کاربرد و خواص پلی استایرن چیست؟

کاربرد و خواص پلی استایرن چیست؟

خواص پلی استایرن یکی از پرکاربرد ترین مواد اولیه فعال در صنعت پلاستیک و پلیمر می باشد که استفاده های زیاد و متنوعی از آن با توجه به مقاومت و سهولت در قالب گیری و همچنین هزینه نسبتا کمی که برای تولید کننده دارد، در ساخت انواع وسایل به ویژه ظروف یکبار مصرف پلی استایرن می شود.

در ادامه این مطلب با پلاستجو همراه باشید تا پلی استایرن و کاربرد های مختلف آن را بیشتر بررسی کنیم.

پلی استایرن چیست؟

پلی استایرن نوعی پلیمر با خواص ترموپلاستیک حاصل از منومر استایرن مشتق شده از نفت است. اولین بار پلی استایرن توسط ادوارد سایمون (Eduard Simon)  در سال ۱۸۳۹ میلادی کشف شد. تا اواخر سال 1930، به علت ناخالص بودن این پلیمر (که موجب ایجاد اتصالات عرضی زنجیرها می شد و آن را به پلیمری شکننده مبدل می ساخت) کاربرد تجاری متنوعی برای این پلیمر یافت نشد. تا در حدود صد سال پس از کشف پلی استایرن، شیمیدان آمریکایی Robert Dreisbach  و همکارانش در آزمایشگاه شرکت شیمیایی داو با استفاده از هیدروژن زدایی اتیل بنزن، منومر استایرن خالص بدست آوردند.

در سال 1938 پلی استایرن به علت قیمت پایین، قابلیت تولید در حجم زیاد، قالب پذیری و خواص نوری و فیزیکی به سرعت به عنوان یک پلیمر تجاری و مهم شناخته شد. این پلیمر جهت تولید محصولات صنعتی و خانگی متنوعی مورد استفاده قرار می گیرد، در واقع از نظر وسعت کاربرد این پلیمر جایگاه دوم را بعد از پلی اتیلن به خود اختصاص داده است.

با توجه به ساختار شیمیایی پلی استایرن (که منحصرا از کربن و هیدروژن تشکیل شده است) در دسته هیدروکربن های مایع قرار می گیرد. این پلیمر هیدروکربنی آروماتیک است که از اتصال کووالانسی اتم های کربنی به یکدیگر و پیوند حلقه های فنل (بنزن) به اتم های کربن تشکیل می شود. استایرن از واکنش اتیلن با بنزن در حضور آلومینیوم کلراید جهت تولید اتیل بنزن حاصل می شود. در اصل همین مورد باعث می شود خواص پلی استایرن به چشم آید.

کاربرد و خواص پلی استایرن چیست؟

در این ترکیب گروه بنزنی جهت تولید فنیل اتیلن، یا استایرن (یک هیدروکربن مایع شفاف با ساختار شیمیاییCH2=CHC6H5) هیدروژن زدایی می گردد. اگرچه استایرن به روش های پلیمریزاسیون محلولی و امولسیونی نیز تولید می گردد اما عمدتا با استفاده از آغازگرهای رادیکال آزاد به روش تعلیقی و سوسپانسیونی پلیمریزه می گردد، بدین طریق که طی واکنش، پیوندهای بین الکترون ها شکسته شده و با آزاد شدن آن ها پیوندهای جدید تشکیل می شود.

پلی استایرن پلاستیک زیست تخریب پذیری نیست و در مقابل تجزیه نوری مقاوم است. زمانی که این ماده سوزانده می شود ذرات کربن سیاه و دوده تولید می کند و زمانی که کاملا اکسید می شود تنها اکسید کربن و بخار آب باقی می ماند.

خواص پلی استایرن

حضور گروه های فنلی عامل کلیدی خواص پلی استایرن است. استایرن جامد شفاف است و با داشتن گروه های مولکولی بزرگ و حلقه مانند، از قرارگیری زنجیرهای پلیمری در کنار هم و به صورت کریستالی جلوگیری می کند. علاوه بر این، حلقه های فنلی از چرخش زنجیرها به دور پیوندهای (کربن – کربن) جلوگیری کرده و باعث سختی قابل ملاحظه ایی می گردد. 

از جمله خواص این پلیمر می توان به موارد زیر اشاره نمود:

  • شفافیت
  • فرایند آسان و قابلیت تولید محصولاتی به صورت فیلم، فوم و ورقه 
  • عایق الکتریکی خوب
  • وضوح نوری خوب به علت عدم بلورینگی
  • مقاومت شیمیایی خوب نسبت به اسیدهای رقیق

معایب پلی استایرن

علاوه بر خواص پلی استایرن لازم است درباره برخی معیب و مشکلات این ماده اولیه نیز صحبت کنیم.

