Вопрос 2: пс. Получение, свойства

ПС

получают полимеризацией мономерного стирола. Стирол может полимеризоваться как по радикальному, так и по ионному мех-мам. Полимер, получаемый полимеризацией по радик. мех-му, имеет атактическую структуру и является аморфным; полимер, получаемый ионно-координационной полим., в зависимости от типа кат-ра может быть аморфным или кристаллическим (изотактическим).

Аморфный ПС получают разными способами – в блоке (в массе), эмульсии, суспензии или растворе в присутствии инициаторов, или без них (путем термической полим.).

Изотактический ПС получают в присутствии стереоспецифич. кат-ров Циглера-Натта. В пр-се переработки при нагревании выше темп-ры плавления (около 250⁰С) изотактический ПС необратимо переходит в аморфное состояние, что ограничивает его применение.

В пром-сти полим. стирола осуществляют в блоке, эмульсии и суспензии. Полим. в р-ре не нашла широкого прим., т.к. получаемый п-р имеет сравнительно небольшую ММ и выделение его из р-ра представляет знач. трудности. К тому же р-р ПС (например, лак, клей) не может быть использован из-за низкой ударной прочности образующегося лакового покрытия, клеевого шва.

Наиболее перспективными пром. методами получения ПС являются:

1) блочная полим. стирола с неполной конверсией м-ра (непрерывный способ);

2) суспензионная полим. стирола (периодический способ);

3) блочно-суспензионная полим. стирола (периодический способ).

Блочная полим. стирола с полной конверсией м-ра практически утратила свое знач. в связи с малой интенсивностью пр-са и получением п-ра со св-вами, не отвечающими современным требованиям.

В последнее вр. все большее знач. приобретает суспензионная полим. стирола (периодический способ) в аппаратах большой ед. мощности (100м³ и более).

Эмульсионная полим. стирола (периодический способ) находит в пром. гораздо меньшее применение, чем блочная, суспензионная и блочно-суспензионная.

Эмульсионный ПС используется только для изготовления плиточных пенопластов конструкционного назнач., где требуется п-р с высокой ММ. Производство эмульсионного ПС включает трудоемкие стадии сушки тонкодисперсного п-ра и очистки большого количества сточных вод, загрязненных токсическим стиролом и др. в-вами. Необходимость предварительной грануляции тонкодисперсного эмульсионного ПС перед его переработкой также создает опр. технологич. трудности. Получаемый эмульсионный ПС им. худшие диэлектрические св-ва, чем ПС, синтезируемый блочным и суспензионным способами.

ПС представляет собой термопластичный твердый аморфный материал с высокими диэлектрич. показателями и плотностью 1050−1080 кг/м³. ММ промышленных марок ПС зависит от способа его получения и колеблется в пределах от 50000 до 300000. Исключение составляет эмульсионный ПС, ММ которого может быть знач. выше.

ПС хар-ся высокими диэлектрическими показателями, хим. стойкостью, водостойкостью и хорошими оптическими св-вами. Он прозрачен, растворяется в ароматич. и хлорированных УВ, простых и сл. эфирах. Однако ПС имеет низкую механич. прочность и невысокую теплостойкость.

ПС обладает высокой кислото- и щелочестойкостью, он стоек к неорганич. неокисляющим к-там (соляной, серной, плавиковой), а также к спиртам и солям. Однако ПС растворяется в тетрахлориде углерода, бензоле, нестоек к действию простых и сл. эфиров, ароматич., алифатич. и хлорированных УВ. Он довольно легко окисляется, сульфируется, галогенируется, нитруется.

Для улучшения св-в ПС его сополимеризуют с разл. виниловыми м-рам. Важное знач. им. привитые и блок-сополимеры стирола с каучуками, обладающие повышенной ударной вязкостью (ударопрочные ПС).

Большое влияние на св-ва ПС оказывает его полидисперсность, которая у блочного ПС довольно значительна. Для пром. марок ПС ММР соответствует 2−4. Присутствие низкомолекулярных фракций уменьшает разрушающее напряжение при растяжении, ударе, изгибе, а также снижает теплостойкость ПС. В связи с этим усовершенствования тех. пр-са получения блочного ПС направлены на снижение его полидисперсности.

В технике применяют ПС с показателем текучести расплава 2−30.

В присутствии кат-ров Циглера – Натта получается изотактический кристаллич. ПС, кот. отличается от аморфного повышенной темп-рой плавл. (230−240⁰С) и более высокими механич. показателями. Однако изотактический ПС трудно перерабатывается в изделия, поэтому он не производится в промышленном масштабе.

Для повышения прочности при производстве ПС пленок и нитей п-р подвергают ориентации. ПС пленки толщиной 10 -100 мкм, получаемые ориентацией в 2-х перпендик. направлениях, называются стирофлексом. Они отлич. большой прочностью и высокими диэлектрическими показателями.

Блочный ПС прозрачен, бесцветен, он пропускает 90% видимой части света. В УФ и ИК областях прозрачность ПС ниже. Высокий показатель преломления n²⁵_d=1,5−1,6 обусловливает применение блочного ПС для изготовления оптических стекол.

Недостатками ПС являются низкая теплостойкость и ударная прочность, склонность к старению. Теплостойкость ПС по Мартенсу не привышает 70−75⁰С. Эмульсионный ПС более теплостоек (на 5–10⁰С), чем блочный, вследствие его большей ММ и меньшей полидисперсности. Однако этого слишком мало, чтобы обеспечить его более широкое применение. Темп-ра стеклования ПС 80–82⁰С; темп-ра эксплуатации изделий из ПС не должна превышать 60⁰С (на 10–15⁰С ниже теплостойкости по Мартенсу). По сравнению с др. термопластами ПС обладает высокой поверхностной твердостью. При нагревании до 300 – 400⁰С ПС деполимеризуется с образованием м-ра.

ПС легко перерабатывается в изделия всеми способами, применяемыми для переработки термопластов. Основным методом его переработки в изделие является литье под давлением.

ПС широко используется в качестве электроизоляц. материала для высокочастотной техники, как конструкционный материал в промышленности строительных материалов для изготовления деталей, неработающих под большими механич. нагрузками (панели, облицовочные плитки, дверные ручки и др.), для изготовления оптич. стекол, изделий бытового назнач. (посуды, галантереи, игрушек, тары), для электроизоляц. и антикоррозионных целей (ПС лаки). Для производства изделий, контактирующих с пищевыми продуктами, используется гл. обр. суспензионный ПС. Для изготовления технических деталей и мн. изделий бытового назнач. используется блочный ПС.

Для улучшения св-в ПС, например повыш. теплостойкости, в него вводят минеральные наполнители: мраморную пыль, слюдяную и кварцевую муку, тальк и др., однако при этом снижаются диэлектрические показатели. Введение в ПС пластификаторов (трифенилфосфата, трикрезилфосфата) предотвращает растрескивание, но при содержании пластификатора более 2% заметно снижаются теплостойкость ПС и разрушающее напряжение при растяжении. Теплостойкость и механич. прочность ПС можно повысить путем армирования его стеклянным волокном.

Все большее развитие получает производство АБС-пластиков, представляющих собой сополимер стирола, акрилонитрила и бутадиена.