воспламеняемость

Экструдированный полистирол является отличным материалом для производства упаковочной тары и других упаковок.

Суспензионный ПСС

Этот метод осуществляется по периодической схеме, в реакторе, оборудованном мешалкой и теплоотводящей рубашкой. Для подготовки стирола его суспензируют в химически чистой воде с помощью стабилизаторов эмульсии (поливиниловый спирт, полиметакрилат натрия, гидроксид магния), а также инициаторов полимеризации. Процесс полимеризации проходит под давлением, при постоянном повышении температуры, вплоть до 130 °С. В итоге получается суспензия, из которой первичный полистирол отделяют с помощью центрифугирования. После этого вещество промывают и высушивают. Этот метод также считается устаревшим. Он пригоден в основном для синтезирования сополимеров стирола. Его применяют в основном в производстве пенополистирола.

Полистирол общего назначения

Другие обозначения: PS, PS-GP, GPPS. Прозрачные неокрашенные марки иногда обозначают: Сrystal PS или XPS.

Прозрачный жесткий хрупкий аморфный материал. Максимальная температура эксплуатации: 75 — 80 оС (отдельные марки работают при температурах до 105оС). Температура стеклования: 80 — 113 оС. Температура хрупкости: -60  -70 оС. Имеет высокую твердость. При старении наблюдается большое падение прочности. Эксплуатационные свойства:

•    имеет низкое влагопоглощение,
•    высокие диэлектрические свойства,
•    радиационно стоек.
•    не стоек к УФ-излучению (устойчивость к УФ-излучению повышается при введении специальных добавок).

Полистирол общего назначенияустойчив к воде, разбавленным кислотам, щелочам, спиртам. Не стоек к органическим растворителям, техническим маслам.  Полистирол общего назначения – прозрачный, хорошо окрашиваемый, легко перерабатываемый материал, представляющий собой продукт полимеризации стирола в массе или в суспензии, или в эмульсии, и предназначенный для изготовления изделий различными методами термоформования и литья под давлением.

При производстве полистирола общего назначения основными являются способы суспензионной полимеризации и полимеризации в массе. Эмульсионную полимеризацию применяют в сравнительно небольшом масштабе.Продукт выпускается в виде стабилизированных гранул в окрашенном или неокрашенном виде с содержанием остаточного мономера в соответствии с требованиями Европейских стандартов.

Полистирол общего назначения, получаемый непрерывной полимеризацией в массе по ряду качественных показателей (прозрачность, теплостойкость, диэлектрические свойства) превосходит аналогичный продукт, полученный суспензионной полимеризацией. Полистирол общего назначения допущен Министерством здравоохранения РФ для изготовления изделий, контактирующий с пищевыми продуктами (тара, упаковка), а также детских игрушек.

Приемка и контроль продукции

В соответствии с ГОСТ, любой строительный материал подлежит проверке и контролю, результат которого должен быть отражен в соответствующих документах. Рассмотрим более подробно.

Правила приемки материала и изделий из него

Инструкция по приемке выглядит следующим образом:

• При приемке, за партию принимается определенное количество изделий, которые были изготовлены в течение суток (смена) при условии использования одинакового сырья и технологии.
• В случае, если материал производится в малом количестве, за партию принимают изделия, изготовленные за несколько дней (не более чем за неделю). Опять же, при этом, они должны характеризоваться одинаковым составом и технологией изготовления.
• Проверка показателя плотности и прочности производится для каждой партии товара или готовой полистиролбетонной смеси.
• Контроль показателей теплопроводности, прочности на изгиб и сжатие, морозостойкости проводят единично перед началом выпуска и далее не реже чем каждые полгода.
• 1 раз в 5 лет проверяют огнестойкость и содержание радионуклидов.
• Приемка осуществляется по ГОСТ 7473.
• Повторная проверка показателей производится в случае, если предыдущая проверка была неудачной, либо был изменен состав или технология при изготовлении.
• Все показатели должны быть указаны в документах, сопровождающих товар.

Методы испытаний

Все числовые значения свойств полистиролбетонной смеси и изделий из них, контролируются при помощи испытаний продукции. Для этого производят отбор образцов, которые, при помощи специализированного оборудования и соответствующих расчетов, подлежат проверке.

Воспользуемся таблицей, в которой кратко рассмотрим основные методы испытаний и их сущность.

Методы испытаний полистиролбетона:

В этом видео Вы увидете испытание на прочность полистиролбетона.

Мы рассмотрели основные показатели, однако контроль осуществляется и над иными, такими как горючесть, наличие радионуклидов и многие другие.

