Полистирол – характеристики, свойства, область применения

Листовой полистирол (polystyrene) – одна из разновидностей термопластичных полимеров, образуемая путем полимеризации мономера стирола. Продукт относится к практичному и легкому пластику, используемому в строительстве, медицине, промышленной и сельскохозяйственной сфере. На сегодня он почти не имеет аналогов. Родственные ему материалы обладают более высокой ценой и худшими эксплуатационными характеристиками, поэтому изделия из полистирола еще долго будут востребованы на рынке.

Полистирол – характеристики, свойства, область применения

Что это за материал?

В основе материала лежит бесцветная жидкость винилбензол, которая после прохождения полимеризации преобразуется в твердое стеклоподобное вещество с высокой степенью пропускания света. Производство продукта осуществляется несколькими способами:

  • Эмульсионный – чтобы получить полистирол листовой, винилбензол подвергают реакции в водном растворе щелочи при температуре около 95 °C.
  • Суспензионный – стирол смешивают со стабилизаторами эмульсии и полимеризируют под давлением с плавным поднятием температуры до 130 °С.
  • Блочный – для производства применяют схемы полной либо неполной конверсии с поэтапной полимеризацией сначала при t до 100 °С, затем – до 220 °С.

В рамках производственного процесса происходит образование прозрачных гранул, которые перерабатывают в лист полистирола посредством литья или экструзионным методом. Получаемый продукт имеет малую плотность и может пропускать до 90 % солнечных лучей.

Виды материала

В зависимости от способа изготовления и структурных особенностей материал может быть общего назначения (ПС), ударопрочным (УПМ) и экструдированным (вспененным).

Общего назначения

Полистирол – характеристики, свойства, область применения

Обычный полистирол ГОСТ 20282-86 похож на акриловое стекло. Он отличается повышенной хрупкостью, но имеет хорошие диэлектрические свойства, устойчивость к кислотам и щелочам. Изготовление пластиковых гранул осуществляется блочным или суспензионным методом. В дальнейшем стеклоподобное вещество принято экструдировать в листовой материал следующих видов:

  • Гладкий плазгаль – светорассеивающий полистирол с небольшой прочностью и стойкостью к низким температурам (до -40 °C). Толщина листов составляет от 2 до 6 мм.
  • Рифленый плазгаль – листы толщиной 1,7–3 мм с тиснением, преломляющим потоки солнечного света. Наибольшее распространение он находит в светотехнической сфере и оформлении интерьера.

Ударопрочный

Данный тип материала производят путем полимеризации винилбензола с добавлением бутадиенового каучука. Ударопрочный полистирол характеризуется мягкоплавкостью, простотой в механической обработке и экологической чистотой. Степень его прочности зависит от объема добавляемого каучука. Так, содержание добавок в сверхударопрочном продукте составляет 10–15 %, а в материале средней прочности – не более 4,5 %.

В связи с каучуковой фазой полимер обладает низким уровнем светопропускания. Как правило, он представляет собой полистирол листовой черный глянцевый или матовые листы в различном цветовом исполнении. По твердости и диэлектрическим параметрам ударопрочный пластик имеет одинаковые значения с материалом общего назначения.

Экструдированный

Экструдированный ПС – это продукт с пористой закрытой структурой, которая значительно повышает его плотность. Изготовление термопласта осуществляется посредством нагревания гранул с пенообразованием и последующей экструзией в полистирол прозрачный листовой или рулонный. Сфера применения этого вида пластмассы охватывает теплоизоляцию фундаментов в гражданских и промышленных сооружениях, утепление полов, кровли, внутренних и наружных стен.

Полистирол – характеристики, свойства, область применения

Близкими к вспененному продукту являются пенопласт и пенополистирол. Однако рассматриваемый полимер имеет более высокую плотность, отличается хорошей степенью светопропускания (до 90 %) и стойкостью к агрессивной среде. Экструдированный материал полистирол можно использовать в местах с повышенным уровнем влажности, поскольку он влагоустойчив и невосприимчив к грибкам.

Технические характеристики

Во многих сферах хозяйствования полистирольные листы служат отличным заменителем стекла. Будучи эффективным светорассеивателем, они могут использоваться в изготовлении декоративной подсветки или для остекления парников и теплиц. Но прежде чем купить полистирол, характеристики и описание этого материала следует рассмотреть в первую очередь.

Физические и химические свойства

Многие свойства полимера зависят от его молекулярной массы, способа получения и других факторов. Чем выше низкомолекулярная фракция гранул, тем ниже температура размягчения и прочность полистирола. В целом полимер общего назначения имеет следующие характеристики:

  • плотность – 1,05 г/см³;
  • коэффициент преломления – 12,59;
  • стойкость на изгиб – 103 МПа;
  • теплопроводность – 0,16 Вт/м К;
  • стойкость на растяжение – 55 МПа;
  • устойчивость на удлинение – 3 %.

