Polystyrène (50 Photos) : Quel Est Ce Matériau ? Application Et Préparation De Granulés, Densité Du Polystyrène Transparent Et Autre, Point De Fusion Et Autres Propriétés

2024 Auteur: Beatrice Philips | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-18 12:11

Différents types de plastiques ont radicalement changé notre compréhension de la vie quotidienne - aujourd'hui, notre vie ne peut plus être imaginée sans certaines choses en plastique. Cependant, il existe différents types de plastique et chacune de ses variétés a ses propres caractéristiques spécifiques qui déterminent l'utilisation d'une substance particulière dans certains domaines. Étant donné que le polystyrène est l'une des options plastiques les plus populaires aujourd'hui, il convient d'examiner de plus près ses caractéristiques.

Quel est ce matériau ?

polystyrène est du styrène polymérisé, c'est-à-dire un produit de l'industrie chimique. Vous pouvez réaliser sa fabrication en utilisant différentes méthodes, chacune ayant ses propres avantages et inconvénients, et nous examinerons les plus populaires plus en détail dans cet article ci-dessous. Où le polystyrène ne contient que des molécules de substances courantes telles que le carbone et l'hydrogène , mais il est fabriqué à partir de styrène liquide, qui, à son tour, est obtenu à partir de pétrole et de charbon.

Le styrène polymérisé ressemble à une substance dure et élastique, incolore et même transparente qui peut se plier sans se casser, et est hautement hygroscopique.

Pour la première fois, le polystyrène a été obtenu aux premiers stades de la révolution industrielle - on sait que en 1839 il a été synthétisé en Allemagne … Une autre chose est que sa production à l'échelle industrielle a commencé beaucoup plus tard - seulement en 1920, et même alors dans les premières décennies, il n'a pas été utilisé aussi activement. Ce n'est qu'au cours de la Seconde Guerre mondiale qu'ils se sont vraiment intéressés aux États-Unis, produisant du caoutchouc artificiel à base de polystyrène, et en URSS, la production industrielle de ce matériau a été complètement reportée aux années d'après-guerre.

On ne peut pas dire que le polystyrène moderne correspond entièrement aux échantillons d'il y a un siècle . - pendant tout ce temps, les scientifiques cherchaient des moyens d'améliorer les propriétés du matériau. Grâce à cela, le plastique après la Seconde Guerre mondiale est devenu beaucoup plus durable, y compris une bien meilleure résistance aux chocs - cela est devenu possible grâce à la création de copolymères de styrène obtenus par des processus chimiques encore plus complexes.

Propriétés

Exact les caractéristiques physiques du polystyrène moderne dépendent fortement de la façon dont il a été produit , mais en général, quand on parle de polystyrène simple sans aucune précision, on entend un matériau avec des paramètres très spécifiques. Sa densité n'est pas la plus élevée (1060 kg/m

Masse moléculaire la substance n'est également en aucun cas spécifique et dépend fortement de la méthode d'obtention du polystyrène - elle varie généralement de 50 000 à 300 000, bien que les variantes d'émulsion présentent parfois des taux nettement plus élevés. Solubilité le polystyrène est important dans un certain nombre de substances, y compris son propre monomère, ainsi que l'acétone, les hydrocarbures aromatiques et les esters.

Il ne se prête pas à un certain nombre de solvants, notamment les éthers, les alcools inférieurs, les phénols et les hydrocarbures aliphatiques.

Le polystyrène a des propriétés diélectriques prononcées qui ne changent pas quel que soit l'environnement. Ce matériau est également pratiquement indifférent aux effets destructeurs des acides et des alcalis, des sels, des alcools. Ci-dessus, nous avons déjà listé les substances qui peuvent encore le dissoudre, et il s'oxyde aussi, halogéné, nitré et sulfoné.

