۸۰ – چقد از خواص پلی استایرن را می دانید؟

چقد از خواص پلی استایرن را می دانید؟

 

خواص پلی استایرن : خواص شیمیایی پلی­ استایرن

پلی‌ استایرن پلاستیکی است گرمانرم، شفاف، سبک، بی­بو، بدون طعم، عایق بسیار خوب الکتریکی و حرارتی، دارای قابلیّت جذب آب کم، ارزان قیمت، فرآیندپذیری آسان (شکل‌دهی)، و بالاخره غیرسمی است.

 پلی ­استایرن در مقابل آب پایدار است ولی در تماس با آب‌ جوش، مقاومت آن اندک می­ باشد.

میزان پارامتر انحلال[۱] پلی­استایرن برابر با (۱۵٫۶-۲۱٫۱) (MPa)^0.5 است، و به دلیل ماهیّت آمورف خود، در تماس با حلاّل­های متعددی حل­ می­شود، در حالی که در مقابل بعضی از آن­ها نیز پایدار است.

در جدول (۱) تعدادی از مهمترین حلّال­ها، و غیر حلّال­های پلی­ استایرن دارای مصارف عمومی معرفی شده ­اند.

پلاستیک­ آمورف	حلاّل ها
پلی ­استایرن	متیلن­کلراید، بنزن، اتیل­استات، تولوئن، کلروفرم، سیکلوهگزانون، گزایلن، کربن‌دی­ سولفاید، دی­متیل فتالات، دی­ اُکسان، THF,MEK
پلاستیک­ آمورف	غیر حلّال­ ها
پلی ­استایرن	استن، الکل­ها، دی­اتیل اتر، فنل، هیدروکربورهای اشباع، ­تری­کرزیل فسفات

جدول (۱) معرفی تعدادی از مهمترین حلّال­ها، و غیر حلّال­های پلی­ استایرن دارای مصارف عمومی

مصرف این پلاستیک در فضای باز خصوصاً در معرض خورشید توصیه نمی‌شود، زیرا پلیمر پایدار نشده در برابر نور فرابنفش خورشید، زرد رنگ می­ گردد.

 

خواصّ حراتی پلی ­استایرن

این پلیمر در گروه پلاستیک­های آمورف قرار دارد و درجه حرارت انتقال شیشه­ای آن ۱۰۰ ºC می­ باشد، درجه حرارت نسبتاً کم این ویژگی مهم باعث می­ شود تا این پلاستیک از کاربردهای بالاتر از دمای ۱۰۰ ºC محروم گردد.

نوع دیگری از پلی ­استایرن وجود دارد که کریستال است، به­ دلیل بلوری بودن ساختار آن، تمام خواصّ فیزیکی و مکانیکی آن با پلی ­استایرن دارای مصارف عمومی تفاوت دارد، به­عنوان مثال ظاهر آن کدر، و محدوده ذوب آن حوالی ۲۲۰ ºC قرار دارد.

در جدول (۲) مهمترین خواصّ حرارتی پلی­ استایرن دارای کاربردهای معمولی، ارائه شده است.

Values	Condition	Unites	Properties
۱۰۰	DMA, TMA	°C	Glass transition temperature
-----	DSC	°C	Melting range
۹۵	ASTM D 648	°C	Heat deflection temperature, (at 0.45 MPa)
۶۰	-------	°C	Max. servicing temperature
۳۰۰	-------	°C	Thermal decomposition temperature
۰٫۱۰۵	-------	W/(m × °K)	Thermal conductivity, (at 0 °C)
۰٫۱۱۶	-------	W/(m × °K)	Thermal conductivity, (at 50 °C)
۴۰۲	-------	°C	Ignition temperature
۱۷٫۸	-------	%	LOI

جدول (۲) ارائه مهمترین خواصّ حرارتی پلی­ استایرن دارای کاربردهای معمولی

 

خواص پلی استایرن: خواصّ مکانیکی پلی­ استایرن

پلی‌استایرن پلاستیکی است گرمانرم، شفاف، سبک، جامد، سخت، دارای مدول و استحکام کششی نسبتاً بالا، مقاوم الکتریکی و حرارتی بسیار خوب به­ عنوان عایق، و جذب آب آن نیز کم است.

