Идентификационный код смолы для полистирола

В настоящее время большинство продуктов из полистирола не перерабатываются.Лом вспененного полистирола можно легко добавлять в такие продукты, как изоляционные листы из пенополистирола и другие материалы из пенополистирола для строительных применений. Обычно производители не могут получить достаточно лома из-за вышеупомянутых проблем со сбором. Когда он не используется для производства пенополистирола, отходы пенопласта можно превратить в вешалки для одежды, парковые скамейки, цветочные горшки, игрушки, линейки, корпуса степлеров, контейнеры для рассады, рамы для картин и архитектурные молдинги из переработанного полистирола. ^[28]

Вторичный пенополистирол также используется во многих операциях литья металлов.Растра изготавливается из пенополистирола в сочетании с цементом, который используется в качестве изоляционной добавки при строительстве бетонных фундаментов. Американские производители с 1993 года производят изолированные бетонные формы, примерно на 80% из переработанного пенополистирола. Однако переработка полистирола не является замкнутым циклом, производя больше полистирола; стаканчики из полистирола и другие упаковочные материалы вместо этого обычно используются в качестве наполнителей для других пластиков или других предметов, которые сами по себе не могут быть переработаны и выбрасываются. ^{[ ссылка необходима ]}

Сжигание[]

При правильном сжигании полистирола при высоких температурах единственными образующимися химическими веществами являются вода, двуокись углерода, некоторые летучие соединения и сажа. ^[29] По данным Американского химического совета, при сжигании полистирола на современных установках конечный объем составляет 1% от начального объема; большая часть полистирола превращается в углекислый газ, водяной пар и тепло. Из-за количества выделяемого тепла он иногда используется в качестве источника энергии для производства пара или электроэнергии. ^[30]

При сжигании полистирола при температурах 800-900 °С (типичный диапазон современной мусоросжигательной установки) продукты сгорания состояли из «сложной смеси полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) от алкилбензолов до бензо[ghi]перилен. Более 90 различных соединений были идентифицированы в продуктах сгорания полистирола». ^[31]

При сгорании без достаточного количества кислорода или при более низких температурах (например, в костре или домашнем очаге) полистирол может образовывать полициклические ароматические углеводороды, сажу и монооксид углерода, а также мономеры стирола. ^{[29] [32]}

Захоронение[]

Стаканы из пенопласта и другие изделия из полистирола можно безопасно закапывать на свалки, так как он так же прочен, как бетон или кирпич. Для защиты воздуха и подземных вод не требуется полиэтиленовая пленка.

Уменьшение []

Предпринимаются определенные усилия по поиску альтернатив пенополистиролу, особенно в ресторанах. Ограничение использования упаковки для пищевых продуктов из вспененного полистирола на вынос является приоритетом многих организаций, занимающихся защитой твердых отходов.Однако Группа Plastics Foodservice Packaging Group возражает, что в США полистирол составляет менее 1% по весу выбрасываемых твердых отходов. Кампания по достижению первого запрета пенополистирола в производстве продуктов питания и напитков в Канаде была начата в Торонто в январе 2007 года местной некоммерческой организацией NaturoPack. ^[33] . Портленд, штат Орегон, и Сан-Франциско входят примерно в сотню городов США, в которых в настоящее время действует своего рода запрет на использование пенополистирола в ресторанах.Например, в 2007 году рестораны в Окленде, штат Калифорния, были обязаны перейти на одноразовые контейнеры для пищевых продуктов, которые будут разлагаться при биологическом разложении, если их добавить в пищевой компост. ^[34]

Хотя полистирол может быть переработан на предприятиях по переработке, большая часть полистирола не перерабатывается. По оценкам Агентства по охране окружающей среды США (EPA), ежегодно выбрасывается 25 миллиардов полистироловых стаканчиков. Поскольку полистирол разлагается очень медленно — более 500 лет на одну чашку — Агентство по охране окружающей среды считает это серьезной экологической проблемой.Несколько экологических лидеров, от Министерства окружающей среды Нидерландов до Зеленой команды Starbucks, советуют людям уменьшить свое воздействие на окружающую среду, используя многоразовые кофейные чашки. ^[35]

Отделка[]

В США правила охраны окружающей среды запрещают использование растворителей для полистирола (которые в любом случае растворяют полистирол и подавляют пенообразование большинства пенопластов). ^{[ необходима ссылка ]}

Некоторые приемлемые отделочные материалы

• Краска на водной основе (художники создавали картины на полистироле гуашью) ^{[ необходима ссылка ]}
• Раствор или акрилово-цементная штукатурка, часто используемые в строительной отрасли в качестве стойкого к атмосферным воздействиям верхнего покрытия, которое полностью скрывает пену после отделки объектов. ^{[ ссылка необходима ]}
• Хлопковая вата или другие ткани, используемые вместе со степлером. ^{[ ссылка необходима ]}

Опасность для здоровья и пожара[]

Высказывались опасения по поводу следовых количеств химикатов для производства полистирола в конечном пластиковом изделии, большинство из которых токсичны, если их не удалить. Например, бензол, который используется для производства этилбензола для стирола, является известным канцерогеном. Кроме того, неполимеризованный стирол может представлять опасность для здоровья.

Однако,

На основании научных испытаний, проведенных в течение пяти десятилетий, государственные органы безопасности определили, что полистирол безопасен для использования в продуктах общественного питания. Например, полистирол соответствует строгим стандартам Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США и Европейской комиссии/Европейского управления по безопасности пищевых продуктов для использования в упаковке для хранения и подачи пищевых продуктов. Департамент гигиены пищевых продуктов и окружающей среды Гонконга недавно рассмотрел безопасность подачи различных продуктов питания в продуктах общественного питания из полистирола и пришел к такому же выводу, что и Управление США.С. FDA. ^[36]

и с 1999 по 2002 год всесторонний обзор потенциальных рисков для здоровья, связанных с воздействием стирола, был проведен международной экспертной группой из 12 членов, выбранной Гарвардским центром оценки рисков. Ученые обладали знаниями в области токсикологии, эпидемиологии, медицины, анализа рисков, фармакокинетики и оценки воздействия.

Исследование, проведенное в Гарварде, показало, что стирол естественным образом присутствует в таких продуктах, как клубника, говядина и специи, и естественным образом вырабатывается при переработке таких продуктов, как вино и сыр.В исследовании также были рассмотрены все опубликованные данные о количестве стирола, попадающего в рацион из-за миграции пищевых упаковок и одноразовых предметов, контактирующих с пищевыми продуктами, и сделан вывод, что у широкой общественности нет причин для беспокойства в связи с воздействием стирола из пищевых продуктов или стирольных материалов. используется в приложениях, контактирующих с пищевыми продуктами, таких как упаковка из полистирола и контейнеры для пищевых продуктов. ^[37]

ЛД ₅₀ стирола составляет 3 ммоль/кг, как определено в Реестре данных о цитотоксичности (ZEBET) 7.1, Национальный институт здоровья, Берлин, Германия.

Конечно, исследования полистироловых контейнеров, используемых для упаковки пищевых продуктов, показывают, что олигомеры стирола мигрируют в пищу. ^[38] . Например, одно японское исследование, проведенное на мышах дикого типа и AhR-null, показало, что тример стирола, который авторы обнаружили в приготовленных полистироловых контейнерах, упакованных в продукты быстрого приготовления, может повышать уровень гормонов щитовидной железы. ^[39]

Полистирол классифицируется в соответствии с DIN4102 как продукт «B3», что означает легковоспламеняющийся или «легковоспламеняющийся».Следовательно, хотя он является эффективным изолятором при низких температурах, его использование запрещено в любых открытых установках в строительстве, если материал не является огнестойким, например, с гексабромциклододеканом. Он должен быть скрыт за гипсокартоном, листовым металлом или бетоном. Вспененный Полистирольные пластиковые материалы случайно воспламенились и вызвали огромные пожары и убытки, например, в международном аэропорту Дюссельдорфа, в туннеле под Ла-Маншем (где полистирол был внутри загоревшегося железнодорожного вагона) и на атомной электростанции Браунс-Ферри (где огонь прорвал пожар антипирена и добрался до вспененного пластика под ним, внутри противопожарной перегородки, которая не была испытана и сертифицирована в соответствии с окончательной установкой).

Помимо пожароопасности полистирол может растворяться веществами, содержащими ацетон (такими как большинство аэрозольных красок) и цианоакрилатными клеями.

См. также[]

• Биопластик
• Изоляционные бетонные формы
• Геопена
• Структурная теплоизоляционная панель
• Пенополистирол

Каталожные номера[]

1. ↑ Bandyopadhyay, Abhijit; Чандра Басак, Г. (2007). «Исследования фотокаталитической деградации полистирола». Материаловедение и технологии 23 (3): 307–317. дои: 10.1179/174328407X158640.
2. ↑ История пластмасс
3. ↑ Г. Натта, П. Коррадини, И. В. Басси (1960). «Кристаллическая структура изотактического полистирола». Иль Нуово Чименто 15 : 68–82. дои: 10.1007/BF02731861.
4. ↑ ^{4.0 4.1} К. Гудье (22 июня 1961 г.). «Изготовление и использование вспененного пластика». New Scientist 240 : 706.http://books.google.com/books?id=d_XOKdeyXrYC&pg=PA706.
5. ↑ Карта химической безопасности Международной организации труда для полистирола
6. ↑ А.К. ван дер Вегт и Л.Э. Говарт, Polymeren, van keten tot kunstof, ISBN 90-407-2388-5
7. ↑ Дорудиани С., Корчот М.Т. (2004). «Композиты из вспененного древесного волокна и полистирола: взаимосвязь между обработкой, структурой и механическими свойствами». Журнал термопластичных композитных материалов 17 : 13–30. дои: 10.1177/08704035405.
8. ↑ Дорудиани, Саид; Чаффи, Чарльз Э .; Корчот, Марк Т. (2002). «Сорбция и диффузия углекислого газа в древесно-волокнистых / полистирольных композитах». Journal of Polymer Science Part B: Polymer Physics 40 : 723. doi:10.1002/polb.10129.
9. ↑ Михай, М.; Юно, Массачусетс; Фавис, Б. Д. (2007). «Вспенивание смесей полистирола и термопластичного крахмала». Journal of Cellular Plastics 43 : 215. doi: 10.1177/0021955X07076532.
10. ↑ Напалм
11. ↑ Джед Нортон. «Синяя пена, розовая пена и пенопласт». Мастерская Антеноцити. http://www.barrule.com/workshop/images/info/foams/index.htm. Проверено 29 января 2008 г. .
12. ↑ Вспенивающийся полистирол , База данных Insight от Ceresana Research
13. ↑ Bandyopadhyay, Abhijit; Чандра Басак, Г. (2007). «Исследования фотокаталитической деградации полистирола». Материаловедение и технологии 23 (3): 307–317. дои: 10. 1179/174328407X158640.
14. ↑ Уильям Ратье и Каллен Мерфи (1989). Мусор! Археология мусора .
15. ↑ http://www.sciencedaily.com/releases/2009/08/0