Состав

Полистиролбетон — это лёгкий бетон на цементном вяжущем и вспученном (полистирольном) заполнителе, имеющий (в зависимости от назначения и условий эксплуатации изделий и конструкций) плотную, поризованную или крупнопористую структуру.

В состав подготовленного раствора входят:

• Цемент (портландцементы или шлакопортландцемент);
• Полистирол вспененный в виде гранул (ПВГ), с диаметром не более 20 мм и влажностью не выше 15 %;
• Кварцевый песок;
• Специальные добавки — пластифицирующие, ускоряющие твердение, воздухововлекающие и пр.;
• Вода.

Добавление ПВГ в бетонную смесь позволяет значительно понизить теплопроводность получаемого в результате материала. Чтобы обеспечить заданный уровень тепла в помещении полистиролбетонным блокам понадобится заметно меньшая толщина нежели блокам из других видов бетона, что означает также снижение затрат на сам материал при формовании изделия.

Разрабатывая собственную проектную и технологическую документацию, производители полистиролбетона и конкретных изделий из него обязаны руководствоваться следующими основными стандартами:

• ГОСТ Р 51263-99 «Полистиролбетон»
• ГОСТ 25820-2000 «Бетоны лёгкие»
• ГОСТ 25192-82 «Бетоны. Классификация. Общие технические требования»
• ГОСТ 21520-89 «Блоки из ячеистых бетонов стеновые мелкие»
• СТ СЭВ 1406-78 «Конструкции бетонные и железобетонные»

Применение полистирола

Полимер выпускается в виде прозрачных цилиндрических гранул. В конечные изделия их перебарывают путем экструзии или литья, при температуре 190-230 °С. Из полистирола производят большое количество пластиков. Распространение он получил благодаря своей простоте, невысокой цене и широкому ассортименту марок. Из вещества получают массу предметов, которые стали неотъемлемой частью нашей повседневной жизни (детские игрушки, упаковка, одноразовая посуда и так далее).

Полистирол широко используют в строительстве. Из него делают теплоизоляционные материалы – сэндвич-панели, плиты, несъемные опалубки и прочее. Кроме того, из данного вещества производят отделочные декоративные материалы – потолочные багеты и декоративную плитку. В медицине полимер используют для производства одноразовых инструментов и некоторых деталей в системах переливания крови. также применяют в системах для очистки воды. В пищевой промышленности используют тонны упаковочного материала, сделанного из данного полимера.

Существует и ударопрочный полистирол, формула которого изменяется путем добавления бутадиенового и бутадиенстирольного каучука. На этот вид полимера приходится более 60 % всего производства полистирольного пластика.

Благодаря предельно низкой вязкости вещества в бензоле можно получить подвижные растворы в придельных концентрациях. Этим обуславливается использование полистирола в составе одного из видов напалма. Он играет роль загустителя, у которого по мере увеличения молекулярной массы полистирола уменьшается зависимость «вязкость-температура».

Химические и физические свойства

Наличие фенольных групп в формуле структурного звена полистирола препятствует упорядоченному размещению макромолекул и образованию кристаллических структур. В этой связи материал является жестким, но хрупким. Он представляет собой аморфный полимер с малой механической прочностью и высоким уровнем светопропускания. Он производится в виде прозрачных цилиндрических гранул, из которых путем экструзии получают необходимую продукцию.

Полистирол является хорошим диэлектриком. Он растворяется в ароматических углеводородах, ацетоне, сложных эфирах, и собственном мономере. В низших спиртах, фенолах, алифатических углеводородах, а также простых эфирах полистирол не растворим. При смешивании вещества с другими полимерами, происходит «сшивание», в результате которого образуются сополимеры стирола, обладающие более высокими конструктивными качествами.

Вещество обладает низким влагопоглощением и устойчивостью к радиоактивному облучению. Вместе с тем оно разрушается под действием ледяной уксусной, и концентрированной При воздействии ультрафиолета полистирол портится – на поверхности образуется микротрещины и желтизна, увеличивается его хрупкость. При нагревании вещества до 200 °С оно начинает разлагаться с выделением мономера. При этом, начиная с температуры в 60 °С, полистирол теряет форму. При нормальной температуре вещество не токсично.

Основные свойства полистирола:

1. Плотность – 1050-1080 кг/м3.
2. Минимальная рабочая температура – 40 градусов мороза.
3. Максимальная рабочая температура – 75 градусов тепла.
4. Теплоемкость – 34*103Дж/кг*К.
5. Теплопроводность – 0,093-0,140 Вт/м*К.
6. Коэффициент термического расширения – 6*10-5Ом·см.