Технология и потребительские свойства полистирола общего назначения

в воздухе населенных мест - 0,003 мг/м³;

в воде водоемов - 100 мг/м3 (0,1 мг/дм³);

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Технология производства  полистирола и ее технико-экономическая  оценка 

 

Промышленное производство полистирола основано на радикальной полимеризации стирола. Различают 3 основных способа его получения:

Эмульсионный (ПСЭ)

Наиболее устаревший метод  получения, не получивший широкого применения в производстве. Эмульсионный полистирол получают в результате реакции полимеризации стирола в водном растворе щелочных веществ при температуре 85-95 °C. Для этого метода требуются: стирол, вода, эмульгатор и инициатор полимеризации. Стирол предварительно очищают от ингибиторов: требутил-пирокатехина или гидрохинона. В качестве инициаторов реакции применяют водорастворимые соединения, двуокись водорода или персульфат калия. В качестве эмульгаторов применяют соли жирных кислот, щелочи (мыло), соли сульфокислот. Реактор наполняют водным раствором касторового масла и тщательного перемешивая вводят стирол и инициаторы полимеризации, после чего полученная смесь нагревается до 85-95 °C. Мономер, растворённый в мицеллах мыла, начинает полимеризоваться, поступая из капель эмульсии. В результате чего образуются полимер-мономерные частицы. На стадии 20 % полимеризации мицеллярное мыло расходуется на образование адсорбированных слоёв и процесс далее протекает внутри частиц полимера. Процесс заканчивается, когда содержание свободного стирола станет менее 0,5 %. Далее эмульсия транспортируется из реактора на стадию осаждения с целью дальнейшего снижения остаточного мономера, для этого эмульсию коагулируют раствором поваренной соли и сушат, получая порошкообразную массу с размерами частиц до 0,1 мм. Остатки щелочных веществ влияют на качество полученного материала, поскольку полностью устранить посторонние примеси невозможно, а их наличие придаёт полимеру желтоватый оттенок. Данным методом можно получать полистирол с наибольшей молекулярной массой. Полистирол получаемый по данному методу имеет аббревиатуру — ПСЭ, которая периодически встречается в технической документации и старых учебниках по полимерным материалам.

Суспензионный (ПСС)

Суспензионный метод полимеризации  производится по периодической схеме  в реакторах с мешалкой и теплоотводящей рубашкой. Стирол подготавливают, суспендируя  его в химически чистой воде посредством  применения стабилизаторов эмульсии (поливинилового спирта, полиметакрилата натрия, гидроксида магния) и инициаторов полимеризации. Процесс полимеризации производится при постепенном повышении температуры (до 130 °С) под давлением. Результатом  является — получение суспензии из которой полистирол выделяют путём центрифугирования, затем его промывают и сушат. Данный метод получения полистирола также является устаревшим и наиболее пригоден для получения и сополимеров стирола. Данный метод в основном применяется в производстве пенополистирола.

Блочный или получаемый в  массе (ПСМ)

Различают две схемы производства полистирола общего назначения: полной и неполной конверсии. Термическая  полимеризацией в массе по непрерывной  схеме представляет собой систему  последовательно соединенных 2-3 колонных аппарата-реактора с мешалками. Полимеризацию  проводят постадийно в среде бензола — сначала при температуре 80-100 °С, а затем стадией 100—220 °С. Реакция прекращается при степени превращения стирола в полистирол до 80-90 % массы (при методе неполной конверсии степень полимеризации доводят до 50-60 %). Непрореагировавший стирол-мономер удаляют из расплава полистирола вакуумированием, понижая содержание остаточного стирола в полистироле до 0,01-0,05 %, непрореагировавший мономер возвращается на полимеризацию. Полистирол, полученный блочным методом отличается высокой чистотой и стабильностью параметров. Данная технология наиболее эффективна и практически не имеет отходов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.Нормативно-технические  документы на полистирол, нормируемые  показатели качества в соответствии  с требованиями нормативнотехнической  документации.