    234651.htm

16. ↑ Барри, Кэролайн. «Пластик разрушается в океане, в конце концов, и быстро». National Geographic, 20 августа 2009 г.:
17. ↑ Ученые раскрывают новую угрозу океану из пластика, The Independent, 20 августа 2009 г.
18. ↑ Международное агентство по изучению рака (IARC) «Стирол, вероятно, канцерогенен для человека.Группа 2А», «Монографии, классификации МАИР», 1994 г.
19. ↑ Информационный бюллетень по стиролу
20. ↑ Денис Х. Джеймс Уильям М. Кастор (2005). «Стирол». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Wiley-ВЧ.
21. ↑ Третий оценочный доклад МГЭИК, Изменение климата, 2001 г.: Рабочая группа I: Научная основа. Раздел 6.12.2 Прямые ПГП.
22. ↑ Часто задаваемые вопросы о полистироле (PS), Американский химический совет
23. ↑ График поэтапного отказа от ГХФУ, US EPA
24. ↑ Информация EPA о ГБЦД
25. ↑ BioFoam® Synbra Group
26. ↑ Шин, Л. (2009). Использование грибов для замены пенополистирола. Нью-Йорк Таймс .
27. ↑ Evocative Designs LLC, Ecocradle
28. ↑ Переработка полистирола. Совет по упаковке полистирола. Проверено 06 марта 2009 г.
29. ↑ ^{29.0 29.1} Пенополистирол Опасность возгорания
30. ↑ «Легкость утилизации». http://www.americanchemistry.com/s_plastics/sec_pfpg.asp?CID=1434&did=5226. Проверено 25 июня 2009 г. .
31. ↑ Хоули-Феддер, Р.А.; Парсонс, М.Л. и Карасек Ф.В. (1984). «Продукты, полученные при сжигании полимеров в условиях, имитирующих мусоросжигательный завод II. Полистирол». Продукты, полученные при сжигании полимеров в условиях, имитирующих мусоросжигательный завод, II Полистирол 315 ​​ : 201. doi:10.1016/S0021-9673(01)-X. http://www.ejnet.org/plastics/polystyrene/disposal.html.
32. ↑ Горящий пенополистирол
33. ↑ Страница кампании Naturopack
34. ↑ Хэдиш, Синди. «Пища для размышлений: 100 городов США вводят запреты. Gazette, The (Cedar Rapids, IA) 2 апреля 2008 г.
35. ↑ Динин, Шона (ноябрь — декабрь 2005 г.). «Поколение одноразовых: 25 миллиардов пенопластовых стаканчиков в год». Электронный экологический журнал. http://www.emagazine.com/view/?2933.
36. ↑ Вопросы и ответы о безопасности изделий из полистирола для общественного питания
37. ↑ Коэн, Джошуа Т.; Карлсон, Гэри; Чарнли, Гейл; Коггон, Дэвид; Делзелл, Элизабет; Грэм, Джон Д.; Грейм, Гельмут; Кревски, Даниэль и др. . (2002). «Всесторонняя оценка потенциальных рисков для здоровья, связанных с воздействием стирола на рабочем месте и в окружающей среде». Journal of Toxicology and Environmental Health Part B: Critical Reviews 5 : 1. doi:10.1080/10937400252972162.
38. ↑ Сакамато Х., Мацузава А., Ито Р., Тохяма Й. (2000). «Количественный анализ димера и тримеров стирола, мигрировавших из одноразовых коробок для завтрака». J Food Hyg Soc Япония 41 : 200–205. дои: 10.3358/шокуэйси. 41.200. http://sciencelinks.jp/j-east/article/200016/000020001600A0689499.php.
39. ↑ Янагиба, Юки и др. (2008 г.). «Тример стирола может повышать уровень гормонов щитовидной железы за счет подавления гена-мишени UDP-глюкуронозилтрансферазы рецептора арильных углеводородов (AhR)» (бесплатный текст). Environmental Health Perspectives 116 (6): 740–745. doi: 10.1289/ehp.10724. PMID 18560529. PMC 2430229. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2430229/.

Внешние ссылки[]

Plastics Foodservice Packaging Group (PFPG) Американского химического совета

Часто задаваемые вопросы — Изоляционный блок BuildBlock

Пенополистирол (EPS) Факты

 Что такое полистирол?

Каждый день мы взаимодействуем и извлекаем выгоду из продуктов, изготовленных из полистирола, включая теплоизоляцию для применения в строительстве и амортизирующую упаковку для промышленного и потребительского применения.

Существует два распространенных типа пенополистирола: экструдированный полистирол (широко известный под торговой маркой Dow Styrofoam®) и пенополистирол (EPS). Обычная кофейная чашка — прекрасный пример пенополистирола. Это тот же материал, который вы найдете, когда распаковываете новый телевизор, стереосистему, компьютер или другой хрупкий потребительский товар.

Пенополистирол (EPS) и экструдированный полистирол широко используются в качестве теплоизоляции в промышленном, коммерческом и жилом строительстве.

Что такое пенополистирол (EPS)?

(EPS) представляет собой термопластичный, легкий, жесткий пенопласт с закрытыми порами. Низкая теплопроводность, высокая прочность на сжатие и превосходные амортизирующие свойства пенополистирола делают его идеальным материалом для тех областей применения, для которых он используется.

Пенополистирол производится с использованием пенообразователей, которые образуют пузыри и расширяют пенопласт. В пенополистироле это обычно углеводороды, такие как пентан, которые могут представлять опасность воспламенения при производстве или хранении вновь изготовленного материала, но оказывают относительно мягкое воздействие на окружающую среду.

 Что такое экструдированный полистирол (XPS)?

Экструдированный полистирол обычно изготавливается из гидрофторуглеродов (ГФУ-134а), потенциал глобального потепления которых примерно в 1000–1300 раз выше, чем у двуокиси углерода.

 Содержит ли изоляция EPS Foam хлорфторуглероды (CFC) или HCFC?

Нет. Продукты из пенополистирола никогда не производились с использованием фреонов. Вспенивающим агентом для материала EPS является пентан, который может представлять опасность воспламенения при производстве или хранении нового материала, но оказывает относительно мягкое воздействие на окружающую среду.

 Являются ли пенополистирол (EPS) и экструдированный полистирол (XPS) одним и тем же?

Нет. Для экструдированного полистирола (часто такого цвета, как розовый, синий или зеленый) используется другой вспенивающий агент и другой производственный процесс. Системы изоляции EPS значительно снижают потребление энергии и связанное с ней загрязнение окружающей среды.

 Выделяет ли пенополистирол токсичные выбросы при сжигании?

. Химический состав пенополистирола состоит из углерода и водорода. При полном сгорании он выделяет водяной пар, углекислый газ и следы золы — так же, как и бумага.Также требуется много тепла, чтобы сжечь пенополистирол. В обычных ситуациях он просто тает.

 Считается ли EPS токсичным? Содержит ли он формальдегид?

Простой химический состав пенополистирола — это углерод, водород и кислород — элементы, содержащиеся в древесине и других органических материалах. Изделия из пенополистирола НЕ содержат формальдегид.

В качестве изоляции можно использовать как пенополистирол, так и экструдированный пенополистирол, и из пенопласта обоих типов выделяется некоторое количество газа. В пенополистироле этим газом является воздух, поскольку пенополистирол производится из пара.В XPS этим газом в основном является тетрафторэтан, опасный хлорфторуглерод, который также используется в качестве хладагента. (http://en.wikipedia.org/wiki/Полистирол)

 Подходит ли пенополистирол для вторичной переработки?

Да. Многие производители перерабатывают свои отходы и повторно используют все материалы или превращают их в другие продукты. Альянс EPS Industry Alliance тесно сотрудничает с производителями пластмасс для разработки методов и технологий переработки, которые были бы одновременно эффективными и экономичными. Цель производителей — отсутствие EPS на свалках.

Биоразлагается ли пенополистирол?

Хотя пенополистирол не подвергается биологическому разложению, он безвреден для окружающей среды и представляет собой стабильный наполнитель, аналогичный земле, камню или бетону. Наша цель — ограничить отходы строительных материалов, поэтому 1-дюймовый повторяющийся узор BuildBlock так важен. Это означает, что вам никогда не придется отрезать более 1 дюйма пены, чтобы сохранить соединения. Большинство других МКФ используют гораздо более крупный шаблон и имеют большее количество отходов.

Каковы преимущества теплоизоляции EPS?

— один из самых долговечных, экономичных и эффективных строительных материалов на рынке.Пригодный для вторичной переработки и нетоксичный, он может обеспечить энергоэффективность наших домов и предприятий на протяжении веков.

Как насчет полиуретана?

Полиуретан представляет собой полимер, состоящий из цепочки органических звеньев, соединенных карбаматными (уретановыми) звеньями. Полиуретановый полимер является горючим твердым веществом и может воспламениться при контакте с открытым пламенем. При разложении в результате пожара могут образовываться в основном монооксид углерода, следовые количества оксидов азота и цианистый водород.

Где я могу найти объективную информацию?

Информация для этого документа поступила из нескольких источников.Мы всегда рекомендуем потребителям провести собственное исследование и решить для себя.

Проконсультированные источники:

http://www.epsindustry.org
http://en.wikipedia.org/wiki/Полистирол
http://en.wikipedia.org/wiki/HFC-134a
http://en.wikipedia.org /wiki/Пенопласт
http://www.fhwa.dot.gov
http://www.osha.gov
http://en.wikipedia.org/wiki/Полиуретан
http://epa.gov

Полистирол — Википедия, свободная энциклопедия

Из Википедии, свободной энциклопедии

Полистирол IPA : /ˌpɒliˈstaɪriːn/ (IUPAC Поли(1-фенилэтан-1,2-диил) ), иногда сокращенно PS , представляет собой ароматический полимер, изготовленный из жидкого ароматического мономера стирола, промышленно производится из нефти в химической промышленности. Полистирол является одним из наиболее широко используемых видов пластика.

Полистирол представляет собой термопластичное вещество, обычно находящееся в твердом состоянии при комнатной температуре, но плавящееся при нагревании (для формования или экструзии) и снова затвердевающее при охлаждении. Чистый твердый полистирол представляет собой бесцветный твердый пластик с ограниченной гибкостью. Его можно отливать в формы с мелкими деталями. Полистирол может быть прозрачным или окрашиваться в разные цвета.

Твердый полистирол используется, например, в одноразовых столовых приборах, пластиковых моделях, футлярах для компакт-дисков и DVD-дисков и корпусах детекторов дыма.Изделия из вспененного полистирола почти повсеместно распространены, например, упаковочные материалы, изоляция и пенопластовые стаканчики для напитков.

Полистирол может быть переработан и имеет цифру «6» в качестве символа переработки. Непереработанный полистирол, который не подвергается биологическому разложению, часто встречается в изобилии на открытом воздухе, особенно вдоль берегов и водных путей, и является формой загрязнения.

[править] История

Полистирол был открыт в 1839 году Эдуардом Симоном, ^[1] , аптекарем в Берлине.Из стиракса, смолы турецкого дерева сладкой камеди (Liquidambar orientalis ), он выделил маслянистое вещество, мономер, который назвал стиролом. Несколько дней спустя Саймон обнаружил, что стирол загустел, предположительно в результате окисления, и превратился в желе, которое он назвал оксидом стирола («стиролоксид»). К 1845 году английский химик Джон Блит и немецкий химик Август Вильгельм фон Хофманн показали, что такое же превращение стирола происходит в отсутствие кислорода. Они назвали свое вещество метастиролом.Позже анализ показал, что он химически идентичен Styroloxyd. В 1866 году Марселин Бертело правильно определил образование метастирола из стирола как процесс полимеризации. Прошло около 80 лет, прежде чем стало понятно, что нагревание стирола запускает цепную реакцию, в результате которой образуются макромолекулы, согласно тезису немецкого химика-органика Германа Штаудингера (1881–1965). Это в конечном итоге привело к тому, что вещество получило свое нынешнее название полистирол.