Габариты тех или иных разновидностей материала могут существенно различаться, поэтому выбирая полистирол, размер листа лучше уточнять у производителя. В частности, компания «Полигаль Восток» реализует гладкий плазгаль в Москве в размерах 2050х3050 мм, рифленый – 1200х1800 мм.

Пожароопасные свойства

Значение кислородного индекса ПС составляет 17–19 %, а это значит, что негорючесть – не самая сильная его сторона. Продукт является сгораемым материалом, не теряющим своих горючих качеств даже в составе железобетонного каркаса. Если при строительстве используется полистирол, характеристики и свойства листов часто привлекают внимание пожарных служб. Поэтому при реализации продукции производители придерживаются открытой позиции и уведомляют покупателей о повышенной пожарной опасности предлагаемого товара.

Вместе с тем, полимер не склонен к самовозгоранию. Его воспламенение может происходить только при контакте с открытым огнем, но при этом он способен выделять токсичные газы. Стоит отметить, что в последние годы многие производители стремятся улучшить пожаробезопасность материала и создают негорючий полистирол, используя в этих целях различные добавки (агенты антипирена) и дымопоглощающие компоненты.

Область применения

Благодаря прочностным и светопропускающим характеристикам материал находит обширное применение в быту и хозяйственной сфере:

  • Он не имеет запаха и безопасен для человеческого здоровья, поэтому может контактировать с продуктами питания. Полистирол матовый или глянец часто применяют для производства одноразовой посуды, изготовления упаковки, детских игрушек, канцелярских товаров.
  • В строительстве полимер востребован при теплоизоляции зданий, изготовлении потолочных панелей, различных звукопоглощающих компонентов. Нередко его используют для устройства оранжерей, отделки жилых помещений или создания предметов декора.
  • Отличные диэлектрические качества материала обусловили его распространение в светотехнической сфере. Полистирол черный применяют в производстве кабеля, антенн, конденсаторной пленки.
  • Из матовых разновидностей полимера изготавливают медицинский инструментарий – системы переливания крови, шприцы, чашки Петри.
  • Такой вид продукта, как полистирол опал светорассеивающий, распространен в интерьерной и наружной рекламе, изготовлении выставочного оборудования, витрин, электротехники.

Методы обработки

Если возникла необходимость обработать полистирол, свойства этого пластика необходимо изучить с особым вниманием. Несмотря на высокую прочность, при сгибании он может резко сломаться, поэтому при сверлении под листы подкладывают деревянный брусок. Разрезание материала производится ручным инструментом или дисковой пилой. Если разрезается полистирол, толщина которого менее 2 мм, можно использовать лобзик.

Для формовки листов применяют вакуумный способ или метод нагнетания воздуха под давлением. Если планируется создание специальных покрытий, изделия подвергают металлизации или оклеивают зеркальной пленкой. Также существует возможность нанесения на полистирол прозрачный красок или печати, что особенно актуально при изготовлении рекламных конструкций.

Преимущества

По своим свойствам и эксплуатационным параметрам материал успешно конкурирует со многими другими видами термопластов. Он обладает высокой химической стойкостью и не реагирует на контакт со спиртсодержащими веществами или разбавленными кислотами. Однако нужно учитывать, что на полистирол пластик не лучшим образом воздействуют технические масла и органические растворители.

Материал отличается простотой в обработке. Он легко поддается сверлению, фрезерованию, пилению и другим необходимым работам. Если необходимо склеить полистирол, вес 1м2 и небольшая толщина позволяют сделать это без особых усилий. Его можно соединять при помощи полимерных составов или сваривать некоторыми видами сварки (термосваркой, ультразвуком).

Среди других преимуществ отметим:

  • термопластичность, позволяющая создавать пластиковые изделия любых форм и размеров;
  • большой выбор цветовой гаммы – opal, черный, белый, зеленый и др. (если вы планируете купить полистирол, фото готовых конструкций помогут подобрать нужный оттенок);
  • устойчивость к влажности и биологическая безопасность;
  • повышенная износостойкость и способность сохранять свои эстетические характеристики долгие годы.

В завершение нужно отметить, что полистирольные листы – это недорогой материал, который обходится гораздо дешевле многих своих аналогов. Разнообразные цвета и размеры полистирола позволяют покупателям подобрать приемлемый вариант, обеспечив существенную экономию средств на производственных или строительных работах.