البوليسترين (50 صورة): ما هذه المادة؟ تطبيق وتحضير الحبيبات ، كثافة البوليسترين الشفاف وغيره ، نقطة الانصهار وخصائص أخرى

2024 مؤلف: Beatrice Philips | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-18 12:03

لقد غيرت أنواع مختلفة من البلاستيك فهمنا للحياة اليومية بشكل جذري - اليوم لم يعد من الممكن تخيل حياتنا بدون بعض الأشياء البلاستيكية. ومع ذلك ، هناك أنواع مختلفة من البلاستيك ، ولكل نوع من أنواعه خصائصه الخاصة التي تحدد استخدام مادة معينة في مناطق معينة. نظرًا لأن البوليسترين هو أحد أكثر الخيارات البلاستيكية شيوعًا اليوم ، فمن الجدير النظر في ميزاته عن كثب.

ما هذه المادة؟

البوليسترين هو ستيرين مبلمر ، أي منتج للصناعة الكيميائية. يمكنك تحقيق تصنيعها باستخدام طرق مختلفة ، لكل منها مزاياها وعيوبها ، وسننظر في أكثرها شيوعًا بمزيد من التفصيل في هذه المقالة أدناه. حيث يحتوي البوليسترين فقط على جزيئات من مواد شائعة مثل الكربون والهيدروجين ، لكنها مصنوعة من الستايرين السائل ، والذي يتم الحصول عليه بدوره من النفط والفحم.

يشبه الستايرين المبلمر مادة صلبة ومرنة وعديمة اللون وحتى شفافة يمكن أن تنثني دون أن تنكسر ، كما أنها شديدة الرطوبة.

لأول مرة ، تم الحصول على البوليسترين في المراحل الأولى من الثورة الصناعية - ومن المعروف ذلك في عام 1839 تم تصنيعه في ألمانيا … شيء آخر هو أن إنتاجه على نطاق صناعي بدأ بعد ذلك بكثير - فقط في عام 1920 ، وحتى في العقود الأولى لم يتم استخدامه بنشاط كبير. فقط خلال الحرب العالمية الثانية في الولايات المتحدة ، أصبحوا مهتمين بها حقًا ، وأنتجوا المطاط الصناعي القائم على البوليسترين ، وفي الاتحاد السوفيتي ، تم تأجيل الإنتاج الصناعي لهذه المواد تمامًا حتى سنوات ما بعد الحرب.

لا يمكن القول أن البوليسترين الحديث يتوافق تمامًا مع عينات القرن الماضي . - طوال هذا الوقت ، كان العلماء يبحثون عن طرق لتحسين خصائص المادة. بفضل هذا ، أصبح البلاستيك بعد الحرب العالمية الثانية أكثر متانة ، بما في ذلك تأثير أفضل بكثير - أصبح هذا ممكنًا بفضل إنشاء البوليمرات الستايرين التي تم الحصول عليها من خلال عمليات كيميائية أكثر تعقيدًا.

ملكيات

بالضبط تعتمد الخصائص الفيزيائية للبوليسترين الحديث بشكل كبير على كيفية إنتاجه ، ولكن بشكل عام ، عندما نتحدث عن البوليسترين البسيط دون أي توضيح ، فإننا نعني مادة ذات معايير محددة للغاية. كثافته ليست الأعلى (1060 كجم / م

الكتلة الجزيئية المادة أيضًا ليست محددة بأي حال من الأحوال وتعتمد بشدة على طريقة الحصول على البوليسترين - فهي تتراوح عادة من 50 ألف إلى 300 ألف ، على الرغم من أن متغيرات المستحلب تظهر أحيانًا معدلات أعلى بكثير. الذوبان البوليسترين مهم في عدد من المواد ، بما في ذلك المونومر الخاص به ، وكذلك الأسيتون ، والهيدروكربونات العطرية والإسترات.

لا يصلح لعدد من المذيبات ، بما في ذلك الإيثرات والكحولات المنخفضة والفينولات والهيدروكربونات الأليفاتية.

أعلن البوليسترين خصائص عازلة لا تتغير بغض النظر عن البيئة. هذه المادة أيضًا غير مبالية عمليًا بالتأثيرات المدمرة للأحماض والقلويات والأملاح والكحول. أعلاه ، لقد قمنا بالفعل بإدراج المواد التي لا يزال بإمكانها إذابتها ، كما أنها تتأكسد ، وهلجنة ، ونترات ، وسلفنة.

في شكله الأصلي ، بدون صبغ إضافي ، البوليسترين (على الأقل تنوع كتلته) ليس فقط عديم اللون ، ولكنه شفاف أيضًا … لا يحتفظ الهيكل عمليا بالضوء المرئي ، ويمر 90 ٪ من كميته ، وهذا يسمح باستخدام مثل هذه المادة في تصنيع الزجاج البصري. في الوقت نفسه ، لا تمر الأشعة فوق البنفسجية والأشعة تحت الحمراء عبر أسطح البوليسترين بثقة كبيرة.