Компания IG Farben начала производство полистирола в Людвигсхафене, Германия, примерно в 1931 году, надеясь, что он станет подходящей заменой цинкового литья во многих областях применения.Успех был достигнут, когда они разработали реактор, который экструдировал полистирол через нагретую трубу и резак, производя полистирол в форме гранул.

В 1959 году компания Koppers в Питтсбурге, штат Пенсильвания, разработала вспененный полистирол (EPS). ^{[ ссылка необходима ]}

[править] Структура и свойства

Химический состав полистирола представляет собой длинноцепочечный углеводород, в котором каждый второй углерод связан с фенильной группой (название, данное ароматическому кольцу бензола, когда оно связано со сложными углеродными заместителями).Химическая формула полистирола: (C ₈ H ₈ ) _n ; он содержит химические элементы углерод и водород. Поскольку это ароматический углеводород, он горит оранжево-желтым пламенем с выделением сажи, в отличие от неароматических углеводородных полимеров, таких как полиэтилен, которые горят светло-желтым пламенем (часто с синим оттенком) и не содержат сажи. Полное окисление полистирола дает только углекислый газ и водяной пар.

Трехмерная модель показала бы, что каждый из атомов углерода хиральной основной цепи лежит в центре тетраэдра, а его 4 связи направлены к вершинам.Скажем, связи -C-C- повернуты так, что основная цепь полностью лежит в плоскости диаграммы. Из этой плоской схемы не видно, какие из фенильных (бензольных) групп наклонены к нам от плоскости диаграммы, а какие — от нее. Изомер, в котором все они находятся на одной стороне, называется изотактическим полистиролом , который не производится в промышленных масштабах.

Обычный атактический полистирол имеет эти большие фенильные группы, случайно распределенные по обеим сторонам цепи.Это случайное расположение предотвращает выравнивание цепей с достаточной регулярностью для достижения какой-либо кристалличности, поэтому пластик не имеет температуры плавления, T _m . Но полимеризация, катализируемая металлоценом, может производить упорядоченный синдиотактический полистирол с чередующимися фенильными группами. Эта форма является высококристаллической с T _m при 270 °C.

Экструдированный полистирол примерно так же прочен, как нелегированный алюминий, но намного более гибкий и намного легче (1.05 г/см3 против 2,70 г/см3 для алюминия).

[править] Формы выпуска

Полистирол обычно производится в трех формах: экструдированный полистирол, пенополистирол и экструдированный пенополистирол, каждая из которых имеет множество применений. Выпускаются также сополимеры полистирола; они содержат один или несколько других мономеров в дополнение к стиролу. В последние годы также производятся композиты пенополистирола с целлюлозой ^{[5] [6]} и крахмалом ^[7] .

Изоляция из экструдированного пенополистирола продается под торговой маркой Styrofoam компанией Dow Chemical. Этот термин часто неофициально используется для других продуктов из вспененного полистирола.

Полистирол используется в некоторых взрывчатых веществах на полимерной связке:

Он также является компонентом напалма ^[8] и компонентом большинства конструкций водородных бомб ^{[ ]} .

[править] Экструдированный полистирол

Экструдированный полистирол (ПС) экономичен и используется для производства комплектов для сборки пластиковых моделей, пластиковых столовых приборов, футляров для компакт-дисков, корпусов детекторов дыма, рамок номерных знаков и многих других предметов, где требуется достаточно жесткий и экономичный пластик. Методы производства включают штамповку и литье под давлением.

Чашки Петри из полистирола и другие лабораторные контейнеры, такие как пробирки и микропланшеты, играют важную роль в биомедицинских исследованиях и науке. Для этих целей изделия почти всегда изготавливают методом литья под давлением и часто стерилизуют после формования либо облучением, либо обработкой оксидом этилена. Модификация поверхности после пресс-формы, обычно с помощью обогащенной кислородом плазмы, часто проводится для введения полярных групп. Большая часть современных биомедицинских исследований основана на использовании таких продуктов; поэтому они играют решающую роль в фармацевтических исследованиях. ^[9]

[править] Пены

Пенополистирольные пенопласты являются хорошими теплоизоляторами и поэтому часто используются в качестве строительных изоляционных материалов, например, в конструкционных теплоизоляционных панельных строительных системах. Они также используются для ненесущих архитектурных конструкций (например, декоративных колонн).

[править] Пенополистирол

Пенополистирол (EPS) обычно белого цвета и изготавливается из шариков пенополистирола. Знакомые области применения включают упаковку «арахиса» и формованный упаковочный материал для амортизации хрупких предметов внутри коробок.Обычно он упаковывается в виде жестких панелей (размер 4 на 8 или 2 на 8 квадратных футов в США), которые также известны как «бортовая доска». Удельное тепловое сопротивление обычно составляет около 28 м·К/Вт (или R-4 на дюйм в американских единицах измерения). Некоторые пенополистирольные плиты имеют показатель распространения пламени менее 25 и индекс образования дыма менее 450, что означает, что их можно использовать без противопожарного барьера (но требуется 15-минутный тепловой барьер) в соответствии со строительными нормами США. Все более широкое применение пенополистирола в строительстве получают изоляционные бетонные формы.

[править] Пенополистирол экструдированный

Экструдированный пенополистирол (XPS) имеет воздушные включения, что придает ему умеренную гибкость, низкую плотность и низкую теплопроводность. XPS иногда называют сокращенно «EPS» — не путать с пенополистиролом.

Материал из экструдированного полистирола также используется в ремеслах и модельном деле, особенно в архитектурных моделях. Вспененный между двумя листами бумаги, он представляет собой более однородную замену гофрированному картону. Удельное тепловое сопротивление обычно составляет около 35 м·Кельвин/Вт (или R-5 на дюйм в американских единицах измерения).

Торговые названия для XPS включают «Styrofoam» и «Foamcore». («Пенополистирол» часто также используется как общее название для всех пенополистирола.)

[править] Сополимеры

Чистый полистирол хрупок, но достаточно тверд, чтобы можно было изготовить довольно высокопроизводительный продукт, придав ему некоторые свойства более эластичного материала, такого как полибутадиеновый каучук. Два таких материала обычно никогда нельзя смешивать из-за усиленного влияния межмолекулярных сил на нерастворимость полимера (см. переработку пластика), но если полибутадиен добавляется во время полимеризации, он может химически связываться с полистиролом, образуя привитой сополимер, который помогает интегрироваться. нормальный полибутадиен в конечную смесь, в результате чего получается ударопрочный полистирол или HIPS , который в рекламе часто называют «ударопрочным пластиком».Одним из коммерческих названий HIPS является Bextrene. Общие области применения HIPS включают игрушки и оболочки продуктов. HIPS обычно изготавливается методом литья под давлением. Автоклавирование полистирола может сжать и затвердеть материал.

Некоторые другие сополимеры также используются со стиролом. Акрилонитрил-бутадиен-стирол или АБС-пластик похож на HIPS: сополимер крилонитрила a и тирол s , усиленный поли b утадиеном. Большинство корпусов электроники сделаны из полистирола этой формы, как и многие канализационные трубы.Трубы из АБС-пластика со временем могут стать хрупкими. САН – это сополимер стирола с акрилонитрилом, а СМА – с малеиновым ангидридом. Стирол можно сополимеризовать с другими мономерами; например, дивинилбензол для сшивания полистирольных цепей.

[править] Утилизация и вопросы охраны окружающей среды

Полистирол нелегко перерабатывать из-за его легкого веса (особенно если он вспененный) и низкой стоимости отходов. Как правило, это не допускается в программах утилизации отходов на обочине.Однако в Германии полистирол собирают в соответствии с законом об упаковке (Verpackungsverordnung), который требует, чтобы производители брали на себя ответственность за переработку или утилизацию любого упаковочного материала, который они продают.

С другой стороны, были достигнуты большие успехи в переработке пенополистирола на промышленном уровне. Разработано множество различных методов уплотнения. Это увеличение плотности, обычно превышающее 15#/куб. фут, делает чистый полистирол хорошим источником прибыли в операциях по переработке. ^{[ необходима ссылка ]} Некоторые производители промышленного полистирола принимают пенополистирол для вторичной переработки. Например, у Dart Container Corporation в Мейсоне, штат Мичиган, есть текущая операция по вторичной переработке отходов, а также операция по переработке промышленного лома EPS.

[править] Воздействие на окружающую среду

Выброшенный полистирол не подвергается биологическому разложению и устойчив к фотолизу ^[10] . Поскольку вспененные виды не только плавают на воде, но и дуют на ветру, их часто много на открытом воздухе, особенно вдоль берегов и водных путей.По данным Калифорнийской прибрежной комиссии, в настоящее время он является основным компонентом морского мусора. Пластик также может быть вредным для диких животных, если они проглотят его. ^{[ ссылка необходима ]}

Пенополистирол производится с использованием пенообразователей, которые образуют пузыри и расширяют пенопласт. В пенополистироле это обычно углеводороды, такие как пентан, которые могут представлять опасность воспламенения при производстве или хранении вновь изготовленного материала, но имеют относительно мягкое воздействие на окружающую среду.К январю 1994 года использование всех хлорфторуглеродов (ХФУ) для пенополистирола в сфере общественного питания было запрещено в соответствии с Законом о чистом воздухе. ^{[ необходима ссылка ]} Однако экструдированный полистирол обычно изготавливается с использованием пенообразователей на основе ГХФУ, которые оказывают воздействие на разрушение озонового слоя и глобальное потепление. Их потенциал разрушения озонового слоя значительно снижен по сравнению с ХФУ, которые использовались ранее, но их потенциал глобального потепления может составлять порядка 1000 или более, что означает, что он оказывает в 1000 раз большее влияние на глобальное потепление, чем углекислый газ. ^[11]

[править] Переработка

В настоящее время большинство изделий из полистирола не перерабатываются из-за недостаточной осведомленности потребителей о подходящих средствах и методах переработки. Из пенополистирола можно делать парковые скамейки, цветочные горшки и игрушки. Однако «переработка» полистирола не является замкнутым циклом, производящим больше полистирола; стаканчики из полистирола и другие упаковочные материалы вместо этого обычно используются в качестве наполнителей для других пластиков или других предметов, которые сами по себе не могут быть переработаны и выбрасываются. ^{[ ссылка необходима ]}

Производители могут изготавливать вешалки для одежды, линейки, корпуса степлеров, контейнеры для рассады, рамы для картин и архитектурные молдинги из переработанного полистирола. ^[12]

Переработанный пенополистирол используется во многих операциях по литью металлов. Его можно комбинировать с цементом для использования в качестве изоляционной добавки при устройстве бетонных фундаментов. ^{[ необходима ссылка ]} Американские производители с 1993 года производят изолированные бетонные формы, примерно на 80% изготовленные из переработанного пенополистирола.

[править] Сжигание

При правильном сжигании полистирола при высоких температурах образуются только вода, двуокись углерода, некоторые летучие соединения и сажа ^[13] . При правильном сжигании одна тонна пенопластовых чашек дает 0,2 унции золы. Бумажные стаканчики при сжигании производят в среднем 200 фунтов золы на тонну. Недавно были достигнуты большие успехи в использовании конденсированного пенополистирола в качестве топлива в Тихоокеанском регионе ^{[ необходимая цитата ]} .