از نقاط ضعف مهم این پلاستیک شکنندگی آن است که بزرگترین ویژگی منفی مکانیکی آن به حساب می­ آید، برای رفع این نقیصه، با کوپلیمره کردن آن با اکریلونیتریل و یا بوتادی­ان، و تشکیل پلاستیک­های ABS, SAN, HIPS، یا با آلیاژ کردن آن با بعضی از لاستیک­ها، و حتی تقویت کردن پلی‌استایرن با الیاف شیشه، باعث افزایش مقاومت در برابر ضربه آن می‌شود.

درجدول (۳) تعدادی از مهمترین خواصّ مکانیکی پلی­ استایرن دارای مصارف معمولی نشان شده­ اند.

 

Values	ASTM	Unites	Properties
۳۰-۴۰	D 638	MPa	Tensile strength, at break
۱-۴	D 638	%	Tensile strain, at break
۳۹۰۰۰-۱۸۶۰۰۰	D 638	Psi	Tensile modulus
۳۱۰۰	D 790	MPa	Flexural modulus
۹۵	D 790	MPa	Flexural strength
۹۵	D 790	MPa	Compressive strength
۳۰۰۰	D 690	MPa	Compressive modulus
۳۰۰۰	D 690	MPa	Bulk modulus
۱۲۰۰	D 690	MPa	Shear modulus
۱۳۰	D 685	HRR	Hardness Rockwell
۸-۱۹	D 256	J.m-1	Izod impact, notched
۰٫۳۲۵-۰٫۳۳	D	----	Poisson´s Ratio

جدول (۳) بیان تعدادی از مهمترین خواصّ مکانیکی پلی ­استایرن دارای مصارف معمولی

 

فرآیند پلیمریزاسیون بر کیفیّت خواص پلی استایرن چه تاثیری دارد؟

۱- پلیمریزاسیون به روش توده[۲]

پلی‌استایرنی که از روش توده روی منومر تهیه شده باشد، پلیمری با شفافیت و خلوص بالا است، این پلیمر از نظر جرم مولکولی توزیع وسیعی را نشان می‌دهد، و از قابلیت خیلی خوب عایق الکتریکی برخوردار است.

۲- بسپارش به شیوه­ی انحلالی[۳]

محصول نهایی تهیه شده به روش پلیمریزاسیون انحلالی مشکلاتی را به بار می‌آورد، مانند وجود خطوط تیره در محصول، حلّال به عنوان عاملی برای انتقال عامل فعال عمل می‌کند، که سبب کاهش جرم مولکولی پلیمر خواهد شد.

۳- پلیمریزاسیون در تعلیق[۴]

در این روش بسیاری از مشکلات روش محلول[۵] که در ارتباط با حلاّل پیش می‌آید وجود ندارد، اما آلودگی‌هایی با آب و عامل تعلیق را به همراه خواهد داشت، ضمن آن که پلیمر باید خشک شود، سپس جمع‌آوری، متراکم و انبار گردد، تا برای فروش آماده شود.

۴- پلیمریزاسیون به روش امولسیون[۶]

روش امولسیون برای پلی‌استایرن به ندرت مورد استفاده قرار می‌گیرد، زیرا در این شیوه مقداری زیادی صابون وارد محیط پلیمریزاسیون می‌شود، که تأثیر منفی زیاد روی شفافیت و ضریب دی‌الکتریک این پلاستیک می‌گذارد.

این فرآیند برای تولید لاتکس پلی‌استایرن مورد استفاده قرار می‌گیرد.

