Полистирен: Разлика между версии

Изтрито е съдържание Добавено е съдържание
кор., форматиране: 6x тире-числа, 3 интервала, запетая (ползвайки Advisor)
Ред 5:
== История ==
Стиропорът е бил открит през 1839 г. от Едуард
Симон (Johann Eduard Simon), аптекар от Берлин. От стиракс, смолата на турското дърво Liquidambar orientalis, той дестилира маслообразно вещество, мономер, които той нарича стирол. Няколко дни по-късно, Саймън установява, че стиролът се е втвърдил, вероятно заради окисление, в желе, което той нарича стиролоксид („Styroloxyd“). През 1845 г. роденият в Ямайка химик Джон Бъдъл Блайт и
Саймън, аптекар от Берлин. От стиракс, смолата на турското дърво Liquidambar
немския химик Огъст Вилхелм вон Хофман показват, че същата трансформация на стирол протича и в отсъствието на кислород. Те наричат тяхното вещество метастирол (metastyrol). Анализ по-късно показа, че е химически идентичен с веществото на Едуард Саймън – Styroloxyd. През 1866 г. Марселин Бъртелот правилно описва формирането на метастирол/стиролоксид от стирол като процес на полимеризация.
orientalis, той дестилира маслообразно вещество, мономер, които той нарича
стирол. Няколко дни по-късно, Саймън установява, че стиролът се е втвърдил,
вероятно заради окисление, в желе, което той нарича стирол оксид
(„Styroloxyd“). През 1845 роденият в Ямайка химик Джон Бъдъл Блайт и
немският химик Огъст Вилхелм вон Хофман показват, че същата трансформация на
стирол протича и в отсъствието на кислород. Те наричат тяхното вещество
метастирол (metastyrol). Анализ по-късно показа, че е химически идентичен с
веществото на Едуард Саймън – Styroloxyd. През 1866 Марселин Бъртелот правилно описва
формирането на метастирол/сторолоксид от стирол като процес на полимеризация.
 
Около 80 години по-късно става ясно, че с нагряването на стирола започва верижна реакция, която произвежда макромолекули, отговарящо на тезата на германския органичен химик Херман Щаудингер (1881 – 1965). Това в крайна сметка води до названието на веществото – полистирол.
верижна реакция, която произвежда макромолекули, отговарящо на тезата на
германския органичен химик Херман Щаудингер (1881-1965). Това в крайна сметка
води до названието на веществото – полистирол.
 
Компанията „''IG Farben''“ започва производство на полистирол в Лудвигсхафен около 1931 г., надявайки се, че ще бъде подходящ заместител на лят цинк в много приложения.
Компанията „''IG
Farben''“ започва производство на полистирол в Лудвигсхафен, около 1931 г.,
надявайки се, че ще бъде подходящ заместител на лят цинк в много приложения.
 
Успехът бил постигнат, когато те разработили реакторния съд, който екструдирал полистирол чрез нагрята тръба и нож, произвеждащ полистирен във вид на пелети („мъниста“).
полистирол чрез нагрята тръба и нож, произвеждащ полистирен във вид на пелети.
 
Преди 1949 г. инженер-химикът Фриц СтасниЩастни (1908- – 1985), разработил предварително разширени полистиренни мъниста чрез включване на алифатни въглеводороди като пентан. Тези мъниста са суровина за леене на части или екструдиране на листове.
полистиренни мъниста чрез включване на алифатни въглеводороди като пентан. Тези мъниста са суровина за леене на части или екструдиране на листове.
 
[[BASF]] и СтасниЩастни кандидатствали за патент, който бил издаден през 1949 г. Процесът на формоване се демонстрира през 1952 г. в Дюселдорф. Продуктите били наречени стиропор (Styropor). Кристалната структура на изотактен полистирен била открита от Джулио Ната.
били наречени стиропор (Styropor). Кристалната структура на
изотактен полистирен била открита от Джулио Ната.
 
== Структура ==
В химическо отношение полистирен е дълга въглеводородна верига, където редуващи въглеродни центрове са прикрепени към фенилови групи (името, дадено на ароматния пръстен бензен). Химическа формула
В химически условия, полистирен е дълга
на полистирола е  , тя съдържа химични елементи и водород и въглерод.
въглеводородна верига, където редуващи въглеродни центрове са прикрепени към
фенилови групи (името, дадено на ароматния пръстен бензен). Химическа формула
на полистирола е  , тя съдържа химични елементи и водород и въглерод.
 
Свойствата на материала се определят от малък обсег на ван дер Ваалс-привличанияВаалсови сили между полимерни вериги.
Свойства
на материала се определят от малък обсег на ван дер Ваалс-привличания между полимерни вериги.
 
