Технология и потребительские свойства полистирола общего назначения

      МИНИСТЕРСТВО БРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

   УО «Белорусский государственный экономический университет»

 

 

 

 

 

                                                                                                                  Кафедра технологии                                                         

                                                                                                                           Важнейших отраслей   

                                                                                                                            промышленности

     

                             

 

 

                                    ИНДИВИДУАЛЬНАЯ РАБОТА

                           на тему: «Технология и потребительские

                           свойства полистирола общего назначения»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Исполнил  студент

1 курс. ФМК,  гр. ДМП                                                                                А.И.Дворник

 

 

Руководитель                                                                                             И.А.Мочальник

 

 

 

 

 

                                           

 

 

                                                               МИНСК 2013

Реферат

Работа содержит:

Ключевые слова:  полимер, полистирол, модификация, свойства, классификация, нормативные документы, технология, применение, польза.

Изучена товарная продукция в виде полистирола, сферы её применения.

Определены потребительские свойства полистирола.

Для определения нормируемых показателей  качества полистирола изучены соответствующие  стандарты.

Изучены вопросы контроля качества полистирола, правила приемки, транспортирования  и хранения готовой продукции.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                    ВВЕДЕНИЕ

 

 

 Полистирол - пластик, получаемый путем полимеризации стирола. Он прозрачен, лишен запаха, физиологически безвреден. Немодифицированный полистирол жесткий, но довольно хрупкий, по сравнению с другими листовыми пластиками, материал, причем под воздействием ультрафиолета желтеет и становится ломким, поэтому используется в основном в помещениях. Однако, при этом, полистирол разбить сложнее, чем обычное стекло.

   Полистирол в 2,5 раза легче обычного стекла (плотность 1060 кг/м3), превосходит его по теплоизоляционным свойствам и близок по прозрачности (прозрачный полистирол имеет светопропускание около 90%). Он имеет большую влагостойкость и лучшие электроизоляционные свойства, чем любой другой распространенный листовой пластик. Диапазон температур, при которых немодифицированный полистирол сохраняет свои свойства от -40 до +80 градусов С.  
Главное достоинство полистирола - это один из самых дешевых пластиков.         

Промышленность  пластмасс зародилась на рубеже XX века. Легко полимеризующийся стирол и его стеклообразный твердый полимер сразу же привлекли внимание. Основы химии и технологии производства полистирола заложили Остромысленский и Штау-дингер. Последний предложил цепной механизм образования макромолекул полистирола.       

Первый  патент на получение полистирола (способом термической спонтанной полимеризации  в массе) был взят в Германии в 1911г. Там же в 1920 г. началось промышленное производство полимера. В 1936г. уже производилось 6000 т/год.      

За  пределами Германии рост производства полистирола долгое время сдерживался  высокой ценой на мономер. Стимулом к бурному развитию послужило  создание в США, во время второй мировой войны, крупнотоннажного производства бутадиен-стирольного каучука что, естественно, привело к снижению цен на стирол.  Разработка таких эффективных продуктов_; как пенополистирол, ударопрочные полимеры стирола, АБС-пластики, позволила полистирольным пластикам в целом занять третье место в мировом производстве пластмасс после полиэтилена и поливинилхлорида.      

Широкое применение полистирола и пластиков  на его основе базируется на его  невысокой стоимости, простоте переработки  и огромном ассортименте различных  марок. Наиболее широкое применение (более 60% производства полистирольных пластиков) получили ударопрочные полистиролы, представляющие собой сополимеры стирола  с бутадиеновым и бутадиен-стирольным каучуком. 