إذا اعتبرنا خصائص البوليسترين من المزايا التي تجعلها شائعة جدًا في مختلف المجالات ، أولاً وقبل كل شيء ، يجدر إبراز النقاط المهمة التالية

• مزيج من التكلفة المنخفضة وسهولة المعالجة … عند سعره ، يمكن اعتبار البوليسترين أحد المحركات الرئيسية للحضارة الحديثة ، نظرًا لخصائصه. ليس من أجل لا شيء أن يتم إنتاج الكثير من المنتجات اليوم بالمشاركة المباشرة لهذه المواد - فهي ببساطة لا تملك بديلًا حقيقيًا.
• مقاومة كيميائية جيدة . معظم المواد التي يمكن أن تتواجد على سطح البوليسترين في الحياة اليومية لا تشكل أي خطر عليها - فهذه أخبار رائعة للمصنعين الذين يرغبون في إنتاج منتجات تتميز بالمتانة. في الوقت نفسه ، في المختبر الكيميائي ، مع وجود مجموعة رائعة من الكواشف في متناول اليد ، ليس من الصعب إذابة البوليسترين.
• السمية آمنة نسبيا . يصدر البوليسترين القليل نسبيًا من أي أبخرة ضارة ومن وجهة نظر بيئية ، مع بعض التحفظات ، يعتبر غير ضار. على الأقل ، لا يضع الخبراء أي قيود على استخدام مواد البوليسترين داخل المباني السكنية ، ويمكن حتى صنع أطباق البوليسترين.
• مجموعة واسعة من التطبيقات … نظرًا لصفاته وسهولة المعالجة والصباغة ، يمكن استخدام البوليسترين كمواد خام لإنتاج أي شيء.

مع كل مزايا البوليسترين ، فإنه يمتلك أيضًا محددات ، وعلى الرغم من عدم وجود الكثير منهم ، إلا أنهم يلعبون أحيانًا دورًا مهمًا للغاية.

بادئ ذي بدء ، فإن أي سخونة زائدة لمثل هذا البلاستيك أمر خطير ، وحتى في الظروف المنزلية ما زلت بحاجة إلى التفكير في المكان الذي يمكنك فيه استخدام البوليسترين وأين لا يجب عليك ذلك. بالإضافة إلى ذلك ، بالنسبة لمعظم أنواع المواد ، بالإضافة إلى مقاومة الصدمات ، تشكل التأثيرات خطرًا كبيرًا ، وبشكل عام ، تعتبر الهشاشة العامة مشكلة.

مقارنة مع البولي بروبلين

أحد المنافسين الرئيسيين للبوليسترين هو بوليمر شائع آخر - بولى بروبلين … في بعض المجالات ، مثل إنتاج مواد التعبئة والتغليف ، يكونون منافسين مباشرين ، لكن الفرق بين المادتين كبير جدًا. من الجدير أن نبدأ على الأقل بحقيقة ذلك من الصعب إعادة تدوير البوليسترين ، وعلى الرغم من أنه يمكنك في كثير من الأحيان أن تسمع أنه آمن ، إلا أن دعاة حماية البيئة لا يزالون يحبون العثور على خطأ في ذلك.

مادة البولي بروبيلين أيضًا ليست خالية من الخطيئة ، ولكن لا يزال هناك عدد قليل من الأسئلة التي تطرح عليها ، ومن الأسهل إعادة تدويرها. إذا تحدثنا بحتة عن الصفات الفيزيائية للمادتين ، إذن يتميز البولي بروبلين أيضًا بمرونة متزايدة - حيث ينكسر البوليسترين أو يتشقق بالفعل ، ينحني البولي بروبيلين المرن ببساطة. بالنسبة للسعر ، ربما كان البوليسترين يخسر المنافسة أمام منافسه منذ فترة طويلة ، ولكن أكثر من ذلك تكلفة منخفضة هو العامل الذي يبقيها واقفة على قدميها حتى الآن.

إن التمييز البصري بين أحدهما ليس بالأمر الصعب ، لكن عليك أن تعرف ما الذي يجب أن تنظر إليه. يبدو البوليسترين أكثر جمالا إنه لامع ولامع ، بدون تلوين إضافي يبدو شفافًا ، على الرغم من أنه يمكن أن يكون له ظل بارد مميز من اللون الأزرق. يبدو البولي بروبلين أقذر قليلاً بسبب ضبابه .، تأثير تشتت الضوء أعلى من ذلك بكثير. يمكنك أيضًا التمييز بين مادتين من خلال النقر على: البوليسترين رنان وينبعث منه نقرات مميزة عند ضربه ، في حين أن مادة البولي بروبيلين تبدو مكتومة.

هل هو ضار بالبشر؟

يعتبر البوليسترين من أكثر المواد إثارة للجدل من حيث تقييم الضرر والخطر على الصحة . من ناحية ، يتم استخدامه على نطاق واسع في المساكن البشرية وحتى في صناعة الأطباق ، مما يشير بالفعل إلى أن هذا غير محظور. من ناحية أخرى ، تشير العديد من العبارات التي تثير التساؤل عن مدى ملاءمة البلاستيك للبيئة في المقام الأول إلى البوليسترين. سيكون من العدل أن نقول إنه على الرغم من أنها ليست أخطر المواد الموجودة ، إلا أنه لا يزال لا يمكن اعتبارها آمنة أيضًا - لا يمكن استخدامها بنشاط.