Тъй като молекулите са дълги въглеводородни вериги, които се състоят от хиляди атоми, общата притегателната сила между молекулите е голяма. При нагряване (или деформирани с бързи темпове, което се дължи на комбинация от вискоеластична и топлоизолационни свойства), веригите са в състояние да поемат по-голяма степен на конформация и се плъзгат един покрай друг. Тази междумолекулна слабост (в сравнение с високата вътрешномолекулна здравина поради въглеводородната структура) придава гъвкавост и еластичност. Способността на системата да се деформира лесно над неговата температура на встъкляване позволява полистиролът (и термопластичните полимери като цяло), да могат лесно да се размекнат и формоват при нагряване.
Тъй като молекулите са дълги въглеводородни вериги, които се състоят от хиляди
атоми, общата притегателната сила между молекулите е голяма. При нагряване (или деформирани с бързи темпове, което се дължи на
комбинация от вискоеластична и топлоизолационни свойства), веригите са в
състояние да поемат по-голяма степен на конформация
и се плъзгат един покрай друг. Тази междумолекулна слабост (в сравнение с високата вътрешномолекулна здравин поради въглеводородната структура) придава гъвкавост и
еластичност. Способността на системата да се деформира лесно над неговата
температура на встъкляване позволява полистиролът (и термопластичните полимери като
цяло), да могат лесно да се размекнат и формоват при нагряване.
 
Екструдираният полистирол е толкова силен, колкото
чист алуминий, но много по-гъвкав и много по-лек (1.05г,05 g/cm3cm³ срещу 2.70гр 70 g/cm3cm³ за алуминий).
алуминий).
 
== Полимеризация ==
Стиропорът се получава, когато стиренови мономери се свързват помежду си. В полимеризацията, пи връзката въглерод-въглерод (в групата на винилите) се разбива и нова въглерод-въглерод единична (Sigma)
се свързват помежду си. В полимеризацията, ПИ връзката въглерод-въглерод (в
групата на винилите) се разбива и нова въглерод-въглерод единична (Sigma)
връзка се формира, като се прилага друг стиренов мономер на веригата.
 
Новообразуваната сигма връзка е много по-силна, отколкото пи връзката, която бе разрушена, поради което е много трудно да се деполимеризира полистирол.
разрушена, поради което е много трудно да се деполимеризира полистирол.
 
Веригата на полистирена обикновено включва няколко хиляди мономера, давайки и молекулно тегло около 100 000 – 400 000. 
молекулно тегло около 100,000 – 400,000. 
 
3-D модеъл ще покаже, че всеки един от хиралните
Line 78 ⟶ 46:
произвежда в търговската мрежа.
 
'''''-Атактен полистирен:'''''
полистирен:'''''
 
Единствената търговски важна форма на полистирол е
Line 85 ⟶ 52:
на полимерната верига. Това случайно позициониране предотвратява втвърдяването
(кристализацията) на веригите. Пластмасата има температура на встъкляване от ~
90 °С. Полимеризацията започва със свободните радикали.
 
== Разграждане ==
Line 101 ⟶ 68:
 
== Биоразграждане ==
Метаногенните консорциуми са показали, че [[Биохимическо разлагане|разграждат]] стирен като единствен източник на въглерод. В този случай стирен разграден до редица органични междинни съединения и въглероден диоксид. Приемайки данните на въглеродния диоксид, като представяне на обема на стирен, които се разгражда напълно до газ, степента на разграждане на стирен варира от 0.,14 до 0.,4 a<sup>−1</sup>. Това е един порядък по-бързо от най-бързия темп на разграждане на полистирен, установяван някога.
 
== Производствени форми ==
Line 113 ⟶ 80:
експлозиви.
 
'''''-Листов или монолитен полистирол'''''
 
Полистиренът се използва за производство на
Line 121 ⟶ 88:
методи включват термоформоване (вакуумно формоване) и шприцоване.
 
Полистиренови петрита„петрита“ (чиниика[[блюдо на Петри]]) и други
лабораторни съдове като епруветки и микротарелки играят важна роля в биомедицинските
изследвания и науки. За тези цели, детайлите почти винаги се правят чрез
шприцоване, а често и се стерилизират след формоване, или чрез облъчване или
чрез третиране с етилен оксид. След-формовъчнатаСледформовъчната повърхностна модификацияя (обикновено
с плазми с високо съдържание на кислород), често се прави, за да се въведат
полярни групи. Голяма част от съвременните биомедицински изследвания разчитат
Line 131 ⟶ 98:
фармацевтичните изследвания.
 