گریدهای در دسترس پلی‌استایرن

 

۱- گونه دارای مصرف عمومی[۷]

در این گونه از پلی‌استایرن، خواص پلی استایرن مانند مقاومت حرارتی نسبتاً خوب، دمای استفاده و عملکرد نسبتاً بالا، خواصّ جاری شدن خوب و مقاومت منطقی در برابر ضربه بهینه شده‌اند

 

۲- گونه­ های دارای جرم مولکولی بالا

     مقاومت در برابر ضربه و نقطه نرمی[۸] این پلاستیک، به میزان جرم مولکولی پلیمر بستگی دارد.

اگر جرم مولکولی پلی‌استایرن کمتر از ۰۰۰/۵۰ باشد مقاومت کمی در برابر ضربه از خود نشان خواهد داد.

افزایش زیاد جرم مولکولی باعث افزایش مقاومت در برابر ضربه پلی استایرن خواهد شد.

با افزایش جرم مولکولی تا ۰۰۰/۱۰۰ خواص به سرعت بهبود می‌یابد.

از ۰۰۰/۱۰۰ به بالا تأثیر کمی روی خواصّ کششی آن خواهد داشت.

پلی استایرن‌های تجارتی، دارای جرم مولکولی متوسط (۰۰۰/۲۰۰ - ۰۰۰/۵۰) هستند.

 

۳- گونه‌های مقاوم در برابر حرارت

با کاهش میزان مواد فرّار، نقطه نرمی پلی‌استایرن افزایش می‌یابد، به عنوان مثال اگر میزان منومرهای موجود از ۵% به صفر برسد نقطه نرمی پلی‌استایرن از C° ۷۰ به C° ۱۰۰ می­ رسد.

گرید تجاری مقاوم در برابر حرارت معمولا دارای نقطه نرمی C° ۷ بالاتر از نقطه نرمی گریدهای دارای مصرف عمومی است.

در جدول (۴) دو نوع خواص پلی استایرن مقاوم شده در برابر شعله و مناسب برای مصارف عمومی باهم مقایسه شده­ اند.

GP-Flame	GP-PS	unit	ASTM	Properties
۱٫۰۸	۱٫۰۴-۱٫۰۹	---	D792	Specific gravity
Fair to good	Fair to good	---	----	Machining qualities
۷۰۰۰	۵۰۰۰-۱۲۰۰۰	Psi	D 638	Tensile strength
۲٫۰	۱٫۰-۲٫۵		D 638	Elongation
۴٫۵	۴٫۵-۵٫۰	Psi×۱۰۶	D 638	Tensile modulus
-	۱۱۵۰۰-۱۶۰۰۰		D 695	Compressive modulus
-	۸۰۰۰-۱۴۰۰۰	Psi	D 790	Flexural yielding strength
۰٫۲۵	۰٫۲۵-۰٫۴	ft.lb/	D 256	(Impact strength(Izod
M70	M65-M80	M	D 785	Hardness Rockwell
-	۴٫۰-۴٫۷	Psi×۱۰۶	D 790	Flexural modulus
-	-	Psi×۱۰۶	D 895	Compressive modulus
۰٫۳۲	۰٫۳۲	cal/°C/g	-	Specific heat
۶٫۰-۸٫۰	۶٫۰-۸٫۰		D 696	Thermal expansion
Transparent	Transparent	---	-	Clarity
۸۷	۸۷-۹۲	%	-	Transmittance
-	<0.1-3.0	%	-	Haze (%)

جدول (۴) مقایسه دو نوع خواص پلی استایرن مقاوم شده در برابر شعله و مناسب برای مصارف عمومی

 

۴- گونه‌های دارای جریان­یابی مذاب آسان[۹]

با اضافه شدن یک لوبریکنت داخلی مانند بیوتیل استئارات یا پارافین مایع، با استفاده از یک پلیمر دارای جرم مولکولی کم، به وسیله کنترل دقیق شکل و اندازه گرانول­های دارای لوبریکنت مانند استئارات روی، باعث کاهش °C10 نقطه نرمی می‌شود.

کاهش نقطه نرمی به ویسکوزیته مذاب، افزایش جریان­یابی پلیمر در درجه حرارت کمتر و کوتاه شدن زمان فرآیندا ، در نتیجه کاهش قیمت تمام شده­ ی قطعه ساخته شده، کمک می ­کند.