При сжигании без достаточного количества кислорода или при более низких температурах (например, в костре или домашнем очаге) полистирол может образовывать полициклические ароматические углеводороды, сажу и монооксид углерода, а также мономеры стирола. ^{[13] [14]}

[править] Захоронение

Стаканы из пенопласта и другие изделия из полистирола можно безопасно закапывать на свалки, так как он так же прочен, как бетон или кирпич. Для защиты воздуха и подземных вод не требуется полиэтиленовая пленка.

[править] Уменьшение

Ограничение использования упаковки для пищевых продуктов из вспененного полистирола на вынос является приоритетом многих организаций по защите твердых отходов. Кампания по достижению первого запрета пенополистирола в производстве продуктов питания и напитков в Канаде была начата в Торонто в январе 2007 года местной некоммерческой организацией NaturoPack. ^[15]

[править] Отделка

В США правила охраны окружающей среды запрещают использование растворителей для полистирола (которые в любом случае растворяют полистирол и подавляют пенообразование большинства пенопластов).

Некоторые приемлемые отделочные материалы:

• Краска на водной основе (художники создавали картины на полистироле гуашью)
• Раствор или акрилово-цементная штукатурка, часто используемые в строительной отрасли в качестве стойкого к атмосферным воздействиям верхнего покрытия, которое полностью скрывает пену после отделки объектов.
• Хлопковая вата или другие ткани, используемые вместе со степлером.

[править] Опасность для здоровья и пожара

Существует опасение по поводу наличия следов химических веществ, используемых при производстве полистирола, в конечном пластиковом изделии, большинство из которых токсичны, если их не удалить.Например, бензол, который используется для производства этилбензола для стирола, является известным канцерогеном. Кроме того, неполимеризованный стирол может представлять опасность для здоровья. Тем не менее, EPA заявляет:

»

Стирол в основном используется в производстве полистирольных пластмасс и смол. Острое (кратковременное) воздействие стирола на человека вызывает раздражение слизистых оболочек и глаз, а также желудочно-кишечные эффекты. Хроническое (длительное) воздействие стирола на человека приводит к воздействию на центральную нервную систему (ЦНС), таким как головная боль, утомляемость, слабость и депрессия, дисфункция ЦНС, потеря слуха и периферическая невропатия. Исследования на людях не дали окончательных результатов о влиянии стирола на репродуктивную функцию и развитие; в нескольких исследованиях не сообщалось об увеличении влияния на развитие у женщин, работающих в индустрии пластмасс, в то время как в другом исследовании сообщалось о повышении частоты самопроизвольных абортов и снижении частоты родов. Несколько эпидемиологических исследований предполагают, что может существовать связь между воздействием стирола и повышенным риском лейкемии и лимфомы. Однако доказательства неубедительны из-за смешанных факторов.Агентство по охране окружающей среды не присвоило стиролу формальную классификацию канцерогенов. [16]

»

Полистирол классифицируется в соответствии с DIN4102 как продукт «B3», что означает легковоспламеняющийся или «легковоспламеняющийся». Следовательно, хотя он является эффективным изолятором при низких температурах, его использование запрещено в любых открытых установках в строительстве, если материал не является огнестойким, например, с гексабромциклододеканом. Он должен быть скрыт за гипсокартоном, листовым металлом или бетоном.Вспененные полистирольные пластмассы случайно воспламенились и вызвали огромные пожары и убытки, например, в международном аэропорту Дюссельдорфа, в туннеле под Ла-Маншем (где полистирол был внутри загоревшегося железнодорожного вагона) и на атомной электростанции Браунс-Ферри (где огонь достиг через антипирен и достиг вспененного пластика под ним, внутри противопожарной перегородки, которая не была испытана и сертифицирована в соответствии с окончательной установкой).

Помимо пожароопасности полистирол может растворяться веществами, содержащими ацетон (такими как большинство аэрозольных красок) и цианоакрилатными клеями. Стирол | Веб-сайт Сети передачи технологий по токсичным веществам в воздухе | Агентство по охране окружающей среды США

[править] Внешние ссылки

Полистирол — обзор | ScienceDirect Topics

7.7 Полистирол (ПС)

Полистирол был открыт в 1839 году Эдуардом Саймоном, аптекарем из Берлина (Стирол-Википедия — https://en. wikipedia.org/wiki/Полистирол). Доктор Саймон перегнал маслянистое вещество, мономер, который он назвал стиролом, теперь называемым стиролом. Несколько дней спустя Саймон обнаружил, что стирол загустел и превратился в желе, которое он назвал оксидом стирола («Стиролоксид»), поскольку предположил, что произошло окисление.Продукт упоминается как «метастирол»; анализ показал, что он химически идентичен Styroloxyd Саймона (Styroloxyd-Blyth and Hofmann, 1845).

Это в конечном итоге привело к тому, что вещество получило свое нынешнее название полистирол. ПС был получен в 1851 г. французским химиком М. Бертело путем пропускания бензола и этилена через раскаленную трубку, что является основой и по сей день.

PS представляет собой аморфный полимер, полученный в результате аддитивной полимеризации стирола. Это гомополимер, который произвел 25 миллионов метрических тонн в 2020 году (Styrene-Volume, n.д.).

PS — прозрачный и бесцветный материал с отличными оптическими свойствами и высокой жесткостью. Он хрупкий до двухосной ориентации, после чего становится гибким и прочным. Это привитой сополимер или смесь с эластомерами, такими как бутадиен, для создания ударопрочного полистирола (HIPS). Он жесткий, белого или прозрачного цвета, легко экструдируется или формуется. Свойства зависят от процентного содержания эластомера, но подразделяются на:

•

средняя ударная вязкость (Izod < 1,5 ft-lb),

•

высокая ударная вязкость (Izod от 1,5 ft-lb).5 и 2,4 фут-фунт), и

•

сверхвысокая ударная вязкость (по Изоду от 2,6 до 5 фут-фунт)

Химический состав полистирола аналогичен химическому составу полиэтилена с заменой бензольного кольца на водород. Химическая структура показана на рис. 7.24.

Рис. 7.24. Химическая структура полистирола

PS имеет номер «6» как код вторичной переработки от SPI. В США перерабатывается менее 1% полистирола. ПС производится методом аддитивной полимеризации. Полимер инициируется свободными радикалами. Механизм представляет собой распространение цепи, когда каждое мономерное звено добавляется к растущей цепи таким образом, что образуются наиболее стабильные радикалы. PS формирует региоселективность «голова к хвосту». Молекулярное расположение атактическое со случайной бензольной группой. Это помогает создать низкую кристалличность. Различные формы PS показаны на рис. 7.25.

Рис. 7.25. Формы химического строения полистирола (Styrene-Atactic, nd).

Изотактический ПС и синдиотактический ПС коммерчески недоступен, только атактический.PS разлагается в хлорированных растворителях и набухает. Это может помочь в сближении. Полистирол подвержен растрескиванию под воздействием окружающей среды, когда в пластиковой детали появляются трещины. PS хорош для упаковки, так как легко вспенивается. PS устойчив к водопоглощению из-за своей неполярной природы.

PS имеет одну большую боковую бензольную группу, которая намного больше, чем атомы C и H. Большое бензольное кольцо создает стерические эффекты, которые

•

•

•

.

•

обеспечивают более высокую температуру плавления

•

•

•

•

•

•

•

•

Приводят к прочности с низким ударом и хрупкостью

Amorphous PS позволяет пройти свет это без значительного преломления.Кристалл PS относится к его блеску и блеску, а не к аморфной природе. Большое бензольное кольцо также влияет на его химическую стойкость. Ароматическая часть молекулы представляет собой бензол. PS имеет плохую устойчивость к ароматическим и хлорированным растворителям, например, HCl, метиленхлориду, толуолу и этилбензолу. PS может растворяться в этих растворителях. Сольвентные клеи содержат небольшое количество растворителей. Это вызывает набухание PS и улучшает сцепление.

PS легко горит с желтым пламенем и темным сажистым дымом. Это похоже на темный дым для пластмасс с бензольными кольцами. Для уменьшения образования дыма добавляют антипирены. Прозрачность PS ухудшается из-за воздействия кислорода и ультрафиолетового излучения. PS пожелтеет и станет ломким на открытом воздухе. PS не рекомендуется для наружного применения.

Механические свойства приведены в таблице 7.4.

Таблица 7.4. Механические свойства полистирола (PS Propsnn, nd).

Свойство	PS	LDPE	HDPE	PP
Плотность04	0.91-0.925	.925	0.959-0.965	0,9
5000	140070 5000	140071	5500	5000
модуль растяжения, GPA (PSI)	80 000	30 000	155 000	200 000 000	200 000
Удлинение растяжения%	1	500	300	300	200
Ударная прочность, J / CM (FT-LB / in)	0. 5	10	2	1
Твердость, Rockwell 3	R53-R120	D44-D50	D44-D50	R80-R102	R80-R102
CLTE X10 -6 мм / мм / мм / ° C⁎	70	70	150	80	55
HDT ° C на 264 PSI⁎ 3	85	45	75	125

Высокая прочность на растяжение к большой молекулярной массе.Полимер ГДТ имеет температуру размягчения 100°С. Температура разложения 250°С.

Полистирол можно превратить в пенопласт. Процесс включает следующее:

•

Этилен добавляют к бензолу с помощью катализатора AlCl ₃ и образуют этилбензол C ₈ H ₈ .

•

Этилбензол C ₈ H ₈ дегидратируется при 650°C с образованием стирольного мономера.

•

Путем суспензионной полимеризации (присоединения) при температуре 100°C образуются свободные радикалы, а затем происходит полимеризация «голова к хвосту» с образованием полистирола.

Пенополистирол (EPS) производится по

•

Нагрев PS паром или горячим воздухом в расширительном баке.

•

Состарьте гранулы пенополистирола в течение 24 часов прохладным воздухом и получите 5-кратное расширение.

•

Формовочный инструмент

•

Добавьте шарики пенополистирола и пар низкого давления для их расширения.

•

Охладите формы (увеличение в 20 раз).

Образует пену с закрытыми порами.EPS имеет закрытую ячейку, как и все твердые пенопласты. Пенополистирол (EPS) представляет собой жесткий и прочный пенопласт с закрытыми порами и нормальной плотностью в диапазоне 11–32 кг/м ³ . Он (EPS Foam, 2010) обычно белого цвета и сделан из шариков предварительно вспененного полистирола.

На рис. 7.26 показаны пенопласты с закрытыми и открытыми порами.

Рис. 7.26. Пенопласт с открытыми (B) и закрытыми (A) ячейками (Foam, n.d.).

Вспененные шарики из полистирола и полипропилена имеют закрытые поры. Полиуретаны могут производить пены с открытыми порами. Проблема с пенами с открытыми порами заключается в том, что термореактивная смола может затекать в структуру пены во время термореактивного формования полимерных композитов.Пена с закрытыми порами не будет проникать в смолу. В пенах с открытыми порами крошечные ячейки пены не полностью закрыты. Они разрываются, и воздух заполняет «открытое» пространство внутри материала. Это делает пену более слабой или мягкой на ощупь, чем пена с закрытыми порами.

Вспененный пенополистирол в основном используется для изготовления деталей из вспененного материала, например, чашек для напитков, контейнеров для фаст-фуда, тарелок, изоляции стен, упаковочных гранул, амортизаторов бамперов и т. д. Вспененный полистирол (ВПС) очень популярен для изготовления чашек и изоляционной пены. EPS производится с пенообразователями, такими как пентан и изопентан.Свойства зависят от размера ячейки и распределения размера ячейки.