 

 

 

 

 

 

 

1. Применение полистирола  в сфере производства или потребления

Из полистиролов производят широчайшую гамму изделий, которые в первую очередь применяются в бытовой  сфере деятельности человека (одноразовая  посуда, упаковка, детские игрушки  и т. д.), а также строительной индустрии (теплоизоляционные плиты, несъемная опалубка, сандвич панели), облицовочные и декоративные материалы (потолочный багет, потолочная декоративная плитка, полистирольные звукопоглощающие элементы, клеевые основы, полимерные концентраты), медицинское направление (части систем переливания крови, чашки Петри, вспомогательные одноразовые инструменты). Вспенивающийся полистирол после высокотемпературной обработки водой или паром может использоваться в качестве фильтрующего материала (фильтрующей насадки) в колонных фильтрах при водоподготовке и очистке сточных вод. Высокие электротехнические показатели полистирола в области сверхвысоких частот позволяют применять его в производстве: диэлектрических антенн, опор коаксиальных кабелей. Могут быть получены тонкие пленки (до 100 мкм), а в смеси с со-полимерами (стирол-бутадиен-стирол) до 20 мкм, которые также успешно применяются в упаковочной и кондитерской индустрии, а также производстве конденсаторов.

Наиболее часто ПС применяют для изготовления: визитных карточек, канцтоваров, игрушек; контейнеров, упаковки и посуды для пищевой промышленности; корпусов техники, упаковки для косметики; элементов оборудования сантехнического назначения; торгового и выставочного оборудования; объемных (формованных) изделий в дизайне и наружной рекламе; отделочных материалов в строительстве.

Ориентированный полистирол толщиной менее 75 мкм используют для «окошек» в картонных упаковочных коробках. Более толстые пленки используются для получения стаканчиков для торговых автоматов, упаковки в виде подносов для фасованного свежего мяса, с тем, чтобы видеть при покупке обе стороны упаковываемого продукта.

В современной строительной индустрии, а также других отраслях все чаще используют экструдированный полистирол (экструзионный ПС). 
Экструдированный полистирол общего назначения изготавливается в виде прозрачных, молочных, цветных листов. Оборудование для производства этого типа материала — зкструзионные плоскощелевые линии. Экструдированный полистирол — листовой пластик, работающий при длительной эксплуатации под воздействием постоянного ультрафиолетового воздействия. Полистирол экструзионный общего назначения применяется: внутри помещений и ограничено снаружи (строительство); замещает оконные стекла; вывески; перегородки; душевые кабины; рассеиватели света; оранжереи и теплицы; подставки, ценники, двери.

Полистирол - это прозрачный аморфный термопластический полимерный материал (ПМ), который производится из этилена  и бензола путем полимеризации. Термопласт - это полимерный материал, который при высоких температурах становится мягким и пластичным. Наиболее широко полистирол применяется в  качестве сырья для производства стаканчиков для йогуртов и сметаны. ПС имеет относительно высокую газопроницаемость  по сравнению с полипропиленом, что  является преимуществом в данном производстве: культуры остаются жизнеспособными, и как следствие, продукция лучше  сохраняет свои свойства. 
 
Каковы недостатки полистирола? Прежде всего, это его хрупкость. Если йогурты содержат большие кусочки фруктов, то вследствие внутреннего напряжения в материале упаковки из ПС образуются трещины. Поэтому такой йогурт упаковывают в полипропилен. В то же время 89% существующей сегодня на рынке продукции - это «неживые йогурты», без кусочков фруктов.  
 