 

۵- گونه پلی­ استایرن انبساط یافته[۱۰]

خواص پلی استایرن که در بلوک­های پلاستوفرم به عنوان عایق  برودتی در سردخانه ­ها، برخی پانل­های ساندویچی، یخچال­های صنعتی، خانه­ های پیش­ ساخته، انواع فوم­های بسته­ بندی لوازم برقی و الکترونیکی و انواع یخدان و موارد مشابه دیگر مورد استفاده قرار می­گیرد در واقع نوعی فوم پلی­ استایرن است که گاز منبسط کننده آن درون هردانه مروارید شکل محبوس شده است، این نوع از پلی ­استایرن در واقع گونه­ های انبساطی آن می ­باشند (EPS).

نوع دیگری از فوم پلی ­استایرن وجود دارد که ساختار سلولی ­آن با نوع انبساط یافته کاملاً متفاوت است، و شباهت زیادی به فوم­های پلی­ یورتان دارد، از این نوع فوم معمولاً در جاهایی استفاده می­ شود که خواصّ مکانیکی و دانسیته بالاتری در مقایسه با نوع انبساط یافته مورد نظر است.

مصرف کنونی گرید انبساطی در جهان، حدود ۴/۳ میلیون تن است، پیش­ بینی می­شود که مصرف گرید انبساطی پلی ­استایرن درسال ۲۰۱۳ بالغ بر ۱/۵ میلیون تن گردد.

محصول تولید شده در واحدهای اکستروژن به صورت الیاف، گرانول، آمیزه‌ی همراه با مواد نرم کننده در آمده و سپس انبار می‌شوند تا برای مصرف به مراکز شکل‌دهی حمل گردند.

پلی­ استایرن جزء پنج پلاستیک پرمصرف جهان به حساب می­ آید، از این پلاستیک در ساخت وسایل و تجهیزات الکتریکی، اسباب ‌بازی، اتاقک‌های ساعت و رادیو، تهیه فوم پلی‌استایرن، عایق‌های حرارتی، قایق‌های سبک، بدنه خوکار و غیره استفاده می‌شود.

 

تولید این ماده و گریدهای آن در پتروشیمی های ایران:

در ایران پتروشیمی تبریز  در ۸ گرید پلاستیک پلی استایرن تولید می کند که معروفترین ان گرید ۱۵۴۰ می باشد و در ۷ گرید پلی استایرن مقاوم به ضربه که معروفترین آن ۷۲۴۰ می باشد و در ۶ گرید پلی استایرن انبساطی پتروشیمی قائم تولید کننده گریدهای پلی استایرن می باشند.

محب پلیمر قم نیز از تولید کنندگان دیگر این ماده در ایران می باشد.

منبع: www.polymeresabz.com / پلاستیک­های پر مصرف صنعتی، نگارش مهندس سعید نعمتی، (این مقاله خلاصه­ای از بخش پلی­ استایرن است)

 

[۱] Parameter of solubility

[۲] Bulk = Mass

[۳] Solution

[۴] Suspension

[۵] Solution

[۶] Emulsion

[۷] General Purpose

[۸] Softening point

[۹] Easy flow grades

[۱۰] Expanded polystyrene

 

تهیه و تنظیم از تیم پلیمرسبز

برای دریافت مقاله به صورت فایل pdf لطفا نام و ایمیل خودرا در فرم زیر وارد نمایید تا برای شما پیامک شود و یا اگر عضو سایت هستید وارد شوید و یا ثبت نام نمایید باتشکر.

لطفا کمی صبر کنید

• حراج!

  گرانول سازان حرفه ای

  4,200,000 تومان 3,500,000 تومان افزودن به سبد خرید
• حراج!

  نحوه کار با مهمترین دستگاههای اندازه گیری خواص فیزیکی و مکانیکی صنعت پلاستیک ها

  250,000 تومان – 500,000 تومان انتخاب گزینه‌ها

  (1تعداد رای , میانگین: 5,00 از 5)
Loading...