Dans sa forme originale, sans teinte supplémentaire, le polystyrène (du moins sa variété bloc) est non seulement incolore, mais aussi transparent … La structure ne retient pratiquement pas la lumière visible, passant à 90 % de sa quantité, ce qui permet l'utilisation d'un tel matériau dans la fabrication de verres optiques. Dans le même temps, les rayons ultraviolets et infrarouges ne traversent pas les surfaces en polystyrène avec autant de confiance.

Si nous considérons les propriétés du polystyrène comme les avantages qui le rendent si populaire dans divers domaines, il convient tout d'abord de souligner les points importants suivants

• Combinaison de faible coût et de facilité de traitement … À son prix, le polystyrène peut être considéré comme l'un des principaux moteurs de la civilisation moderne, compte tenu de ses propriétés. Ce n'est pas pour rien qu'aujourd'hui tant de produits sont fabriqués avec la participation directe de ce matériau - il n'a tout simplement pas de réelle alternative.
• Bonne résistance chimique . La plupart des substances qui peuvent se déposer sur la surface du polystyrène dans la vie quotidienne ne présentent aucun danger pour celle-ci - c'est une excellente nouvelle pour les fabricants qui souhaitent fabriquer des produits qui se distinguent par leur durabilité. En même temps, dans un laboratoire de chimie, avec un ensemble impressionnant de réactifs à portée de main, il n'est pas difficile de dissoudre le polystyrène.
• La toxicité est relativement sûre . Le polystyrène émet relativement peu de fumées nocives et d'un point de vue environnemental, avec certaines réserves, est considéré comme inoffensif. Au moins, les experts ne proposent aucune restriction sur l'utilisation de matériaux en polystyrène à l'intérieur des locaux d'habitation, et même des plats en polystyrène peuvent être fabriqués.
• Large gamme d'applications … En raison de ses qualités, de sa facilité de traitement et de teinture, le polystyrène peut être utilisé comme matière première pour la production de n'importe quoi.

Avec tous les avantages du polystyrène, il a aussi limites , et bien qu'ils ne soient pas nombreux, ils jouent parfois un rôle très important.

Tout d'abord, toute surchauffe d'un tel plastique est dangereuse, et même dans des conditions domestiques, vous devez toujours réfléchir aux endroits où vous pouvez utiliser du polystyrène et où vous ne devriez pas. De plus, pour la plupart des types de matériaux, en plus de la résistance aux chocs, les impacts représentent un danger important et, en général, la fragilité générale est un problème.

Comparaison avec le polypropylène

L'un des principaux concurrents du polystyrène est un autre polymère populaire - polypropylène … Dans certains domaines, tels que la production de matériaux d'emballage, ils sont des concurrents directs, mais la différence entre les deux matériaux est assez importante. Cela vaut la peine de commencer au moins par le fait que le polystyrène est difficile à recycler , et bien que vous puissiez souvent entendre qu'il est sans danger, les écologistes aiment toujours lui trouver des défauts.

Le polypropylène n'est pas non plus sans péché, mais il pose encore un peu moins de questions, et il est plus facile de le recycler. Si nous parlons uniquement des qualités physiques des deux matériaux, alors le polypropylène se caractérise également par une flexibilité accrue - là où le polystyrène se brise ou se fissure déjà, le polypropylène malléable se plie simplement. Quant au prix, le polystyrène, peut-être, aurait perdu la concurrence de son rival depuis longtemps, mais plus faible coût Est-ce le facteur qui le maintient à flot jusqu'à présent.

Distinguer visuellement l'un de l'autre n'est pas si difficile, mais vous devez savoir quoi regarder. Le polystyrène est plus beau il est brillant et brillant, sans coloration supplémentaire, il a l'air transparent, bien qu'il puisse avoir une nuance de bleu froid caractéristique. Le polypropylène semble un peu plus sale en raison de sa brume ., l'effet de diffusion de la lumière est beaucoup plus élevé. Vous pouvez également faire la distinction entre deux matériaux en appuyant sur: le polystyrène est sonore et émet des clics caractéristiques lorsqu'il est frappé, tandis que le polypropylène sonne étouffé.

