Ударопрочный полистирол получил широкое распространение благодаря низкой стоимости исходного продукта и свойствам, позволяющим применять его в различных отраслях промышленности.
Основным недостатком данного материала является горючесть и растворимость в большинстве ароматических углеводородов. Горение полистирола сопровождается повышенным выделением копоти и вредных для здоровья веществ. Плавление полистирола происходит при температуре от 1600С. Полистирол легко растворяется в любых растворителях, бензине, дихлорэтане, но нерастворим в воде.
Ударопрочный полистирол является непрозрачным бесцветным материалом, который окрашивается в различные цвета при производстве. Основные свойства полистирола:
- высокая прочность;
- влагонепроницаемость;
- в твердом состоянии не выделяет вредных для здоровья человека веществ;
- диэлектрические свойства;
- легкоплавкость;
- морозостойкость;
- легкость механической обработки.
Благодаря этим свойствам ударопрочный полистирол применяется: в электрической промышленности для изготовления изоляторов и диэлектрических изделий; пищевой промышленности для изготовления контейнеров для пищевых продуктов и одноразовой посуды; медицинской промышленности для одноразовых инструментов; в строительстве для изготовления душевых кабин и ванн. Самое широкое распространение ударопрочный полистирол получил в рекламной сфере при изготовлении рекламных конструкций.
Производство ударопрочного полистирола
В промышленности ударопрочный полистирол получают путем радикальной сополимеризации стирола с помощью блочного способа непрерывного производства.
Основные исходные материалы:
- Стирол. Бесцветная жидкость, является продуктом пиролиза и гидрокрекинга углеводородных соединений. Отличается резким специфическим запахом. Обладает канцерогенными и раздражающим воздействием на организм человека. Легко полимеризуется с образованием твердого стекловидного вещества. Полимеризация происходит при комнатной температуре. Без добавления стабилизаторов при произвольной полимеризации возможно взрывообразование.
- Каучук. Для приготовления раствора для полимеризации используют бутадиеновые каучуки. Для этого каучук режется дисковыми пилами и затем измельчается до получения мелкодисперсной массы с размером частиц менее 50 мкм.
В стирол добавляется мелкодисперсный каучук и помещается в ротационную установку. Массовая доля каучука составляет 7%. При температуре 60-700С в ротационной установке формируется раствор каучука на протяжении 20 часов. В получившийся каучуковый раствор добавляются различные добавки (пластификатор, регулятор, инициатор, стабилизатор), затем раствор подогревается и отправляется на полимеризацию.
Полимеризация происходит путем добавления раствора каучука в стирол при температуре 900С в реакторе. При достижении содержания раствора в стироле 25-30% производят перемешивание полимерного вещества в течении 4-5 часов. Затем получившееся полимерное вещество поступает в автоклавную установку, в которую предварительно загружают жидкое вещество-стабилизатор.
При работающей ротационной машине реактора полимерную массу подают в автоклав, где при постоянном повышении температуры до 1300С образуется суспензионная смесь на протяжении 9-10 часов. Получившуюся суспензию пропускают через сито, отделяющее образовавшуюся корку от суспензии. Затем производится разбавление суспензии деминерализованной водой, после чего из получившегося раствора с помощью центрифуги выделяют твердую фракцию, являющуюся гранулированным ударопрочным полистиролом, который сушится и упаковывается.
Изготовление листового ударопрочного полистирола
Ударопрочный полистирол листовой производится в виде листов стандартных размеров различной толщины экструзионным методом. Исходным материалом является гранулированный полистирол, красящее вещество и добавки для получения необходимых свойств. Данные вещества смешиваются в дозаторе и подаются в экструдер. Экструзионная машина расплавляет полученную смесь при температуре 1850С и выдавливает через калиброванное отверстие, образуя лист необходимой толщины и ширины. Полученный лист захватывается ленточным конвейером, на котором он охлаждается воздушным способом.
После охлаждения материала до температуры 1500С лента ударопрочного полистирола направляется на нанесение полиэтиленовой защитной пленки. Проходя через систему роликов, пленка наносится на обе стороны материала. Она защищает поверхность полистирола от механических повреждений во время транспортировки и монтажа. По завершении процесса нанесения защитного покрытия полистирол режется по длине с помощью циркулярного отрезного круга.
Применение ударопрочного полистирола
Изготовление изделий из листового полистирола производится методом вакуумоформирования или термоформирования.
При вакуумоформировании лист необходимого размера помещается в формовочную машину. Здесь производится двухстороннее нагревание листа до температуры размягчения материала – около 1600С. Затем нагревательные поверхности отводятся и снизу подводится матрица, к которой с помощью вакуумирования прилегает лист ударопрочного полистирола. При термоформировании материал нагревается почти до температуры плавления и методом штамповки получают необходимую форму изделия.