'''''-Полистиренови пенопласти'''''
пенопласти'''''
 
Полистиреновите пенопласти са добри топлоизолатори
Line 138 ⟶ 104:
например в изолацията на бетонни форми и структурно изолирани панелни сгради. Сивите
полистиренови пенопласти, включващи графит имат висококачествени изолационни
свойства. Те се използват и за не-носещиненосещи тежестта декоративни стълбове на
архитектурни структури. Полистиреновите пенопласти също показват добри омекотяващи
свойства, поради което се използва широко в опаковането.
Line 147 ⟶ 113:
Този термин се използва често неофициално за други полистиренови продукти.
 
'''''-Пенополистирол'''''
 
Пенополистиролът (EPS) са твърди и здрави,
Line 164 ⟶ 130:
 
Типични стойности варират от 0,032 до 0,038 W/(m·K), в зависимост от
плътността. Стойността на 0.,038 W/(m·K) се получава при 15 кгkg/м3, докато
стойността на 0.,032 W/(m·K) се получава при 40 кгkg/m3m³, според информационния лист
на K-710 от StyroChem Финландия. Добавянето на пълнежи (графитни, алуминиеви, или
въглеродни) наскоро позволиха на топлопроводимостта на пенополистиролът да
достигне до около 0.,030- – 0.,034 (като най-ниската е 0.,029) и като такъв има сив/черен
цвят, който го отличава от стандартните пенополистироли. Няколко производители
са успели да произведат широка гама пенополистироли с повишена термоустойчивост
за използване във Великобритания и ЕС.
 
ICC-ES (Интернационален Съветсъвет Заза Оценяванеоценяване)
изисква пенополистирол плоскости, използвани в строителството на сгради да
отговарят на изискванията на ASTM C578. Едно от тези изисквания е, че индексът
Line 191 ⟶ 157:
 
Според
EPS-IA ICF организация, типичната плътност на пенополистиролът, използван за изолиране на бетонни форми е 1.,35 до 1.,80 PCF. Това е или тип II
или тип IX пенополистирен според ASTM C578. Пенополистиренови блокове или плочи, използвани в строителството често
се изрязват с помощта на горещи проводници.
 
'''''-Екструдиран пенополистирол'''''
пенополистирол'''''
 
Екструдиран пенополистирол (XPS) се състои от
затворени клетки, предлага подобрена грапавост на повърхността и по-висока
твърдост и намалява топлопроводимостта. Диапазонът на плътност е около 28- – 45 кгkg/м3.
 
Екструдиран полистиренов материал се използва също
Line 210 ⟶ 175:
средната стойност е около 0,035 W/(m·K).
 
'''''-Съполимери'''''
 
ЧистияЧистият полистирол е крехък, но достатъчно силен, че продукт със сравнително висока производителност може да се направи, като му
че продукт със сравнително висока производителност може да се направи, като му
се придадат някои от свойствата на разтегливите материали, като на полибутадиен
каучук. Тези два материали обикновено никога не могат да бъдат смесени, заради
Line 222 ⟶ 186:
получава удароустойчив полистирен (HIPS), често наричан „удароустойчива
пластмаса“. Едно търговско наименование за удароустойчив полистирен е
Bextrene. Общи приложения  включват
играчки и продуктови обвивки. HIPS е обикновено шприцована в производството. Обраборката
на полистирол в автоклав може да компресира и да се втвърди материала.
Line 235 ⟶ 199:
пептиден синтез.
 
'''''-Ориентиран
полистирен'''''
 
Line 249 ⟶ 213:
 
== Екологични проблеми ==
'''''-Производство''' ''
 
Полистиреновите пенопласти са произведени чрез
Line 257 ⟶ 221:
новопроизведените материали, но имат сравнително леко въздействие върху
околната среда. Екструдиран пенополистирол обикновено се прави с хидрофлуоровъглероди
(HFC-134a), които имат потенциал за глобално затопляне около 1000- – 1300 пъти
повече от този на въглеродния диоксид.
 
'''''-Био-неразградимБионеразградим'''''
 
Изхвърленият полистирен се биоразгражда в
продължение на стотици години и е устойчив на фотолиза.
 
'''''-Отпадъци'''''
 
'' ''Полистиреновата пяна е представлява голяма част от
Line 275 ⟶ 239:
птица или морско създание, ако погълне значителни количества.
 
'''''-Намаляване''' ''
 
Ограничаването на употребата на пенообразен
Line 284 ⟶ 248:
(CFC), който е бивш компонент на полостирена.
 