5.1. Технические  условия:

 

1. По физико-механическим  показателям полистирол должен  соответствовать требованиям и  нормам, указанным в табл. 1.                                                                                                                                 

2. Полистирол, используемый  для изготовления изделий, соприкасающихся  с пищевыми продуктами, и игрушек,  не должен придавать модельной  среде постороннего запаха и  привкуса выше 1 балла. Концентрация  стирола в модельной среде  не должна превышать 0,01 мг/дм3.         

3. Цвет полистирола должен  соответствовать контрольному образцу-эталону,  утвержденному предприятию-изготовителю  в установленном порядке.

5.2. Принципы  товарной маркировки

 

В зависимости от свойств  и назначения установлены следующие  марки полистирола, получаемого  полимеризацией в массе:

ПСМ-115 - для изготовления методом литья под давлением  изделий технического назначения и  товаров народного потребления;                                                                                                                        

ПСМ-111 - повышенной теплостойкости, для изготовления светотехнических изделий методом литья под  давлением и товаров народного  потребления;                                                                            

ПСМ-118 - для изготовления методом литья под давлением  изделий сложной конфигурации технического назначения и товаров народного  потребления. Марка характеризуется  высокой текучестью;                                                                                                                                                            

ПСМ-151 - повышенной теплостойкости и низкой текучести, для изготовления листов, профилей, пленок и нитей  методом экструзии, товаров народного  потребления; для производства нитей  предназначен только высший сорт;

суспензионного:

ПСС - для изделий технического назначения и товаров народного  потребления;

эмульсионного:

ПСЭ-1 - для получения пенопластов;                                                                                                               

ПСЭ-2 - для продукции технического назначения; допускается применение для изготовления пеноплит.

Условное обозначение  марок полистирола общего назначения состоит из сокращенного назначения материала (ПС), способа получения (Э  – эмульсионный; М – полимеризация  в массе (блочный); С – суспензионный), цифрового обозначения марки, указания рецептуры светостабилизации, наименования цвета, указания рецептуры окрашивания  цвета, сорта и обозначения стандарта. В обозначение поверхностно обработанного  полистирола вводят буквенный эквивалент «С» перед указанием сорта. 
Пример условного обозначения полистирола общего назначения блочного марки 111, светостабилизированного, красного цвета, высшего сорта по ГОСТ 20282-86: 
ПСМ-111-20, красный, рец. 136П, высший сорт ГОСТ 20282-86. 
Пример условного обозначения полистирола общего назначения блочного марки 151, неокрашенного, поверхностно обработанного, первого сорта по ГОСТ 20282-86: 
ПСМ-151 «С», первый сорт ГОСТ 20282-86.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                                                                                       Таблица 1

Наименование показателя	Норма для марки
	ПСМ-151			ПСМ-Н1				ПСМ-115					ПСМ-118
	Высший сорт	Первый сорт		Высший сорт		Первый сорт		Высший сорт			Первый сорт		Высший сорт		Первый сорт
1.Внешний вид	Гранулы размером от 2 до 5 мм. Допускается  наличие гранул размером от 5 до 8 мм массовой долей до 1%
2.Чистота поверхности диска	Поверхность диска должна быть чистой и блестящей, серебристость не допускается.  Допускаются включения не более  одной точки диаметром 0,2 мм на площади, см2:           20                 20                 10               10              10             10              10                 10
3.Массовая доля остаточного мономера (стирола), % не более	0,10		0,15		0,10		0,15		0,10	0,15		0,10		0,15
4.Массовая доля воды, %, не более	0,1		0,1		0,1		0,1		0,1	0,1		0,1		0,1
5.Температура Размягчения по Вика, °С, не ниже	95		90		95		90		90	82		85		78
6.Показатель текучести расплава,г/10 мин	2±10%		1,5-3,0		5±10%		3,0-6,0		8±10%	2,0-10,0		12±10%		10,0-14,0
7.Разброс показателя Текучести расплава в Пределах одной партии, %, не более	-		±10		-		±10		-	±15		-		±10
8. Тангенс угла диэлектрических потерь при частоте 1 МГц, не более	0,0002		0,0003		0,0003		0,0003		0,0002	0,0004		0,0003		0,0003
9.Диэлектрическая проницаемость при частоте 1 МГц, не более	2,6		2,6		2,6		2,6		2,6	2,6		2,6		2,6
10. Прочность при разрыве, МПа (кгс/см2), не менее	49,0 (500)		44,1 (450)		44,1 (450)		40,2 (410)		40,2 (410)	37,7 (385)		39,2 (400)		35,3 (370)
11.Коэффициент интегрального светопропускания, %, не менее	89		89		88		88		88	86		88		88

