80 – 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 پلاستیكی است گرمانرم، شفاف، سبک، بی­بو، بدون طعم، عایق بسیار خوب الكتریكی و حرارتی، دارای قابلیّت جذب آب كم، ارزان قیمت، فرآیندپذیری آسان (شكل‌دهی)، و بالاخره غیرسمی است.

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

میزان پارامتر انحلال[1] پلی­استایرن برابر با (15.6-21.1) (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 (1) تعدادی از مهمترین حلّال­ها، و غیر حلّال­های پلی­ استایرن دارای مصارف عمومی معرفی شده ­اند.

پلاستیك­ آمورف	حلاّل ها
پلی ­استایرن	متیلن­كلراید، بنزن، اتیل­استات، تولوئن، كلروفرم، سیكلوهگزانون، گزایلن، كربن‌دی­ سولفاید، دی­متیل فتالات، دی­ اُکسان، THF,MEK
پلاستیك­ آمورف	غیر حلّال­ ها
پلی ­استایرن	استن، الکل­ها، دی­اتیل اتر، فنل، هیدروکربورهای اشباع، ­تری­كرزیل فسفات

جدول (1) معرفی تعدادی از مهمترین حلّال­ها، و غیر حلّال­های پلی­ استایرن دارای مصارف عمومی

مصرف این پلاستیك 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 100 ºC می­ باشد، درجه حرارت نسبتاً کم این ویژگی مهم باعث می­ شود تا این پلاستیک از کاربردهای بالاتر از دمای 100 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 220 ºC قرار دارد.

در جدول (2) مهمترین خواصّ حرارتی پلی­ استایرن دارای کاربردهای معمولی، ارائه شده است.

Values	Condition	Unites	Properties
100	DMA, TMA	°C	Glass transition temperature
—–	DSC	°C	Melting range
95	ASTM D 648	°C	Heat deflection temperature, (at 0.45 MPa)
60	——-	°C	Max. servicing temperature
300	——-	°C	Thermal decomposition temperature
0.105	——-	W/(m × °K)	Thermal conductivity, (at 0 °C)
0.116	——-	W/(m × °K)	Thermal conductivity, (at 50 °C)
402	——-	°C	Ignition temperature
17.8	——-	%	LOI

جدول (2) ارائه مهمترین خواصّ حرارتی پلی­ استایرن دارای کاربردهای معمولی

 

خواص پلی استایرن: خواصّ مکانیکی پلی­ استایرن

پلی‌استایرن پلاستیكی است گرمانرم، شفاف، سبک، جامد، سخت، دارای مدول و استحكام كششی نسبتاً بالا، مقاوم الكتریكی و حرارتی بسیار خوب به­ عنوان عایق، و جذب آب آن نیز كم است.

از نقاط ضعف مهم این پلاستیك شكنندگی آن است که بزرگترین ویژگی منفی مکانیکی آن به حساب می­ آید، برای رفع این نقیصه، با كوپلیمره كردن آن با اكریلونیتریل و یا بوتادی­ان، و تشکیل پلاستیک­های ABS, SAN, HIPS، یا با آلیاژ كردن آن با بعضی از لاستیك­ها، و حتی تقویت كردن پلی‌استایرن با الیاف شیشه، باعث افزایش مقاومت در برابر ضربه آن می‌شود.

درجدول (3) تعدادی از مهمترین خواصّ مکانیکی پلی­ استایرن دارای مصارف معمولی نشان شده­ اند.

 

Values	ASTM	Unites	Properties
30-40	D 638	MPa	Tensile strength, at break
1-4	D 638	%	Tensile strain, at break
39000-186000	D 638	Psi	Tensile modulus
3100	D 790	MPa	Flexural modulus
95	D 790	MPa	Flexural strength
95	D 790	MPa	Compressive strength
3000	D 690	MPa	Compressive modulus
3000	D 690	MPa	Bulk modulus
1200	D 690	MPa	Shear modulus
130	D 685	HRR	Hardness Rockwell
8-19	D 256	J.m-1	Izod impact, notched
0.325-0.33	D	—-	Poisson´s Ratio

جدول (3) بیان تعدادی از مهمترین خواصّ مکانیکی پلی ­استایرن دارای مصارف معمولی

 

فرآیند پلیمریزاسیون بر کیفیّت خواص پلی استایرن چه تاثیری دارد؟

1- پلیمریزاسیون به روش توده[2]

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

2- بسپارش به شیوه­ی انحلالی[3]

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

3- پلیمریزاسیون در تعلیق[4]

در این روش بسیاری از مشكلات روش محلول[5] كه در ارتباط با حلاّل پیش می‌آید وجود ندارد، اما آلودگی‌هایی با آب و عامل تعلیق را به همراه خواهد داشت، ضمن آن كه پلیمر باید خشك شود، سپس جمع‌آوری، متراكم و انبار گردد، تا برای فروش آماده شود.

4- پلیمریزاسیون به روش امولسیون[6]

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

این فرآیند برای تولید لاتكس پلی‌استایرن مورد استفاده قرار می‌گیرد.

گریدهای در دسترس پلی‌استایرن

 

1- گونه دارای مصرف عمومی[7]

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

 

2- گونه­ های دارای جرم مولكولی بالا

     مقاومت در برابر ضربه و نقطه نرمی[8] این پلاستیك، به میزان جرم مولكولی پلیمر بستگی دارد.

اگر جرم مولكولی پلی‌استایرن كمتر از 000/50 باشد مقاومت كمی در برابر ضربه از خود نشان خواهد داد.

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

با افزایش جرم مولكولی تا 000/100 خواص به سرعت بهبود می‌یابد.

از 000/100 به بالا تأثیر كمی روی خواصّ كششی آن خواهد داشت.

پلی استایرن‌های تجارتی، دارای جرم مولكولی متوسط (000/200 – 000/50) هستند.

 

3- گونه‌های مقاوم در برابر حرارت

با كاهش میزان مواد فرّار، نقطه نرمی پلی‌استایرن افزایش می‌یابد، به عنوان مثال اگر میزان منومرهای موجود از 5% به صفر برسد نقطه نرمی پلی‌استایرن از C° 70 به C° 100 می­ رسد.

گرید تجاری مقاوم در برابر حرارت معمولا دارای نقطه نرمی C° 7 بالاتر از نقطه نرمی گریدهای دارای مصرف عمومی است.

در جدول (4) 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
1.08	1.04-1.09	—	D792	Specific gravity
Fair to good	Fair to good	—	—-	Machining qualities
7000	5000-12000	Psi	D 638	Tensile strength
2.0	1.0-2.5		D 638	Elongation
4.5	4.5-5.0	Psi×106	D 638	Tensile modulus
–	11500-16000		D 695	Compressive modulus
–	8000-14000	Psi	D 790	Flexural yielding strength
0.25	0.25-0.4	ft.lb/	D 256	(Impact strength(Izod
M70	M65-M80	M	D 785	Hardness Rockwell
–	4.0-4.7	Psi×106	D 790	Flexural modulus
–	–	Psi×106	D 895	Compressive modulus
0.32	0.32	cal/°C/g	–	Specific heat
6.0-8.0	6.0-8.0		D 696	Thermal expansion
Transparent	Transparent	—	–	Clarity
87	87-92	%	–	Transmittance
–	<0.1-3.0	%	–	Haze (%)

جدول (4) مقایسه دو نوع خواص پلی استایرن مقاوم شده در برابر شعله و مناسب برای مصارف عمومی

 

4- گونه‌های دارای جریان­یابی مذاب آسان[9]

با اضافه شدن یك لوبریكنت داخلی مانند بیوتیل استئارات یا پارافین مایع، با استفاده از یك پلیمر دارای جرم مولكولی كم، به وسیله كنترل دقیق شكل و اندازه گرانول­های دارای لوبریكنت مانند استئارات روی، باعث كاهش °C10 نقطه نرمی می‌شود.

كاهش نقطه نرمی به ویسكوزیته مذاب، افزایش جریان­یابی پلیمر در درجه حرارت كمتر و کوتاه شدن زمان فرآیندا ، در نتیجه کاهش قیمت تمام شده­ ی قطعه ساخته شده، كمك می ­كند.

 

5- گونه پلی­ استایرن انبساط یافته[10]

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 4/3 میلیون تن است، پیش­ بینی می­شود که مصرف گرید انبساطی پلی ­استایرن درسال 2013 بالغ بر 1/5 میلیون تن گردد.

محصول تولید شده در واحدهای اكستروژن به صورت الیاف، گرانول، آمیزه‌ی همراه با مواد نرم كننده در آمده و سپس انبار می‌شوند تا برای مصرف به مراكز شكل‌دهی حمل گردند.

پلی­ استایرن جزء پنج پلاستیك پرمصرف جهان به حساب می­ آید، از این پلاستیك در ساخت وسایل و تجهیزات الكتریكی، اسباب ‌بازی، اتاقك‌های ساعت و رادیو، تهیه فوم پلی‌استایرن، عایق‌های حرارتی، قایق‌های سبك، بدنه خوكار و غیره استفاده می‌شود.

 

تولید این ماده و گریدهای آن در پتروشیمی های ایران:

در ایران پتروشیمی تبریز  در 8 گرید پلاستیک پلی استایرن تولید می کند که معروفترین ان گرید 1540 می باشد و در 7 گرید پلی استایرن مقاوم به ضربه که معروفترین آن 7240 می باشد و در 6 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)

 

[1] Parameter of solubility

[2] Bulk = Mass

[3] Solution

[4] Suspension

[5] Solution

[6] Emulsion

[7] General Purpose

[8] Softening point

[9] Easy flow grades

[10] Expanded polystyrene

 

تهیه و تنظیم از تیم پلیمرسبز

[is_logged_in]

برای دانلود مقاله به صورت pdf کلیک نمایید.

برای دریافت مقاله به صورت فایل pdf لطفا نام و ایمیل خودرا در فرم زیر وارد نمایید تا برای شما پیامک شود

[/is_logged_in]

[is_guest]

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.

[/is_guest]

لطفا کمی صبر کنید

تخفیف!

 [ratings]