Проницаемость для водяного пара и газов у ПС-пленки довольно высока. Поэтому при упаковке восприимчивых продуктов питания может происходить потеря аромата, которая, однако, не влияет на изменение вкуса. Разработанные в последнее время полистироло-полиэтиленовые предлагают решение этой проблемы 
Другой материал, используемый молокозаводами - полипропилен. Это частично кристаллизованный термопластический полимерный материал, который производится из пропилена путем его полимеризации (присоединением отдельных молекул к более крупной молекуле). Преимущество пропилена состоит еще в том, что он имеет высокую устойчивость к образованию трещин от внутреннего напряжения, что позволяет фасовать йогурты с кусочками фруктов. Как сырье ПП пользуется на европейском рынке большим спросом. Рост объемов его потребления составляет 25% в год. 
Многие представители молокозаводов считают, что покупать упаковку из ПП выгоднее, так как она на 5-7% дешевле. Так, расход нефти на кг полимера у ПС составляет 3493,89 г, а у ПП всего - 1964,21 г. По стоимости, что очень важно для оптового покупателя, ПП (720-740 евро/т) так же более выгоден, чем ПС (740-790 евро/т). То есть, цена одного стаканчика ПП весом в 9 г составляет 1,3572 цента. Соответствующий стаканчик с таким же давлением обжатия при соответствующей толщине из ПС весом 10,5 г обойдется уже в 1,5834 цента. Нужно добавить, что из ПП могут производиться стаканчики с более тонкими стенками, и в результате вес продукта может быть уменьшен. 
Но у полипропилена есть существенные недостатки. Его достаточно тяжело перерабатывать, так как нужно придерживаться температуры с точностью до 2 градусов. Полипропилен имеет очень плохие характеристики холодостойкости и становится ломким при минусовых температурах. 
 
Подведем некоторые итоги. Итак, при изготовлении стаканчиков, формуемых вгорячую и предназначенных для жидких йогуртовых масс, ПП и ПС занимают на рынке примерно одинаковые позиции. ПП и ПС являются практически равноценными материалами. В то же время ПС имеет лучшие потребительские и физико-химические свойства. 

 

2.Классификационные  признаки полистирола

Код товара согласно классификации  «Товарная номенклатура внешнеэкономической  деятельности» (ТН ВЭД):

390319000 - полистирол

Раздел: VII- Пластмассы и изделия из них; каучук, резина и изделия из них.

 

Группа: 39 - Пластмассы и изделия из них.

Позиция: 3903 - Полимеры стирола в первичных формах.

Субпозиция: 390319 – Полистирол.

Подсубпозиция: 39031900

 

 

Код  товара согласно классификации  «Общегосударственный классификатор  Республики Беларусь» (ОКПРБ):

 

Наименование	25.21. 30.300 – Плиты, листы, пленка, фольга  и полосы из полимеров стирола  не армированные.	25.21.41.200 – Пластины, листы плёнка, фольга  и полосы пористые из полимеров  стирола.
Секция	D	D
Подсекция	DH	DH
Раздел	25	25
Группа	25.2	25.2
Класс	25.21	25.21
Категория	25.21.3	25.21.4
Подкатегория	25.21.30	25.21.41
Вид	25.21.30.30	25.21.41.20
Подвид	25.21.30.300	25.21.41.200

 

 

 

 

 

 

3.Потребительские свойства полистирола

Свойства: Полистирол – термопластичный  материал, обладающий высокой твёрдостью и хорошими диэлектрическими свойствами, химически стойкий по отношению  к щелочам и кислотам, кроме  азотной и уксусной. Полистирол не растворяется в низших спиртах, алифатических  углеводородах, фенолах, простых эфирах. Растворяется в собственном мономере, ароматических и хлорированных  углеводородах, сложных эфирах, ацетоне. Устойчив к радиоактивному облучению, но стойкость к ультрафиолетовым лучам невелика. Полистирол легко  формуется и окрашивается. Хорошо обрабатывается механическими способами. Без труда склеивается. Обладает низким влагопоглощением и высокой  влагостойкостью и морозостойкостью. Физиологически безвреден. Изделия  из полистирола обладают высоким  глянцем. 
Полистирол общего назначения весьма хрупок, имеет низкую ударную прочность и малую теплостойкость: температура размягчения полистирола составляет 90-95°С. Лучшими эксплуатационными свойствами обладают различные сополимеры стирола. Ударопрочный полистирол отличается повышенными показателями ударной вязкости в широком диапазоне температур (до -30...-40 °С). Основной недостаток – низкая термо- и светостойкость, связанная с наличием каучуковой фазы. 
 