Est-ce nocif pour l'homme ?

Le polystyrène est l'un des matériaux les plus controversés en termes d'évaluation des dommages et des dangers pour la santé . D'une part, il est largement utilisé dans les habitations humaines et même pour la fabrication de vaisselle, ce qui laisse déjà penser que cela n'est pas interdit. En revanche, de nombreuses affirmations remettant en cause le respect de l'environnement du plastique se réfèrent principalement au polystyrène. Il sera juste de dire que, bien qu'il ne soit pas le plus dangereux des matériaux existants, il ne peut toujours pas non plus être considéré comme sûr - il ne pourrait pas être utilisé aussi activement.

Il faut comprendre que le styrène, qui est une matière première pour la production de polystyrène, est considéré comme très toxique.

Le polystyrène peut émettre moins de substances toxiques qui n'affecteront pas autant la santé humaine , mais ce n'est que tant que vous n'êtes pas en contact constant avec lui, et jusqu'à ce qu'il se réchauffe. Plus la température est élevée, plus le voisinage avec les produits en polystyrène est dangereux, surtout si un incendie s'est déclaré et que le matériau est en feu. Surtout, les vapeurs chimiques perturbent le foie, mais des problèmes peuvent même concerner le cœur et les poumons, et certains experts pensent que l'inhalation banale de vapeurs de styrène entraîne le développement d'une hépatite.

Vous devez également comprendre que le polystyrène et le polystyrène sont différents: pour améliorer les propriétés du plastique, le fabricant peut ajouter divers plastifiants, colorants et autres additifs qui affectent la résistance et l'élasticité du matériau.

Dans certains cas, ces additifs peuvent s'avérer encore plus dangereux que le styrène lui-même, et le fabricant peut ne pas indiquer de données de danger supplémentaires afin de ne pas perdre de clients.

Lorsque nous avons appelé ci-dessus le polystyrène relativement sûr, nous voulions dire qu'il existe d'autres produits encore plus nocifs de l'activité humaine, auxquels nous ne pouvons toujours pas renoncer - par exemple, les gaz d'échappement des voitures. De plus, en théorie, le polystyrène peut être utilisé en quasi-totalité en toute sécurité - à condition de connaître et de respecter scrupuleusement les consignes, notamment, non pas en favorisant l'échauffement du matériau, mais en le protégeant de celui-ci. Mais tout de même Vous ne devez pas percevoir le polystyrène comme une substance totalement sûre, car même dans le monde du plastique, qui a reçu de plus en plus de critiques ces dernières années, le polystyrène n'est pas le plus sûr.

Aperçu des espèces

Pour le moment pour la production de polystyrène, plusieurs méthodes sont utilisées pour obtenir le matériau souhaité, et en termes de ses propriétés, le résultat final ne sera pas toujours le même. Pour comprendre comment ça marche, Jetons un coup d'œil à chacune des trois méthodes populaires.

Chacun de ces matériaux porte un marquage avec une désignation caractéristique de la méthode d'obtention du polystyrène.

Émulsion

Aujourd'hui ce la méthode est déjà largement dépassée et n'est pratiquement pas utilisée en production … Le principe de fonctionnement est le suivant: tout d'abord, le styrène est purifié des inhibiteurs, après quoi il est combiné dans de l'eau avec des émulsifiants (sels d'acides gras et sulfoniques, savon), ainsi que des initiateurs de polymérisation - persulfate de potassium et dioxyde d'hydrogène. Lorsqu'il est chauffé à 85-95 degrés, une réaction chimique se produit - un processus de polymérisation progressif, qui est considéré comme terminé si la quantité de styrène tombe en dessous de 0,5%.