Преимуществами являются низкая теплопроводность, обеспечивающая хорошие изоляционные свойства, высокая плавучесть для морских применений, хорошее поглощение энергии для автомобильных бамперов, высокое отношение жесткости к весу и низкая стоимость на единицу объема. Самым большим недостатком является низкая ударная вязкость.

Хотите улучшить свою виолончель? Попробуйте покрыть его пенополистиролом

27 июля 2015, 13:08 | Обновлено: 6 января 2017, 14:45

Нет, правда.Один виолончелист из Бельгии хотел найти способ увеличить громкость виолончели и, к своему удивлению, обнаружил, что ответом является особый тип пенополистирола. Слушайте ниже…

Что такое пенополистирол?

Это экструдированный пенополистирол с закрытыми порами, зарегистрированный под торговой маркой (спасибо, Википедия). Он на 98 процентов состоит из воздуха, поэтому он регулярно используется в качестве изоляции, материала для спасательных плотов и даже однажды был использован Всемирным фондом дикой природы для изготовления 1600 панд в рамках рекламного трюка (очевидно, на фото ниже).

Вот виолончель, покрытая волшебным материалом

Но что? Почему?

Студент Университетского колледжа Гента в Бельгии решил, что стандартную виолончель нужно немного улучшить. В конце концов, он был разработан около 400 лет назад. Итак, он хотел создать виолончель, которая могла бы играть громче, чем стандартная виолончель.

Немного науки…

После серии экспериментов студент, к своему удивлению, обнаружил, что пенополистирол является идеальным материалом.

В интервью Flanders News он сказал: «Сначала я был удивлен. Но я провел некоторые тесты, и звук действительно был намного громче с пенополистиролом. Это открывает новые возможности для музыкантов и даже композиторов».

Для своей обновленной виолончели студент покрыл инструмент пенополистиролом толщиной 1,5 см.

Результат? Виолончель, которая производит больше звука с меньшими усилиями исполнителя.

Вот он (с волосами, как у соперничающего виолончелиста Стивена Иссерлиса) рядом со своей виолончелью из пенопласта.

Но как это звучит на самом деле?

Здесь вы можете сами послушать новую виолончель. Как вы думаете? Наши оркестры скоро станут совсем другими?

Полистирол вики | TheReaderWiki

Полистирол

Имена
Название ИЮПАК Поли(1-фенилэтен)
Другие наименования Термокол
Идентификаторы
Сокращения	ПС
ChemSpider
Информационная карта ECHA	100. 105.519
Свойства
	(С 8 Н 8 ) п
Плотность	0,96–1,05 г/см 3
Температура плавления	~ 240 °C (464 °F; 513 K) [4] Для изотактического полистирола
Точка кипения	430 °C (806 °F; 703 K) и деполимеризуется
	Нерастворимый
Растворимость	Растворим в бензоле, сероуглероде, хлорированных алифатических углеводородах, хлороформе, циклогексаноне, диоксане, этилацетате, этилбензоле, МЭК, NMP, ТГФ [1]
Теплопроводность	0.033 Вт/(м·К) (пена, ρ 0,05 г/см 3 ) [2]
	1,6; диэлектрическая проницаемость 2,6 (1 кГц – 1 ГГц)
Родственные соединения
Родственные соединения	Стирол (мономер)
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа).
Ссылки на информационные блоки

Полистирол ( PS ) представляет собой синтетический ароматический углеводородный полимер, изготовленный из мономера, известного как стирол. ^[5] Полистирол может быть твердым или вспененным. Полистирол общего назначения прозрачен, тверд и хрупок. Это недорогая смола на единицу веса. Он является плохим барьером для кислорода и водяного пара и имеет относительно низкую температуру плавления. ^[6] Полистирол — один из наиболее широко используемых пластиков, масштабы производства которого составляют несколько миллионов тонн в год. ^[7] Полистирол может быть естественно прозрачным, но может быть окрашен красителями. Использование включает защитную упаковку (например, упаковку арахиса и футляры для драгоценностей, используемые для хранения оптических дисков, таких как компакт-диски и иногда DVD-диски), контейнеры, крышки, бутылки, подносы, стаканы, одноразовые столовые приборы, ^[6] при изготовлении моделей и как альтернативный материал для грампластинок. ^[8]

В качестве термопластичного полимера полистирол находится в твердом (стекловидном) состоянии при комнатной температуре, но течет при нагревании выше примерно 100 °C, т. е. при температуре его стеклования. При охлаждении снова становится жестким. Это температурное поведение используется для экструзии (как в пенопласте), а также для формования и вакуумного формования, поскольку его можно отливать в формы с мелкими деталями.

По стандартам ASTM полистирол считается не биоразлагаемым. Он накапливается в виде мусора во внешней среде, особенно вдоль берегов и водных путей, особенно в виде пены, а также в Тихом океане. ^[9]

История

Полистирол был открыт в 1839 году Эдуардом Симоном, аптекарем из Берлина. ^[10] Из стиракса, смолы восточного дерева сладкой камеди Liquidambar orientalis , он перегнал маслянистое вещество, мономер, который он назвал стиролом. Несколько дней спустя Саймон обнаружил, что стирол превратился в желе, которое он назвал оксидом стирола («Стиролоксид»), поскольку предположил, что произошло окисление. К 1845 году химик ямайского происхождения Джон Баддл Блит и немецкий химик Август Вильгельм фон Хофманн показали, что такое же превращение стирола происходит в отсутствие кислорода. ^[11] Они назвали продукт «метастирол»; анализ показал, что он химически идентичен стиролоксиду Саймона. ^[12] В 1866 году Марселин Бертло правильно определил образование метастирола/стиролоксида из стирола как процесс полимеризации. ^[13] Примерно 80 лет спустя стало понятно, что нагревание стирола запускает цепную реакцию, в результате которой образуются макромолекулы, согласно тезису немецкого химика-органика Германа Штаудингера (1881–1965). Это в конечном итоге привело к тому, что вещество получило свое нынешнее название полистирол. ^{[ необходима ссылка ]}

Компания IG Farben начала производство полистирола в Людвигсхафене примерно в 1931 году, надеясь, что он станет подходящей заменой цинкового литья во многих областях применения. Успех был достигнут, когда они разработали реактор, который экструдировал полистирол через нагретую трубу и резак, производя полистирол в форме гранул. ^{[ необходима ссылка ]}

Отис Рэй Макинтайр (1918-1996) инженер-химик компании Dow Chemical заново открыл процесс, впервые запатентованный шведским изобретателем Карлом Мюнтерсом. ^[14] По данным Института истории науки, «Доу купила права на метод Мюнтерса и начала производить легкий, водостойкий и плавучий материал, который идеально подходил для строительства доков и плавсредств, а также для изоляции домов, офисов и курятники». ^[15] В 1944 году был запатентован пенополистирол. ^{[ необходима ссылка ]}

До 1949 года инженер-химик Фриц Штастны (1908–1985) разработал предварительно расширенные гранулы полистирола путем включения алифатических углеводородов, таких как пентан.Эти шарики являются сырьем для формования деталей или экструдирования листов. BASF и Stastny подали заявку на патент, который был выдан в 1949 году. Процесс формования был продемонстрирован на выставке Kunststoff Messe 1952 года в Дюссельдорфе. Продукция получила название Styropor. ^{[ необходима ссылка ]}

О кристаллической структуре изотактического полистирола сообщил Джулио Натта. ^[16]

В 1954 году компания Koppers в Питтсбурге, штат Пенсильвания, разработала вспененный полистирол (EPS) под торговой маркой Dylite. ^[17] В 1960 году компания Dart Container, крупнейший производитель пенопластовых стаканчиков, отгрузила свой первый заказ. ^[18]

Структура

С химической точки зрения полистирол представляет собой длинноцепочечный углеводород, в котором чередующиеся углеродные центры присоединены к фенильным группам (производное бензола). Химическая формула полистирола (C
^{₈ H
₈ )
_n ; он содержит химические элементы углерод и водород. [ необходима ссылка ]}

Свойства материала определяются ближним ван-дер-ваальсовым притяжением между полимерными цепями. Поскольку молекулы состоят из тысяч атомов, совокупная сила притяжения между молекулами велика. При нагревании (или деформации с большой скоростью, благодаря сочетанию вязкоупругих и теплоизоляционных свойств) цепи могут приобретать более высокую степень прочности и скользить друг относительно друга. Эта межмолекулярная слабость (по сравнению с высокой внутримолекулярной прочностью из-за углеводородной основы) придает гибкость и эластичность.Способность системы легко деформироваться выше температуры стеклования позволяет полистиролу (и термопластичным полимерам в целом) легко размягчаться и формоваться при нагревании. Экструдированный полистирол примерно такой же прочный, как нелегированный алюминий, но гораздо более гибкий и гораздо менее плотный (1,05 г/см ³ для полистирола против 2,70 г/см ³ для алюминия). ^{[ необходима ссылка ]}

Производство

Полистирол представляет собой аддитивный полимер, образующийся при соединении стирольных мономеров (полимеризация).При полимеризации углерод-углеродная π-связь винильной группы разрывается и образуется новая углерод-углеродная σ-связь, присоединяющаяся к углероду другого стирольного мономера в цепи. Поскольку при его получении используется только один вид мономера, это гомополимер. Вновь образовавшаяся σ-связь прочнее разорванной π-связи, поэтому полистирол трудно деполимеризовать. Примерно несколько тысяч мономеров обычно составляют цепь полистирола, что дает молекулярную массу 100 000–400 000 г/моль. ^{[ необходима ссылка ]}

Каждый углерод основной цепи имеет тетраэдрическую геометрию, а те атомы углерода, к которым присоединена фенильная группа (бензольное кольцо), являются стереогенными. Если бы основная цепь была уложена в виде плоской вытянутой зигзагообразной цепи, каждая фенильная группа была бы наклонена вперед или назад по сравнению с плоскостью цепи. ^{[ необходима ссылка ]}

Относительная стереохимическая взаимосвязь последовательных фенильных групп определяет тактильность, которая влияет на различные физические свойства материала. ^{[ необходима ссылка ]}

Тактичность

Тактичность полистирола описывает степень, в которой фенильная группа однородно выровнена (расположена с одной стороны) в полимерной цепи. Тактичность сильно влияет на свойства пластика. Стандартный полистирол является атактическим. Диастереомер, в котором все фенильные группы находятся на одной стороне, называется изотактическим полистиролом , который не производится в промышленных масштабах. ^{[ необходима ссылка ]}

Единственной коммерчески важной формой полистирола является атактический , в котором фенильные группы случайным образом распределены по обеим сторонам полимерной цепи. Это случайное расположение предотвращает выравнивание цепей с достаточной регулярностью для достижения какой-либо кристалличности. Пластик имеет температуру стеклования T _g ~90 °C. Полимеризация инициируется свободными радикалами. ^[7]

Полимеризация Циглера-Натта может производить упорядоченный синдиотактический полистирол с фенильными группами, расположенными на чередующихся сторонах углеводородной цепи. Эта форма является высококристаллической с T _m (температура плавления) 270 ° C (518 ° F).Синдиотактическая полистирольная смола в настоящее время производится под торговой маркой XAREC корпорацией Idemitsu, которая использует металлоценовый катализатор для реакции полимеризации. ^[19]