کاربرد و خواص پلی استایرن چیست؟

  • شکنندگی
  • قابل اشتعال
  • زرد شدگی در اثر تابش نور خورشید (بدون استفاده از پایدارکننده های شیمیایی)
  • مقاومت ضربه ایی پایین (15 – 20 J/m)
  • استحکام کششی متوسط رو به بالا (35 – 55 MPa)
  • دمای کاربردی محدود به علت عدم بلورینگی و دمای انتقال شیشه ای پایین 373 K (100°C))) (نرم شدگی در آب جوش)

کوپلیمریزاسیون با منومرهای دیگر روشی جهت برطرف نمودن بسیاری از این ضعف ها به شمار می آید که از خواص پلی استایرن ها کاهش خواهد داد. برای مثال :

  • به منظور کاهش شکنندگی و افزایش مقاومت ضربه ای، بیش از نیمی از محصولات پلی استایرن با 5 تا 10 درصد لاستیک بوتادین مخلوط می گردد. این آلیاژ برای اسباب بازی و مصارف خانگی مناسب است و به عنوان پلی استایرن با مقاومت ضربه ای بالا (HIPS) به بازار عرضه می گردد.
  • کوپلیمریزاسیون منومر استایرن با متیل متااکریلات (PSMMA) شفافیت را بالاتر برده و پایداری شیمیایی و UV را بهبود می بخشد.
  • کوپلیمر پلی استایرن – اکریلونیتریل (PSAN) یکی دیگر از کوپلیمرهای مهم پلی استایرن به شمار می آید. این کوپلیمر دارای مقاومت شیمیایی و پایداری حرارتی بهتر و خواص مکانیکی بهبود یافته می باشد. محصولات این کوپلیمر اغلب زرد رنگ هستند.
  • هر دو کوپلیمرهای پلی استایرن – بوتادین (SBS , SBR) و پلی استایرن – اکریلونیتریل – بوتادین (ABS) دارای مقاومت ضربه ای و تنشی بالایی هستند. همچنین ABS دارای استحکام کششی بالاتری نسبت به پلی استایرن خالص می باشد.
  • جهت افزایش مقاومت حرارتی اغلب استایرن را با مقادیر کمی از مالئیک انیدرید کوپلیمر می¬کنند. کوپلیمر پلی (استایرن – مالئیک انیدرید) (PSMA) دارای Tg بالاتری نسبت به پلی استایرن خالص می باشد و مقاومت حرارتی بهتر و پایداری ابعادی بالایی دارد.

سه گرید مهم پلی استایرن

کاربرد و خواص پلی استایرن چیست؟

GPPS: پلی استایرن عمومی که به نام پلی استایرن شفاف نیز شناخته می شود، ترموپلاستیکی است که کاملا شفاف، سخت و نسبتا شکننده است و با هزینه ی پایین از منومر استایرن تولید می گردد. 
HIPS: پلی استایرن با مقاومت ضربه ای بالا معمولا شامل 5 تا 10 درصد لاستیک (بوتادین) است و برای قطعاتی که به مقاومت ضربه ای بالا نیاز دارند استفاده می شود. 
EPS: پلی استایرن انبساطی Expanded polystyrene)) نوعی پلیمر سفید رنگ است که به آن‌ یک عامل پف‌کننده (معمولا پنتان) اضافه شده ‌است؛ که در ایران با نام یونولیت شناخته می‌شود. این نوع پلی استایرن عایق حرارتی است و دارای مقاومت ضربه ای بالا و فرآیندپذیری خوبی می باشد

کاربردهای پلی استایرن

همانطور که در ابتدای مقدمه مقاله اشاره کردیم پلی استایرن جزو پرکاربرد ترین مواد اولیه به حساب می آید و علاوه بر استفاده از این ماده برای ساخت انواع محصولات پلاستیکی بصورت پایه اصلی متریال، از خواص پلی استایرن نیز برای موارد بسیار زیادی استفاده خواهد شد که در ادامه به تعداد محدودی از برجسته ترین آنها اشاره کردیم.

  • بسته بندی غذایی
  • محصولات و ظروف پلاستیکی یکبار مصرف
  • قطعات نوری، الکترونیکی/ الکتریکی
  • کاربرد های تجهیزات پزشکی (پیپت، پتری دیش و ظروف پزشکی)
  • اسباب بازی
  • CD
  • لوازم خانگی
  • عایق حرارتی

نظرات کاربران بدون دیدگاه