'''''-САЩ'''''
 
През 1987 г. Бъркли забрани хлорфлуорвъглеводородни
хранителни опаковки.
 
През 1988 г., Съфолк Каунти, Ню Йорк стана първата област в САЩ която
забранява използването на полистирен. Въпреки това, правни предизвикателства от
страна на Дружеството на пластмасовата промишленост, го сприраха да влезе в сила,
Line 303 ⟶ 267:
хранителни опаковки.
 
'''''-Извън САЩ''' ''
 
Китай забрани използването на разширен полистирол
в опаковки за готова храна и съдове около 1999 г. Въпреки това, спазването на
закона е било проблем и през 2013 г., производството на китайските пластмаси
активно лобира да се отмени забраната.
 
Line 315 ⟶ 279:
'' ''
 
'''''-Рециклиране''' ''
 
Като цяло, полистирена не е приет в програмите за събиране
Line 329 ⟶ 293:
икономически изгодно той да се събира. Въпреки това, ако отпадъчния материал
преминава през процес на първоначално уплътняване, материалът променя плътност
от обикновено 30кг30 kg/м3 до 330кг330 kg/м3 и се превръща в рециклируема стока с висока
стойност за производители на рециклирани пластмасови гранули. Рециклиран пенополистирол
може лесно да се добави към продукти като EPS изолационни листове и други EPS
Line 346 ⟶ 310:
с приблизително 80% рециклирани полистирени от 1993 г. насам.
 
'''''-Изгаряне'''''
 
Ако полистиренът се изгаря правилно при високи
температури (до 1000 °С) и обилно с въздух (около 14 m3/кгkg), получените химикали
са вода, въглероден диоксид, и евентуално малки количества на остатъчни
халогени съединения от забавители на горенето. Ако се прави само непълно
Line 355 ⟶ 319:
съединения. Според Американския Химически Съвет, когато полистирена се изгаря в
модерни съоръжения, крайният обем е 1% от началния обем; голямата част от
полистиренът се превръща във въглероден двуокисдиоксид, водна пара и топлина. Поради
голямото количество топлина което се отделя, тя понякога се използва като
източник на енергия за пара или електроенергия.
 
Когато полистиренът е изгорен при температури от
800- – 900 °C (типичните граници на модерна инсталация за изгаряне), горивните
продукти се състоят от сложна смес от полициклични ароматни въглеводороди (ПАВ)
от алкилбензоли. Над 90 различни съединения са идентифицирани в горивните води
Line 366 ⟶ 330:
 
== Безопасност ==
'''''-Здравеопазване'''''
 
На базата на научни изследвания в продължение на
Line 392 ⟶ 356:
 
Полистиренът е широко разпространен в опаковките за храна и напитки. Мономерът стирен (от който се прави полистирен) е подозиран за канцерогенен агент. Стирен обикновено се среща в такива ниски нива в
потребителските продукти, че рисковете са минимални. Полистиренът, който се използва за контакт с храна не може да съдържа повече от 1% (0.,5% за мазни храни) на стирен от теглото. Стирен -олигомери в полистиренови опаковки, използвани за опаковане на хранителни продукти, са открити да мигрират в храната. Друго японско проучване, проведено с див- вид мишки установи, че стирен тримера, които авторите откриват в готвените готови храни с полистиренови опаковки, могат да повишат нивата на хормона на щитовидната жлеза. Дали полистиренът може да бъде използван в микровълнова фурна е спорно. Някои опаковки могат безопасно да се използват в микровълнова фурна, ако са обозначени като такива. Някои източници предлагат да се избягват храни, съдържащи каротин (витамин А) или олио за готвене. Поради разширяващото се използване на полистирен, тези проблеми, свързани със здравето, остават актуални.
 
'''''Опасност от пожар'''''
 
Подобно на други органични съединения, полистиренът е запалим. Полистиренът е класифициран съгласно DIN4102DIN 4102 като „B3“ продукт, което означава, силно запалими или „лесно се възпламенява.“ В резултат на това, въпреки че той е ефективен изолатор при ниски температури, неговото използване е забранено във всички открити инсталации в строителството, ако материалът не огнеупорен. Той трябва да се крие зад гипсокартон, ламарина, или бетон. Случвало се е полистирен случайно да се запали и да причини огромни пожари и загуби, например на международното летище в Дюселдорф, тунела под Ламанша (където полистиренът беше вътре в мотрисата, която се запали), и Browns Ferry АЕЦ (където огън разруши огнеопорнитеогнеупорните материали и достигна полистиренът отдолу, който не е бил тестван и сертифициран съгласно  с окончателното му поставяне).
 
== Имена и търговски марки ==