Свойства полистирола общего назначения: 
1. Плотность – 1050-1080 кг/м3.  
2. Насыпная плотность гранул – 550-560 кг/м3. 
4. Линейная усадка в форме – 0,4-0,8 %.  
5. Нижний предел рабочих температур – (-40 °С). 
6. Верхний предел рабочих температур 65-75 °С. 
7. Электрическая прочность при частоте 50 Гц – 20-23 кВ/мм. 
8. Удельное поверхностное электрическое сопротивление – 1016 Ом. 
9. Удельное объемное электрическое сопротивление  
при выдержке под напряжением 1 мин. – 1017 Ом·см 
при выдержке под напряжением 15 мин. – 1018 Ом·см. 
10. Коэффициент термического линейного расширения – 6·10-5-7·10-5 град-1. 
11. Коэффициент теплопроводности – 0,093-0,140 Вт/м·К. 
12. Удельная теплоемкость – 34·103 Дж/кг·К. 
13. Тангенс угла диэлектрических потерь при частоте 1 МГц – 3-4·10-4. 
14. Диэлектрическая проницаемость – 2,49-2,60.

 

3.1.Требования безопасности:

 

1. Гранулированный полистирол  является горючим продуктом. Температура  воспламенения расплава - 210°С. При  загорании полистирол тушить  распыленной водой со смачивателями.

2. Аэровзвесь эмульсионного  полистирола взрывоопасна. Пыль  фракции 20-250 мкм имеет нижний  предел воспламенения 25-29 г/м³.  Температура самовоспламенения аэрогеля - 444°С.

В соответствии с правилами  защиты от статического электричества  в производствах химической, нефтехимической  и нефтеперерабатывающей промышленности оборудование, коммуникации и токоприемники  на участках возможного образования  зарядов статического электричества  должны быть заземлены.

В местах выделения паров  стирола и образования полистирольной пыли должна быть предусмотрена система  приточно-вытяжной вентиляции.

3. Продукты разложения  полистирола, полученного любым  способом, токсичны. При переработке  полистирола в результате частичной  деструкции материала могут выделяться  пары стирола и другие продукты  разложения. Предельно допустимая  концентрация (ПДК) паров стирола  в воздухе рабочей зоны производственных  помещений равна 5 мг/м³. Область воспламенения смеси паров стирола с воздухом 1,05-7,5 по объему.

4. Пары стирола выше  предельно допустимых концентраций  вызывают раздражение слизистых  оболочек глаз, носа, гортани, нарушение  функций центральной нервной  системы и печени, а также оказывают  влияние на кроветворные органы.

5. Переработка полистирола  должна производиться при наличии  местной и общеобменной вентиляции  при строгом соблюдении температурного  режима и технологических параметров.

 

3.2. Охрана природы:

 

1. Вредное воздействие  полистирола при его производстве  и переработке определяется выделением  стирола в окружающую среду.  Стирол обладает наркотическим  и специфическим действием на  организм, оказывая влияние на  нервную систему, печень и кроветворение.  Обладает мутагенным действием.

При содержании стирола в  модельных средах более 500 мг/м³ (0,5) мг/дм3 обнаруживаются симптомы отравления, связанные с нарушением процессов кроветворения и изменением функционального состояния печени. При концентрациях стирола от (500-100) мг/м³ (0,5-0,1) мг/дм³ специфическое действие сменяется наркотическим.

2. Меры и средства защиты  природной среды от вредного  воздействия обеспечиваются соблюдением  требований техники безопасности  при получении и переработке  полистирола.

3. Содержание стирола в  выбросах в атмосферу, сбросах  в водоемы и загрязнения почвы  при получении полистирола в  соответствии с Санитарными нормами  проектирования промышленных предприятий  контролируют по предельно допустимым  концентрациям стирола: