Tworzywa sztuczne

Polistyren udarowy

Podstawową metodą rozpoznawania tworzyw sztucznych jest zaobserwowanie charakterystycznych własności danego tworzywa oraz przeprowadzenie kilku prób, m.in:

-próba twardości na zarysowanie paznokciem – polega na zarysowaniu powierzchni próbki (pozwala głównie odróżnić PP od PE)

-próba przełomu – PE, PP, PA nie łamią się, PMM, PS, SAN mają przełom kruchy podobny do metali, inne materiały wykazują przełom ciągliwy i białe zabarwienia miejsca przełomu

-próba pływania – pływające tworzywo ma gęstość mniejszą od wody, tonące większą

-próba ogrzewania – polega na podgrzaniu tworzywa i zaobserwowaniu jego zmian

-próba palności – polega na umieszczeniu próbki w płomieniu i zaobserwowaniu jej zachowania po wyjęciu z płomienia. Klasyfikujemy ją w zależności czy się pali, gaśnie, kopci

-próba Bailsteina – pozwala jednoznacznie identyfikować PCW

Własności badanej próbki:

Polistyren udarowy	Postać	Barwa	Dowolna
		Przezroczystość (bez pigmentu)	Przeświecanie
		Powierzchnia	Gładka, matowa
		Dotyk	Śliski
	Własności mechaniczne	Twardość – rysowanie paznokciem	Niemożliwe
		Odkształcalność	Nieznaczna
		Dźwięk przy upadku na twarde podłoże	Średni
	Gęstość	>1
	Własności cieplne	Zmiany po ogrzaniu	Mięknie, topi się
		Wygląd płomienia	Żółto-pomarańczowy, kopcący
		Zmiany po wyjęciu z płomienia	Pali się nadal
		Zapach po zgaszeniu	Styrenn
		Próba Bailateina z miedzianym	-

Inne właściwości polistyrenu udarowego:

• budowa liniowa i duży ciężar cząsteczkowy

• polistyreny to najlżejsze z termoplastów (gęstość 1,03 - 1,06 g/cm³ )

• bez zapachu, fizjologicznie obojętne

• prześwieca (dzięki licznym możliwościom barwienia, gotowe wyroby z polistyrenu są najczęściej nieprzezroczyste)

• doskonałe właściwości dielektryczne

• dobra odporność chemiczna

• dobre parametry wytrzymałościowe

• zwiększona udarność

• niska chłonność wody

• bardzo mała przewodność cieplna

• rozszerzalność ośmiokrotnie większa niż stali

• interesujące właściwości optyczne (współczynnik załamania światła n_D (20ºC) = 1,5916 - 1,5927, krytyczny kąt padania światła - 38º55")

• palne

• rozpuszcza się w benzenie, toluenie, styrenie, tetrawodorofuranie, dioksanie, cykloheksanie, dwusiarczku węgla i trichloroetylenie

• nie rozpuszcza się węglowodorach alifatycznych, niższych alkoholach, eterze, fenolu, kwasie octowym i w wodzie

• odporne na działanie kwasów (z wyjątkiem azotowego), zasad, węglowodorów nasyconych, alkoholi, olejów mineralnych i roślinnych

• w stosunku do polietylenu i polipropylenu ma niższa temperaturę mięknięcia (Tm = 80 - 120ºC) i mniejszą lepkość stopu, dzięki czemu łatwiej jest z niego otrzymywać w procesie formowania wtryskowego niewielkie przedmioty o złożonych kształtach

• depolimeryzuje dopiero przy 300ºC

Wytwarzanie polistyrenu udarowego:

Polistyren otrzymuje się technicznie na drodze polimeryzacji styrenu w temperaturze około 80^oC. Styren otrzymuje się z benzenu i etylenu.

Sposoby wytwarzania polistyrenu udarowego polegają na mieszaniu mechanicznym polistyrenu w postaci perełek lub granulatu z rozdrobnionym kauczukiem i termoplastyfikacji mieszanki. Powszechnie stosowany jest do tego celu emulsyjny kauczuk butadienowo-styrenowy otrzymywany w procesie tak zwanej polimeryzacji gorącej w temperaturach rzędu 40—70°C. Cząsteczki takiego kauczuku są w znacznym stopniu rozgałęzione. Łańcuchy polibutadienu stanowią oddzielną fazę (polibutadien i polistyren nie mieszają się ze sobą), dzięki czemu polistyren jest sztywny i jednocześnie odporny na uderzenia.

Zastosowanie polistyrenu udarowego:

opakowania do żywności, opakowania jednostkowe (kasety i płyty CD, kasetki na biżuterię), towary konsumpcyjne (zabawki, kabiny prysznicowe), artykuły jednorazowe (kubki, sztućce), drobny sprzęt medyczny (pojemniki na odpady, szalki Petriego), artykuły AGD (m.in. obudowy telewizorów, komputerów, konstrukcja nośna lodówek i zamrażarek).

Recykling polistyrenu udarowego:

Wśród istniejących na świecie technologii dominują rozwiązania bardzo kosztowne, mało opłacalne, przez co rzadko stosowane.

Jednym z nich jest metoda utylizacji opracowana przez firmę SONY. Odpady zbierane są przez samochód cysternę. W zbiorniku znajduje się płyn o właściwościach podobnych do kwasu cytrynowego, w którym polistyren rozpuszcza się. Dzięki temu transport odpadu jest zdecydowanie bardziej efektywny. Surowiec nadający się do ponownego wykorzystania, odzyskuje się po odparowaniu i skropleniu płynu.

Inny sposób recyklingu zaprezentowali naukowcy z Politechniki Warszawskiej (Zespół fizyki Budowli Instytutu Konstrukcji Budowlanych) i pracownicy JW Construction. Polistyreny (w tym głównie styropian) rozpuszcza się w mieszaninie specjalnie dobranych rozpuszczalników, a następnie po dodaniu odpowiednich dodatków uzyskuje się formę plastyczną, z której uzyskuje się produkt zwany styrozolem. Znajduje on zastosowanie jako materiał izolacyjny i środek do powierzchniowej impregnacji materiałów porowatych.