Разложение

Полистирол относительно химически инертен. Хотя он водонепроницаем и устойчив к разложению многими кислотами и основаниями, он легко подвергается воздействию многих органических растворителей (например, он быстро растворяется при воздействии ацетона), хлорированных растворителей и ароматических углеводородных растворителей. Из-за своей упругости и инертности он используется для изготовления многих предметов торговли. Как и другие органические соединения, полистирол сгорает с образованием углекислого газа и водяного пара в дополнение к другим побочным продуктам термического разложения. Полистирол, являющийся ароматическим углеводородом, обычно сгорает не полностью, на что указывает сажистое пламя. ^{[ необходима ссылка ]}

Процесс деполимеризации полистирола в его мономер, стирол, называется пиролизом. Это включает в себя использование высокой температуры и давления для разрушения химических связей между каждым соединением стирола.Температура пиролиза обычно достигает 430 °C. ^[20] Высокие затраты энергии на это затрудняют коммерческую переработку полистирола обратно в мономер стирола. ^{[ необходима ссылка ]}

Организмы

Обычно считается, что полистирол не поддается биологическому разложению. Однако некоторые организмы способны разлагать его, хотя и очень медленно. ^[21]

В 2015 году исследователи обнаружили, что мучные черви, личиночная форма жука-чернотелки Tenebrio molitor , могут переваривать пищу и здорово питаться на диете из ЭПС. ^{[22] [23]} Около 100 мучных червей могут потреблять от 34 до 39 миллиграммов этой белой пены в день. Было обнаружено, что помет мучного червя безопасен для использования в качестве почвы для сельскохозяйственных культур. ^[22]

В 2016 году также сообщалось, что суперчерви ( Zophobas morio ) могут питаться пенополистиролом (EPS). ^[24] Группа старшеклассников из Университета Атенео де Манила обнаружила, что по сравнению с личинками Tenebrio molitor , личинок Zophobas morio могут потреблять большее количество ЭПС в течение более длительных периодов времени. ^[25]

Бактерия Pseudomonas putida способна превращать стироловое масло в биоразлагаемый пластик PHA. ^{[26] [27] [28]} Когда-нибудь это может быть полезно для эффективной утилизации пенополистирола. Стоит отметить, что полистирол должен пройти пиролиз, чтобы превратиться в стироловое масло. ^{[ необходима ссылка ]}

Производимые формы

Полистирол обычно изготавливается литьем под давлением, вакуумным формованием или экструдированием, в то время как пенополистирол либо экструдируется, либо формуется в специальном процессе.Выпускаются также сополимеры полистирола; они содержат один или несколько других мономеров в дополнение к стиролу. В последние годы также производятся композиты пенополистирола с целлюлозой ^{[32] [33]} и крахмалом ^[34] . Полистирол используется в некоторых взрывчатых веществах на полимерной связке (PBX). ^{[ ссылка необходима ]}

Листовой или формованный полистирол

(PS) используется для производства одноразовых пластиковых столовых приборов и посуды, футляров для компакт-дисков, корпусов детекторов дыма, рамок номерных знаков, комплектов для сборки пластиковых моделей и многих других предметов, где требуется жесткий и экономичный пластик.Методы производства включают термоформование (вакуумное формование) и литье под давлением.

Чашки Петри из полистирола и другие лабораторные контейнеры, такие как пробирки и микропланшеты, играют важную роль в биомедицинских исследованиях и науке. Для этих целей изделия почти всегда изготавливаются методом литья под давлением и часто стерилизуются после формования либо облучением, либо обработкой оксидом этилена. Модификация поверхности после пресс-формы, обычно с помощью обогащенной кислородом плазмы, часто проводится для введения полярных групп.Большая часть современных биомедицинских исследований основана на использовании таких продуктов; поэтому они играют решающую роль в фармацевтических исследованиях. ^[35]

Тонкие листы полистирола используются в пленочных конденсаторах из полистирола, поскольку он образует очень стабильный диэлектрик, но в значительной степени вышел из употребления в пользу полиэстера.

Пены

на 95-98% состоит из воздуха. ^{[36] [37]} Пенополистирольные пенопласты являются хорошими теплоизоляторами и поэтому часто используются в качестве строительных изоляционных материалов, например, в изоляционных бетонных опалубках и конструкционных теплоизоляционных панельных строительных системах. Серый пенополистирол, содержащий графит, обладает превосходными изоляционными свойствами. ^[38]

Карл Мюнтерс и Джон Гудбранд Тандберг из Швеции получили патент США на пенополистирол как изоляционный продукт в 1935 году (патент США № 2,023,204). ^[39]

Пенополистирол также обладает хорошими демпфирующими свойствами, поэтому он широко используется в упаковке. Торговая марка Styrofoam от Dow Chemical Company неофициально используется (в основном в США и Канаде) для всех продуктов из вспененного полистирола, хотя строго ее следует использовать только для пенополистирола с «экструдированными закрытыми порами», производимого Dow Chemicals.

Пенопласты также используются для изготовления ненесущих архитектурных конструкций (например, декоративных колонн).

Пенополистирол (EPS) представляет собой жесткий и прочный пенопласт с закрытыми порами и нормальной плотностью в диапазоне от 11 до 32 кг/м ³ . ^[40] Обычно белого цвета и изготавливается из гранул предварительно вспененного полистирола.Процесс производства пенополистирола обычно начинается с создания маленьких шариков полистирола. Мономеры стирола (и, возможно, другие добавки) взвешены в воде, где они подвергаются радикально-аддитивной полимеризации. Шарики полистирола, образованные по этому механизму, могут иметь средний диаметр около 200 мкм. Затем шарики пропитывают «вспенивающим агентом», материалом, который позволяет шарикам расширяться. В качестве пенообразователя обычно используется пентан. Гранулы добавляют в реактор с непрерывным перемешиванием вместе с вспенивающим агентом, среди других добавок, и вспенивающий агент просачивается в поры внутри каждого гранулы.Затем шарики расширяют с помощью пара. ^[41]

EPS используется для пищевых контейнеров, формованных листов для изоляции зданий и упаковочного материала либо в виде твердых блоков, сформированных для размещения защищаемого предмета, либо в виде сыпучих «арахисов», амортизирующих хрупкие предметы внутри коробок. EPS также широко используется в автомобильных и дорожных приложениях, таких как мотоциклетные шлемы и дорожные барьеры на гоночных трассах. ^{[42] [43] [44]}

Значительная часть всех продуктов из пенополистирола производится методом литья под давлением.Инструменты для пресс-форм, как правило, изготавливаются из стали (которая может быть закалена и покрыта) и алюминиевых сплавов. Формы управляются через разъемную систему каналов и литников. ^[45] EPS в США и Канаде в просторечии называют «пенополистиролом», что является неправильно примененным обобщением марки Dow Chemical экструдированного полистирола . ^[46]

Листы пенополистирола обычно упаковываются в виде жестких панелей (в Европе распространен размер 100 см x 50 см, обычно в зависимости от предполагаемого типа соединения и методов склеивания, фактически это 99.5 см х 49,5 см или 98 см х 48 см; реже встречается 120 х 60 см; размер 4 на 8 футов (1,2 на 2,4 м) или 2 на 8 футов (0,61 на 2,44 м) в США). Обычные толщины от 10 мм до 500 мм. Часто добавляют множество настроек, добавок и тонких дополнительных внешних слоев с одной или обеих сторон, чтобы улучшить различные свойства.

Теплопроводность измеряется в соответствии со стандартом EN 12667. Типичные значения находятся в диапазоне от 0,032 до 0,038 Вт/(м⋅K) в зависимости от плотности плиты EPS. Значение 0.038 Вт/(м⋅K) было получено при 15 кг/м ³ , а значение 0,032 Вт/(м⋅K) было получено при 40 кг/м ³ согласно паспорту K-710 от StyroChem. Финляндия. Добавление наполнителей (графит, алюминий или углерод) недавно позволило достичь теплопроводности пенополистирола примерно 0,030–0,034 Вт/(м⋅К) (до 0,029 Вт/(м⋅К)) и поэтому имеет серый цвет. /черный цвет, отличающий его от стандартного пенополистирола. Несколько производителей пенополистирола произвели различные виды пенополистирола с повышенной термостойкостью, используемые для этого продукта в Великобритании и ЕС.

Сопротивление диффузии водяного пара ( μ ) EPS составляет около 30–70.

ICC-ES (Служба оценки Международного совета по нормам и правилам) требует, чтобы плиты из пенополистирола, используемые в строительстве зданий, соответствовали требованиям ASTM C578. Одно из этих требований заключается в том, чтобы предельный кислородный индекс пенополистирола, измеренный в соответствии с ASTM D2863, превышал 24 объемных %. Типичный пенополистирол имеет кислородный индекс около 18% по объему; таким образом, антипирен добавляется к стиролу или полистиролу во время образования EPS.

Плиты, содержащие антипирен, при испытании в туннеле с использованием метода испытаний UL 723 или ASTM E84 будут иметь индекс распространения пламени менее 25 и индекс образования дыма менее 450. ICC-ES требует использования 15-минутный тепловой барьер при использовании пенополистирольных плит внутри здания.

По данным организации EPS-IA ICF, типичная плотность пенополистирола, используемого для изолированных бетонных форм (пенополистиролбетон), составляет от 1,35 до 1,80 фунтов на кубический фут (21. от 6 до 28,8 кг/м ³ ). Это EPS типа II или типа IX в соответствии с ASTM C578. Блоки или плиты EPS, используемые в строительстве, обычно режут горячей проволокой. ^[47]

Экструдированный пенополистирол (XPS) состоит из закрытых ячеек. Он обеспечивает улучшенную шероховатость поверхности, более высокую жесткость и пониженную теплопроводность. Диапазон плотности составляет около 28–34 кг/м ^{[48] 3} . ^{[ необходима ссылка ]}

Экструдированный полистирол также используется в ремеслах и модельном деле, в частности, в архитектурных моделях. Из-за процесса экструзии XPS не требует облицовки для сохранения своих тепловых или физических свойств. Таким образом, он представляет собой более однородную замену гофрированному картону. Теплопроводность варьируется от 0,029 до 0,039 Вт/(м·К) в зависимости от несущей способности/плотности, а среднее значение составляет ~0,035 Вт/(м·К).

Сопротивление диффузии водяного пара (μ) XPS составляет примерно 80–250.

Обычно экструдированный пенополистирол включает:

Хотя пенополистирол с закрытыми порами, как вспененный, так и экструдированный полистирол не являются полностью водонепроницаемыми или паронепроницаемыми. ^[50] В пенополистироле имеются промежуточные зазоры между вспененными гранулами с закрытыми порами, которые образуют открытую сеть каналов между склеенными гранулами, и эта сеть зазоров может быть заполнена жидкой водой.Если вода замерзнет и превратится в лед, она расширится и может привести к отрыву гранул полистирола от пенопласта. Экструдированный пенополистирол также проницаем для молекул воды и не может считаться пароизоляцией. ^[51]

Заболачивание обычно происходит в течение длительного времени в пенополистироле, который постоянно подвергается воздействию высокой влажности или постоянно погружен в воду, например, в крышках джакузи, в плавучих доках, в качестве дополнительной плавучести под сиденьями лодки , так и для подстилающего наружного утепления здания, постоянно подвергающегося воздействию грунтовых вод. ^[52] Обычно для предотвращения насыщения необходим внешний пароизоляционный материал, такой как непроницаемая пластиковая пленка или напыляемое покрытие.