 

	ПСС			ПСЭ-1		ПСЭ-2
	Высший сорт		Первый сорт	Высший сорт	Первый сорт	Первый сорт
1.Внешний вид	Гранулы размером не более 3×5 мм. Допускается наличие гранул размером до 8 мм массой до 1 %			Порошок белого цвета
2.Чистота поверхности диска	Поверхность диска должна быть чистой и блестящей, серебристость не допускается. Допускаются включения не более  одной точки на площади, см2 :         10                          10                           10                              10                                 10           Диаметром  0,2 мм                                           Диаметром 0,3 мм
3.Массовая доля остаточного мономера (стирола), % не более	0,05	0,05		0,30	0,30		0,30
4.Массовая доля воды, %, не более	0,1	0,2		0,3	0,3		0,3
5.Температура Размягчения по Вика, °С, не ниже	90	85		98	93		90
6.Показатель текучести расплава,г/10 мин	1,3-3,0	1,0-4,0 4,0-6,0 6,0-8,0		0,5-1,6	0,5-1,9		0,5-3,0
7.Отношение вязкостей	Не определяют			4,5-6,0	4,0-6,0		Не определяют
8. Тангенс угла диэлектрических потерь при частоте 1 МГц, не более	0,0004	0,0004		0,0003	0,0003		0,0003
9.Диэлектрическая проницаемость при частоте 1 МГц, не более	2,5	2,7		2,7	2,7		2,6
10. Прочность при растяжении, МПа (кгс/см2), не менее	44,1 (450)	44,1 (450)		53,9 (550)	39,2 (400)		Не определяют
11.Коэффициент интегрального светопропускания, %, не менее	Не определяют			Не определяют

                                                                                                                                       Продолжение таблицы 1

6.Контроль качества  товара. Требования нормативно-технических  документов на правила приемки,  хранения, испытания и эксплуатации 

6.1. Методы  испытаний:

 

1. Точечные пробы отбирают в равных количествах от каждой, отобранной в выборку, упаковочной единицы. Отобранные точечные пробы соединяют и перемешивают. Масса объединенной пробы не должна быть менее 3 кг. Объединенную пробу помещают в чистую сухую, плотно закрываемую банку, или во влагонепроницаемый мешок; на банку наклеивают, а в мешок

вкладывают  этикетку с обозначением наименования продукта, номера партии и даты отбора пробы.

 

2. Из отобранной, как указано в п.1, пробы изготовляют образцы для испытаний по ГОСТ 12019-66 литьем под давлением по режимам, указанным в табл. 2.

 

Допускается изготовление образцов для испытаний на плунжерных литьевых машинах. При разногласиях в оценке качества испытания проводят на образцах, изготовленных на шнековых литьевых машинах.

                                                                                                                               

                                                                                                                                   Таблица 2

Наименование показателя	Норма для полистирола марки
	ПСМ-111, ПСМ-115, ПСМ-151, ПСМ-118	ПСЭ-1	ПСЭ-2	ПСС
1. Температура литьевой массы, °С 2. Время выдержки под давлением в форме, с 3. Время выдержки под охлаждением в форме, с 4. Удельное давление литья, МПа (кгс/см²) 5. Температура литьевой формы, °С	170-210   10-40   20-60   98-118 (1000-1200) 40-60	190-230   10-40   30-60   98-108 (1000-1100) 40-60		170-200   10-40   30-60   98-108 (1000-1100) 40-60