Пластик на все случаи

Как промышленный материал полистирол (ПС) стал известен 50-е годы, а активное применение первых типов ПС стандартного и ударопрочного) началось еще в 70 - 80-е годы.

Наиболее типичными представителями той группы «полимерных пионеров» можно считать всем известные коробки от аудиокассет и панели-крышки коридорных ламп дневного света. Вскоре в моду вошел кодифицированный ударопрочный ПС», который широко используется посей день в качестве корпусов приборов (телевизоров, видеокассет, компьютеров,ламп). В автопроме наиболее удачной версией полимера стал акрилбутадиенстирол сополимер с каучуком и акрилатом), который пошел в производство панелей-торпед, ручек и обшивок. Наконец, известный всем с детства пенный ПС(пенопласт) представлять вряд ли надо.

Полистирол встречается в нынешнем быту гораздо чаще,чем может показаться. Практически он везде, причем развитие сополимерного синтеза может расширить нынешние сферы его применения. Пока же средним мировым считается показатель потребления в 2 кг на человека (в Европе и США больше, в Африке меньше и т.д.). Химическая формула ПС нехитрая – [-CH2-C(C6H5)H-]n, по сути, это полиэтилен с бензольным кольцом в качестве заместителя. Получают его полимеризацией стирола (в массе/блоке или в водныхэмульсиях) или сополимеризацией его другими мономерами - крилонитрилом, метилметакрилатом, а также каучуками. При переработке полистирола используются, как правило, литье под давлением, а также другие применяемые для термопластов способы прессование, экструзия, вакуум-формовка). Полистирол характеризуется высокими диэлектрическими показателями, прочностью и микротвердостью, оптическими свойствами. Обладает высокой кислото- и щелочестойкостью, стоек к неокисляющим кислотам (соляной, серной, плавиковой),спиртам и солям, но растворяется в хлоруглеводородах.

ПС легко окрашивается и формуется, в полимеризованном состоянии безвреден. При нагревании до 300-400°С ПС деполимеризуется с образованием мономера стирола, что является серьезным недостатком ввиду его относительной вредности. Теплостойкость его (по Вика) достигает 100 оС, но максимальной температурой его эксплуатации считают 60 оС (для полипропилена 110 оС), что сильно ограничивает перспективы его использования для пищевой упаковки и посуды.

При температурах выше 400 оС ПС горит, выделяя немало вредных продуктов. Это долгое время было проблемой при использовании его в строительстве. Впоследствии, выход был найден – пожаробезопасный ПС и пеноПС стали получать добавлением замедлителей горения (антипиренов и других соединений). В Европе эти технологии применяются давно. В СНГ особое внимание пожаробезопасности ПС и пенопластов стали уделять в последнее время, особенно после резонансных пожаров в центральных областях России и в Перми в 2010 г. Новые производства (например, «Альфапор» от СИБУР) учитывают требования к пожарной безопасности ПС для строительства.

Бензольные заместители в полимерной цепи ПС приводят к повышению ее жесткости в сравнении с олефиновыми «родственниками» - полиэтиленом и полипропиленом. И обычный ПС имеет малое относительное удлинение при растяжении (1,5%) при высоком модуле упругости, что обуславливает его хрупкость (ударная вязкость до 10 кДж/м2). Проблема решается сополимеризацией и модификацией, дающими ударопрочные и эластизированные (с каучуками, акрилатами, диенами) типы ПС. Повышение теплостойкости достигают сополимеризацией стирола с акрилонитрилом или метилстиролом. Десятикратное повышение ударопрочности (ударная вязкость до 100 кДж/м2) достигается сополимеризацией с 5-10% бутадиена (ударопрочный ПС) или комбинациями акрилонитрил-бутадиен-стирол (АБС). Прозрачные сополимеры получают сополимеризацией систем метилметакрилат-бутадиен-стирол.

Таблица 1. Области и примерные доли применения полистирола и его сополимеров в мире

Дмитрий Старокадомский