Ориентированный полистирол

Ориентированный полистирол (ОПС) производится путем растягивания экструдированной пленки ПС, что улучшает видимость материала за счет уменьшения мутности и увеличения жесткости. Это часто используется в упаковке, где производитель хотел бы, чтобы потребитель увидел вложенный продукт. Некоторые преимущества OPS заключаются в том, что его производство дешевле, чем другие прозрачные пластики, такие как полипропилен (PP), (PET) и ударопрочный полистирол (HIPS), и он менее мутный, чем HIPS или PP. Основным недостатком OPS является то, что он хрупкий и легко трескается или рвется.

Сополимеры

Обычный (гомополимерный) полистирол имеет превосходный профиль свойств в отношении прозрачности, качества поверхности и жесткости. Диапазон его применения расширяется за счет сополимеризации и других модификаций (смеси, например, с ПК и синдиотактическим полистиролом). ^{[53] : 102–104} Используется несколько сополимеров на основе стирола: Хрупкость гомополимерного полистирола компенсируется модифицированными эластомером стирол-бутадиеновыми сополимерами.Сополимеры стирола и акрилонитрила (САН) более устойчивы к тепловому стрессу, теплу и химическим веществам, чем гомополимеры, а также прозрачны. Сополимеры, называемые АБС, обладают аналогичными свойствами и могут использоваться при низких температурах, но они непрозрачны.

Сополимеры стирола и бутана

Сополимеры стирола и бутана могут быть получены с низким содержанием бутена. Сополимеры стирола и бутана включают PS-I и SBC (см. ниже), оба сополимера ударопрочны. PS-I получают привитой сополимеризацией, SBC — анионной блок-сополимеризацией, что делает его прозрачным в случае соответствующего размера блока. ^[54]

Если стирол-бутановый сополимер имеет высокое содержание бутилена, образуется стирол-бутадиеновый каучук (SBR).

Ударная вязкость сополимеров стирола и бутадиена основана на разделении фаз, полистирол и полибутан не растворяются друг в друге (см. теорию Флори-Хаггинса). Сополимеризация создает граничный слой без полного перемешивания. Фракции бутадиена («каучуковая фаза») объединяются, образуя частицы, внедренные в полистироловую матрицу. Решающим фактором для повышения ударной вязкости сополимеров стирола и бутадиена является их более высокая поглощающая способность при деформации.Без приложения силы каучуковая фаза вначале ведет себя как наполнитель. При растяжении образуются крейзы (микротрещины), которые распространяются на частицы резины. Затем энергия распространяющейся трещины передается частицам резины на ее пути. Большое количество трещин придает изначально жесткому материалу слоистую структуру. Формирование каждой ламели способствует потреблению энергии и, таким образом, увеличению удлинения при разрыве. Гомополимеры полистирола деформируются при приложении силы до тех пор, пока не разрушатся.Сополимеры стирола и бутана не разрушаются в этот момент, но начинают течь, затвердевают до предела прочности на растяжение и разрушаются только при гораздо большем удлинении. ^{[55] : 426}

При высоком содержании полибутадиена эффект двух фаз меняется на противоположный. Бутадиен-стирольный каучук ведет себя как эластомер, но может обрабатываться как термопласт.

ПС-И ( и ударопрочный р оли с тирольная матрица ) состоит из непрерывной полистирольной фазы и дисперсной в ней каучуковой фазы. Его получают полимеризацией стирола в присутствии растворенного полибутадиена (в стироле). Полимеризация происходит одновременно двумя способами: ^[56]

• Привитая сополимеризация: Растущая цепь полистирола реагирует с двойной связью полибутадиена. В результате к одному полибутадиену присоединяются несколько полистирольных цепей. S представляет на рисунке повторяющееся звено стирола, B — повторяющееся звено бутадиена. Однако средний блок часто состоит не из такого изображенного гомополимера бутана, а из сополимера стирола и бутадиена:

SSSSSSSSSSSSSSSSSSSBBSBBSBBBBBBSSBBBSBSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSS

При использовании статистического сополимера в этом положении полимер становится менее восприимчивым к сшиванию и лучше течет в расплаве.Для производства СБС первый стирол гомополимеризуют посредством анионной сополимеризации. Обычно в качестве катализатора используют металлоорганическое соединение, такое как бутиллитий. Затем добавляют бутадиен и после стирола снова происходит его полимеризация. Катализатор остается активным в течение всего процесса (для чего используемые химические вещества должны быть высокой чистоты). Молекулярно-массовое распределение полимеров очень низкое (полидисперсность в диапазоне 1,05, поэтому отдельные цепи имеют очень одинаковую длину).Длину отдельных блоков можно регулировать соотношением катализатора и мономера. Размер резиновых секций, в свою очередь, зависит от длины блока. Производство небольших структур (меньше длины волны света) обеспечивает прозрачность. Однако в отличие от ПС-I блок-сополимер не образует частиц, а имеет пластинчатую структуру.

Стирол-бутадиеновый каучук (SBR) производится, как и PS-I, методом привитой сополимеризации, но с более низким содержанием стирола. Таким образом, стирол-бутадиеновый каучук состоит из каучуковой матрицы с диспергированной в ней фазой полистирола. ^[57] В отличие от PS-I и SBC, это не термопласт, а эластомер. Внутри каучуковой фазы полистирольная фаза собрана в домены. Это вызывает физическое сшивание на микроскопическом уровне. Когда материал нагревается выше температуры стеклования, домены распадаются, образование поперечных связей временно приостанавливается, и материал можно обрабатывать как термопласт. ^[58]

Акрилонитрилбутадиенстирол

Акрилонитрилбутадиенстирол (АБС) — это материал, который прочнее чистого полистирола.

Другие

SMA представляет собой сополимер с малеиновым ангидридом. Стирол можно сополимеризовать с другими мономерами; например, дивинилбензол можно использовать для сшивания цепей полистирола с получением полимера, используемого в твердофазном синтезе пептидов. Стирол-акрилонитриловая смола (САН) обладает большей термостойкостью, чем чистый стирол.

Вопросы экологии

Производство

Пенополистирольные пенопласты производятся с использованием пенообразователей, образующих пузыри и расширяющих пену. В пенополистироле это обычно углеводороды, такие как пентан, которые могут представлять опасность воспламенения при производстве или хранении вновь изготовленного материала, но имеют относительно мягкое воздействие на окружающую среду. ^{[ необходима ссылка ]} Экструдированный полистирол обычно изготавливается из гидрофторуглеродов (ГФУ-134а), ^[59] , потенциал глобального потепления которых примерно в 1000–1300 раз выше, чем у двуокиси углерода. ^[60]

Разрушение окружающей среды

Полистирол не подвергается биологическому разложению, но подвержен фотоокислению. ^[61] По этой причине коммерческие продукты содержат светостабилизаторы.

Подстилка

Животные не воспринимают пенополистирол как искусственный материал и даже могут принять его за пищу. ^[62] Пенополистирол развевается на ветру и всплывает на поверхности воды благодаря своему низкому удельному весу. Это может иметь серьезные последствия для здоровья птиц или морских животных, которые проглатывают значительные количества. ^[62] Молодь радужной форели, подвергнутая воздействию фрагментов полистирола, проявляет токсическое действие в виде существенных гистоморфометрических изменений. ^[63]

Сокращение

Ограничение использования упаковки для пищевых продуктов из вспененного полистирола на вынос является приоритетом многих организаций, занимающихся защитой твердых отходов. ^[64] Были предприняты усилия по поиску альтернатив полистиролу, особенно пеноматериалу в ресторанах. Первоначальной целью было устранение хлорфторуглеродов (ХФУ), которые ранее были компонентом пены.

В 1987 году в Беркли, Калифорния, были запрещены пищевые контейнеры с ХФУ. ^[65] В следующем году округ Саффолк, штат Нью-Йорк, стал первым университетом США.С. юрисдикция по запрету полистирола вообще. ^[66] Однако судебные иски со стороны Общества пластмассовой промышленности ^[67] удерживали запрет от вступления в силу до тех пор, пока, наконец, он не был отложен, когда республиканская и консервативная партии получили большинство в законодательном собрании графства. ^[68] Тем временем Беркли стал первым городом, запретившим все пенопластовые пищевые контейнеры. ^[69] По состоянию на 2006 год примерно в ста населенных пунктах США, включая Портленд, Орегон и Сан-Франциско, действовал запрет на использование пенополистирола в ресторанах.Например, в 2007 году в Окленде, штат Калифорния, от ресторанов потребовали перейти на одноразовые контейнеры для пищевых продуктов, которые разлагались бы при биологическом разложении, если бы их добавляли в пищевой компост. ^[70] Сообщается, что в 2013 году Сан-Хосе стал крупнейшим городом в стране, запретившим пищевые контейнеры из пенополистирола. ^[71] Некоторые сообщества ввели широкие запреты на использование полистирола, например, Фрипорт, штат Мэн, который сделал это в 1990 году. ^[69]

1 июля 2015 года Нью-Йорк стал крупнейшим городом в США, пытавшимся запретить продажу, хранение и распространение одноразового пенополистирола (первоначальное решение было отменено по апелляции). ^[73] В Сан-Франциско надзорные органы утвердили самый строгий запрет на «пенополистирол» (EPS) в США, который вступил в силу 1 января 2017 года. Департамент окружающей среды города может делать исключения для определенных целей, таких как доставка лекарств при заданных температурах. . ^[74]

Ассоциация зеленых ресторанов США не разрешает использовать пенополистирол в рамках своего стандарта сертификации. ^[75] Несколько экологических лидеров, от Министерства окружающей среды Нидерландов до Зеленой команды Starbucks, советуют людям уменьшить вред окружающей среде, используя многоразовые кофейные чашки. ^[76]

В марте 2019 года Мэриленд запретил использование контейнеров для пищевых продуктов из пенополистирола и стал первым штатом в стране, в котором законодательный орган штата принял запрет на использование контейнеров из пенопласта для пищевых продуктов. Мэн был первым штатом, который официально ввел запрет на использование пенопластовых контейнеров для пищевых продуктов. В мае 2019 года губернатор Мэриленда Хоган разрешил запрету пены (законопроект Палаты представителей 109) стать законом без подписи, что сделало Мэриленд вторым штатом, в котором зарегистрирован запрет на пену для пищевых контейнеров, но первым, вступившим в силу 1 июля 2020 года. ^{[77] [78] [79] [80]}

В сентябре 2020 года законодательный орган штата Нью-Джерси проголосовал за запрет одноразовых пенопластовых пищевых контейнеров и стаканчиков из пенополистирола. ^[81]

Китай запретил контейнеры и посуду для еды на вынос из пенополистирола примерно в 1999 году. Однако соблюдение требований было проблемой, и в 2013 году китайская индустрия пластмасс лоббировала отмену запрета. ^[82]

Индия и Тайвань также запретили использование полистироловой посуды для пищевых продуктов до 2007 года. ^[83]

kaylite» в стране), в соответствии с Нормативным актом 84 от 2012 г. (Пластиковая упаковка и пластиковые бутылки) (поправка) Положения 2012 г. (№ 1.) ^{[84] [85]}

Город Ванкувер, Канада, объявил о своем плане Zero Waste 2040 в 2018 году. контейнеры на вынос, с 1 июня 2019 года. ^[86]

В 2019 году Европейский союз проголосовал за запрет упаковки и стаканов из пенополистирола для пищевых продуктов, и этот закон вступит в силу к 2021 году. ^{[87] [88]}

Фиджи приняли Закон об охране окружающей среды в декабре 2020 года.В январе 2021 года запрещен ввоз полистирольных изделий. ^[89]

Переработка

Как правило, полистирол не принимается в программах утилизации на обочинах и не разделяется и не перерабатывается там, где это разрешено. В Германии полистирол собирается в соответствии с законом об упаковке (Verpackungsverordnung), который требует, чтобы производители брали на себя ответственность за переработку или утилизацию любого упаковочного материала, который они продают.