L'émulsion résultante est ensuite coagulée avec une solution de chlorure de sodium ordinaire et est soumise à un séchage, à la suite de quoi une fine poudre granuleuse est formée, dont chaque granule a une taille ne dépassant pas 0,1 mm. Bien que le polystyrène soit généralement décrit comme blanc et transparent, cette méthode ne pourra pas atteindre ces caractéristiques . - les billes ont une teinte jaunâtre, indiquant la présence d'impuretés alcalines, qui ne peuvent être complètement éliminées.

Bien que la méthode soit impopulaire aujourd'hui, c'est précisément cette méthode qui fournit une substance avec le poids moléculaire le plus élevé possible.

Suspension

Une autre méthode qui est déjà considérée comme dépassée, bien qu'elle soit toujours considérée comme appropriée pour recycler le polystyrène en copolymères comme le polystyrène expansé. Pour la production, il faut du styrène préparé, ou plutôt sa suspension dans de l'eau, de l'hydroxyde de magnésium, de l'alcool polyvinylique, du polyméthacrylate de sodium et des initiateurs de polymérisation. Tout cela est envoyé au réacteur, où la substance est activement mélangée avec un chauffage progressif jusqu'à 130 degrés et une pression élevée. Après cela, la suspension résultante doit encore être soumise à un traitement par centrifugation, et seulement après avoir lavé et séché le matériau collecté, le polystyrène est obtenu.

Blocky

Cette méthode est actuellement considérée comme la plus populaire et la plus pertinente, et la plupart du polystyrène est aujourd'hui produit de cette manière . Le raisonnement est assez simple: la sortie est un matériau pur, idéal en termes de paramètres techniques d'éclairage, caractérisé par la stabilité des paramètres. Dans le même temps, l'utilisation de la technologie considérée est à la fois efficace et garantit une absence quasi totale de déchets de production.

La production de blocs de polystyrène est basée sur l'agitation du styrène dans un milieu benzénique en deux étapes - d'abord à une température d'environ 90 degrés, puis avec un chauffage progressif de 100 à 220. La production de blocs est arrêtée au stade où environ 85 % du styrène la masse s'est transformée en polystyrène. L'élimination du styrène n'ayant pas eu le temps de polymériser est réalisée sous vide.

Application

Le polystyrène est utilisé dans un grand nombre de domaines d'activité humaine et est même utilisé pour faire de l'artisanat de vos propres mains. À la maison de petits souvenirs en sont fabriqués, en utilisant la découpe laser, le fraisage, la peinture de toutes les couleurs - du rouge à l'or et au noir, et dans certains cas - et l'impression sur une surface en polystyrène. L'application la plus large du polystyrène a trouvé en construction , où il est utilisé pour fabriquer des panneaux muraux et des dalles de plafond, des cloisons diverses et des baguettes. Sous forme de feuille, ce matériau peut également être utilisé pour les façades. En fin de compte, sur la base de ce matériau, ils produisent le récemment populaire béton de polystyrène.

Industrie du meuble utilise également ce matériau de plus en plus activement, bien qu'il ne soit pas pour le moment un concurrent du bois et de ses dérivés. Cependant, là où l'humidité est élevée, il est utilisé en permanence - par exemple, un receveur de douche peut être entièrement fabriqué à partir de celui-ci aujourd'hui. De plus, des granulés de polystyrène sont utilisés comme remplissage dans les oreillers , et à ces fins sont vendus prêts à l'emploi dans des sacs.

Pour une personne ordinaire, la variété alimentaire du polystyrène est bien connue comme étant presque le matériau principal. pour la fabrication de vaisselle jetable … La plupart des gobelets en plastique qui sont si populaires pour l'embouteillage des boissons gazeuses aujourd'hui sont fabriqués à partir de celui-ci. De plus, le polystyrène de qualité alimentaire est largement utilisé comme matériel d'emballage en raison de son faible coût et de sa force relative. Compte tenu des propriétés diélectriques du matériau, il convient de noter qu'il a également trouvé une large application dans ingénierie électrique.

Dans le même temps, en fait, il existe tellement d'options pour l'utilisation de produits en polystyrène qu'il n'est tout simplement pas possible de toutes les énumérer.