Большинство продуктов из полистирола в настоящее время не перерабатываются из-за отсутствия стимула для инвестиций в компакторы и необходимые логистические системы.Из-за низкой плотности пенополистирола собирать его не экономично. Однако, если отходы проходят первоначальный процесс уплотнения, плотность материала изменяется с обычно 30 кг/м ³ до 330 кг/м ³ , и он становится пригодным для повторного использования товаром высокой ценности для производителей переработанных пластиковых гранул. Лом вспененного полистирола можно легко добавлять в такие продукты, как изоляционные листы из пенополистирола и другие материалы из пенополистирола для строительных применений; многие производители не могут получить достаточно лома из-за проблем со сбором. Когда он не используется для производства большего количества пенополистирола, отходы пенопласта можно превратить в такие продукты, как вешалки для одежды, парковые скамейки, цветочные горшки, игрушки, линейки, корпуса степлеров, контейнеры для рассады, рамы для картин и архитектурные молдинги из переработанного полистирола. ^[90] По состоянию на 2016 год в Великобритании ежемесячно перерабатывается около 100 тонн пенополистирола. ^[91]

Переработанный пенополистирол также используется во многих операциях литья металлов. Растра изготавливается из пенополистирола в сочетании с цементом, который используется в качестве изоляционной добавки при возведении бетонных фундаментов и стен.Американские производители с 1993 года производят изоляционные бетонные формы, примерно на 80 % состоящие из переработанного пенополистирола. ] (14 м ³ /кг ^{[ нужна ссылка ]} ), образующиеся химические вещества представляют собой воду, двуокись углерода и, возможно, небольшие количества остаточных соединений галогенов из антипиренов. ^[92] Если провести только неполное сжигание, то также останется углеродистая сажа и сложная смесь летучих соединений. ^{[93] [ нужен лучший источник ]} По данным Американского химического совета, при сжигании полистирола на современных установках конечный объем составляет 1% от начального объема; большая часть полистирола превращается в углекислый газ, водяной пар и тепло. Из-за количества выделяемого тепла он иногда используется в качестве источника энергии для производства пара или электроэнергии. ^{[92] [94]}

При сжигании полистирола при температурах 800–900 °C (типовой диапазон современной мусоросжигательной установки) продукты сгорания состояли из «сложной смеси полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) ) от алкилбензолов до бензоперилена.Более 90 различных соединений были идентифицированы в выбросах при сжигании полистирола. (EPS) пена ^[96]

Безопасность

Здоровье

Американский химический совет, ранее известный как Ассоциация производителей химической продукции, пишет:

Основываясь на научных испытаниях, проведенных в течение пяти десятилетий, государственные агентства по безопасности определили, что полистирол безопасен для использования в продуктах общественного питания. Например, полистирол соответствует строгим стандартам Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США и Европейской комиссии/Европейского управления по безопасности пищевых продуктов для использования в упаковке для хранения и подачи пищевых продуктов. Департамент гигиены пищевых продуктов и окружающей среды Гонконга недавно рассмотрел безопасность подачи различных продуктов питания в полистироловых продуктах общественного питания и пришел к такому же выводу, что и Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США. ^[97]

С 1999 по 2002 год всесторонний обзор потенциальных рисков для здоровья, связанных с воздействием стирола, был проведен международной экспертной группой из 12 человек, выбранной Гарвардским центром оценки рисков.Ученые обладали знаниями в области токсикологии, эпидемиологии, медицины, анализа рисков, фармакокинетики и оценки воздействия. Исследование, проведенное в Гарварде, показало, что стирол естественным образом присутствует в следовых количествах в таких продуктах, как клубника, говядина и специи, и естественным образом вырабатывается при обработке таких продуктов, как вино и сыр. В исследовании также были проанализированы все опубликованные данные о количестве стирола, попадающего в рацион из-за миграции пищевых упаковок и одноразовых изделий, контактирующих с пищевыми продуктами, и сделан вывод о том, что риск для населения в результате воздействия стирола из пищевых продуктов или приложений, контактирующих с пищевыми продуктами таких как упаковка из полистирола и контейнеры для пищевых продуктов) был на слишком низком уровне, чтобы вызвать неблагоприятные последствия. ^[98]

Полистирол обычно используется в емкостях для пищевых продуктов и напитков. Мономер стирола (из которого изготавливается полистирол) вызывает подозрение на рак. ^[99] Стирол «обычно содержится в таких малых количествах в потребительских товарах, что риски несущественны». ^[100] Полистирол, используемый для контакта с пищевыми продуктами, не должен содержать более 1% (0,5% для жирных продуктов) стирола по весу. ^[101] Было обнаружено, что олигомеры стирола в контейнерах из полистирола, используемых для упаковки пищевых продуктов, мигрируют в продукты питания. ^[102] Другое японское исследование, проведенное на мышах дикого типа и AhR-null, показало, что тример стирола, обнаруженный авторами в приготовленных полистироловых контейнерах, упакованных в продукты быстрого приготовления, может повышать уровень гормонов щитовидной железы. ^[103]

Вопрос о том, можно ли разогревать полистирол вместе с пищей, является спорным. Некоторые контейнеры можно безопасно использовать в микроволновой печи, но только при наличии соответствующей маркировки. ^[104] Некоторые источники предполагают, что следует избегать продуктов, содержащих каротин (витамин А) или растительные масла. ^[105]

Из-за повсеместного использования полистирола эти серьезные проблемы со здоровьем остаются актуальными. ^{[106] [ ненадежный источник? ]}

Пожароопасность

Как и другие органические соединения, полистирол легко воспламеняется. Полистирол классифицируется в соответствии с DIN4102 как продукт «B3», что означает легковоспламеняющийся или «легко воспламеняющийся». Как следствие, хотя он является эффективным изолятором при низких температурах, его использование запрещено в любых открытых установках в строительстве, если материал не является огнестойким. Berthelot, M. (1866) «Sur Les caractères de la benzine et du styrolène, comparés avec ceux des Autres carburetors d’hydrogène» (О характеристиках бензола и стирола по сравнению с другими углеводородами), Bulletin de la Société Chimique de Paris , 2-я серия, 6 : 289–298. Из стр. 294: «На том, что striolène chauffé en vase scellé à 200°, подвеска Quelques Heures, se change en un polymère résineux (метастирол), et que ce polymère, дистиллированная брусчатка, репродукция стиролена. Коэн Дж.Т.; Карлсон Г; Чарнли Г.; Коггон Д; Делзелл Э; Грэм Д.Д.; Грейм Х; Кревски Д; Мединский М; Монсон Р.; Паустенбах Д; Петерсен Б; Раппапорт С; Ромберг Л; Райан ПБ; Томпсон К. (2011). «Всесторонняя оценка потенциальных рисков для здоровья, связанных с воздействием стирола на рабочем месте и в окружающей среде». Журнал токсикологии и гигиены окружающей среды, часть B: критические обзоры . 5 (1–2): 1–265. дои: 10.1080/10937400252972162. PMID 12012775. S2CID 5547163. «При расследовании пожара в туннеле под Ла-Маншем рассмотрен вопрос о нечестной игре». Айриш Таймс . 28 ноября 1996 г. Проверено 14 января 2018 г.

Библиография

Внешние ссылки

Графит в изоляции — лучший R-фактор, но можно ли с его помощью писать?

. Именно там я узнал, что 85% всей изоляции из пенополистирола (EPS) в Германии имеют серый цвет, потому что в нем есть графит. Я был заинтригован. Однако до этой недели я никогда не видел ничего подобного здесь.Среди различных изоляционных материалов из пенопласта пенополистирол имеет несколько важных преимуществ, поэтому дополнительный эффект от добавления графита может изменить рынок изоляции.

Вчера я увидел кое-что, о чем узнал всего две недели назад в летнем лагере строительных наук. Именно там я узнал, что 85% всей изоляции из пенополистирола (EPS) в Германии имеют серый цвет, потому что в нем есть графит. Я был заинтригован. Однако до этой недели я никогда не видел ничего подобного здесь. Среди различных изоляционных материалов из пенопласта пенополистирол имеет несколько важных преимуществ, поэтому дополнительный эффект от добавления графита может изменить рынок изоляции.

Последние несколько дней я был в горах Северной Каролины, работая с некоторыми из наших оценщиков HERS: Скоттом Саддретом из Building Performance Engineering в Буне и Лейгой Диккенс из Deltec Homes в Эшвилле. Лейга была достаточно любезна, чтобы провести мне экскурсию по заводу Deltec, где она показала стопку панелей для гвоздей. У них есть OSB, связанные с серым EPS.

Этот материал находится на их заводе для специального проекта, и они не используют его регулярно. Тем не менее, это может быть признаком того, что эта улучшенная изоляция начинает пересекать пруд.Кто знает? Возможно, в конечном итоге он заменит белый пенополистирол, используемый сейчас, особенно в конструкционных изолированных панелях (SIP) и изоляционных бетонных формах (ICF).

EPS серого, а не белого цвета

Почему они добавили в него графит? Потому что графит уменьшает количество лучистого тепла, которое проходит через пенополистирол. (См. видео ниже.) В результате теплопередача через материал может сократиться на 9-21%, в зависимости от плотности.

BASF (крупнейшая в мире химическая компания согласно Википедии) производит этот новый тип EPS и называет его Neopor.Поскольку они базируются в Германии, логично, что именно там Neopor стартует в первую очередь.

Видео ниже дает вводный взгляд на то, что делает графит, почему он помогает и как его использовать.

Преимущества EPS

Теперь о тех преимуществах, о которых я упоминал в начале статьи. Среди видов пеноизоляции EPS имеет один из самых низких показателей воздействия на окружающую среду. Даже Алекс Уилсон так говорит. (Да, я спорил с тем, как он подошел к своему «исследованию» и к выводам, которые он из него сделал, но когда вы говорите о вспенивателях, пентан лучше, чем ГФУ.)

Кроме того, EPS лучше не удерживает влагу, чем экструдированный полистирол (XPS). Проницаемость Neopor составляет от 2,5 до 5,5, в зависимости от плотности и толщины материала. Один дюйм XPS имеет проницаемость около 1,1. Два дюйма — это примерно половина этого размера. Поскольку диффузия водяного пара не является такой большой проблемой, как объемная вода для тех из нас, у кого ниже 48, материалы с более высокой проницаемостью, как правило, лучше, чем материалы с низким рейтингом проницаемости.

Здесь он взлетит?

EPS

в основном используется в тех случаях, когда он является основной изоляцией в сборке здания.XPS и полиизоцианурат доминируют на рынке изоляционных обшивок для надземных стен, где у вас также есть изоляция в полостях каркасных сборок, но EPS является предпочтительной изоляцией для SIP и ICF, а также для многих настилов крыш.

Будет интересно посмотреть, начнет ли EPS в Северной Америке становиться серым. Вы еще не видели? Вы использовали его? Как вы думаете?

 

Похожие статьи

Важные новости: R-значение изоляции не является константой

Не забывайте о науке в области строительства

Является ли грибовидная изоляция самым экологичным изоляционным материалом в мире?

.

No related posts.