Comment travailler avec lui ?

Dans la vie de tous les jours, il faut le plus souvent travailler avec des feuilles de polystyrène , qui peut être traité à la fois mécaniquement et thermiquement. Le formage par pliage, collage, découpe et perçage peut être à la fois un type de matériau ordinaire et un matériau résistant aux chocs. Une scie sauteuse ordinaire est utilisée pour fragmenter une feuille de moins de 2 mm d'épaisseur, tandis que des feuilles plus épaisses peuvent être prises avec une meuleuse ou un outil à main. Dans un atelier industriel la découpe au laser est possible . La ligne de coupe s'avère un peu irrégulière, elle nécessite donc un traitement ultérieur - elle est d'abord passée avec une lime, puis avec de l'émeri.

S'il est nécessaire de faire un trou dans la feuille, utilisez une perceuse, pour laquelle vous avez besoin d'une perceuse spécialement conçue pour percer la feuille de plastique. Si l'épaisseur de la tôle est faible, elle peut se déformer lors du perçage contre la volonté du maître - vous pouvez éviter un tel développement d'événements en plaçant un bloc de bois sous la tôle. La feuille est formée soit par une technique sous vide, soit par soufflage d'air sous haute pression. Le traitement par l'une des méthodes indiquées implique un chauffage important (jusqu'à 160-200 degrés) du matériau.

La connexion de pièces individuelles en polystyrène est autorisée à la fois par soudage et par collage. Dans les deux cas, avant de joindre les fragments de la surface, vous devez d'abord soigneusement dégraisser. Il est nécessaire de cuire soit au gaz, soit par ultrasons, à coller - avec des compositions polymères à base de cyanoacrylate ou de néoprène.

Si nous parlons de polystyrène mat, il peut également subir un type de traitement tel que meulage et polissage . Pour cela, une meuleuse est utilisée, mais en aucun cas avec une meule abrasive - à la place, une meule souple est utilisée, sur laquelle une pâte à polir spéciale est appliquée. Si la pièce est petite, vous pouvez également la polir ou la meuler à la main.

Entre autres, tous les revêtements spéciaux peuvent être appliqués sur la surface en polystyrène – d'une couche métallique à un film miroir . Il peut être imprimé dessus en noir ou en couleur, de l'une des manières connues. Dans le même temps, pour protéger le texte ou l'image résultant, il est nécessaire d'ouvrir la surface avec du vernis, car le polymère n'absorbe pas l'humidité.

Traitement

Dans sa forme pure, le polystyrène ne semble pas faire beaucoup de mal à l'environnement, mais en même temps, ses déchets, comme il se doit pour le plastique, persistent pendant une très longue période, polluant la planète .… De plus, étant dans l'environnement naturel, le polymère et ses copolymères peuvent être exposés à un échauffement excessif, y compris une combustion dans un incendie, et alors les conséquences peuvent être beaucoup plus graves. De même, le contact incontrôlé des objets en polystyrène avec des substances capables de dissoudre le matériau est indésirable, sinon la libération de vapeurs toxiques de styrène, benzène, toluène, monoxyde de carbone et éthylbenzène ne peut être évitée.

L'avantage relatif du matériau est que il peut être recyclé dans la plupart des cas , en utilisant à la fois les déchets directs et les produits simplement usés. L'extrusion, le pressage et la coulée sont utilisés comme techniques de traitement. À la sortie, on obtient des produits dont la qualité n'est pas inférieure aux nouveaux, sans formation de déchets. De plus, ces dernières années, un nouveau matériau de construction a été fabriqué à base de polystyrène - béton de polystyrène , ce qui est approprié pour la construction de faible hauteur. Malheureusement, d'énormes quantités de déchets de polystyrène, en particulier dans les pays pauvres, sont simplement incinérées. Ce comportement avec les déchets plastiques est extrêmement négatif pour l'environnement.