يجب أن يكون مفهوما أن الستيرين ، وهو مادة خام لإنتاج البوليسترين ، يعتبر شديد السمية.

لا يمكن أن ينبعث البوليسترين الكثير من المواد السامة التي لن تؤثر على صحة الإنسان كثيرًا ، لكن هذا فقط طالما أنك لست على اتصال دائم به ، وحتى يسخن. كلما ارتفعت درجة الحرارة ، زادت خطورة المنطقة التي تحتوي على منتجات البوليسترين ، خاصةً إذا اشتعلت النيران واشتعلت المادة. الأهم من ذلك كله ، أن الأبخرة الكيميائية تعطل الكبد ، ولكن يمكن أن تكون المشاكل في القلب والرئتين ، ويعتقد بعض الخبراء أن استنشاق أبخرة الستايرين أمر محفوف بتطور التهاب الكبد.

يجب أن تفهم أيضًا أن البوليسترين والبوليسترين مختلفان: لتحسين خصائص البلاستيك ، يمكن للشركة المصنعة إضافة العديد من الملدنات والأصباغ والمواد المضافة الأخرى التي تؤثر على قوة ومرونة المادة.

في بعض الحالات ، قد تكون هذه المواد المضافة أكثر خطورة من الستايرين نفسه ، وقد لا تشير الشركة المصنعة إلى بيانات مخاطر إضافية حتى لا تفقد العملاء.

عندما أطلقنا أعلاه على البوليسترين آمنًا نسبيًا ، فإننا نعني أن هناك منتجات أخرى أكثر ضررًا للنشاط البشري ، والتي ما زلنا لا نستطيع التخلي عنها - على سبيل المثال ، عوادم السيارات. بالإضافة إلى ذلك ، من الناحية النظرية ، يمكن استخدام البوليسترين بأمان تام تقريبًا - بشرط أن تعرف التعليمات وتتبعها بصرامة ، على وجه الخصوص ، ليس من خلال تعزيز تسخين المادة ، ولكن عن طريق حمايتها منها. ولكن على الرغم من ذلك يجب ألا تنظر إلى البوليسترين على أنه مادة آمنة تمامًا ، لأنه حتى في عالم البلاستيك ، الذي تلقى انتقادات متزايدة في السنوات الأخيرة ، فإن البوليسترين ليس هو الأكثر أمانًا.

نظرة عامة على الأنواع

الى الان لإنتاج البوليسترين ، يتم استخدام عدة طرق للحصول عليها المادة المطلوبة ، ومن حيث خصائصها ، لن تكون النتيجة النهائية هي نفسها دائمًا. لفهم كيفية عملها ، دعنا نلقي نظرة على كل من الطرق الثلاثة الشائعة.

تحتوي كل مادة من هذه المواد على علامة مع تعيين مميز لطريقة الحصول على البوليسترين.

مستحلب

اليوم هذا الطريقة قديمة بالفعل إلى حد كبير ولا يتم استخدامها عمليًا في الإنتاج … مبدأ العملية على النحو التالي: أولاً ، يتم تنقية الستيرين من المثبطات ، وبعد ذلك يتم دمجه في الماء مع المستحلبات (أملاح الأحماض الدهنية والسلفونية ، والصابون) ، وكذلك مبادئات البلمرة - بيرسلفات البوتاسيوم وثاني أكسيد الهيدروجين. عند التسخين إلى 85-95 درجة ، يحدث تفاعل كيميائي - عملية بلمرة تدريجية ، والتي تعتبر كاملة إذا انخفضت كمية الستيرين عن 0.5٪.

يتم بعد ذلك تخثر المستحلب الناتج بمحلول من كلوريد الصوديوم العادي ويخضع للتجفيف ، ونتيجة لذلك يتم تكوين مسحوق حبيبي ناعم ، لا يزيد حجم كل حبيبة عن 0.1 مم. على الرغم من أن البوليسترين يوصف عادة بأنه أبيض وشفاف ، فإن هذه الطريقة لن تكون قادرة على تحقيق هذه الخصائص . - الكرات ذات صبغة صفراء تدل على وجود شوائب قلوية لا يمكن القضاء عليها بالكامل.

على الرغم من أن هذه الطريقة لا تحظى بشعبية اليوم ، إلا أن هذه الطريقة تحديدًا هي التي تزود المادة بأعلى وزن جزيئي ممكن.

تعليق

طريقة أخرى تعتبر قديمة بالفعل ، على الرغم من أنها لا تزال تعتبر مناسبة لإعادة تدوير البوليسترين إلى بوليمرات مشتركة مثل البوليسترين الموسع. للإنتاج ، هناك حاجة إلى ستيرين محضر ، أو بالأحرى تعليقه في الماء ، وهيدروكسيد المغنيسيوم ، وكحول البولي فينيل ، وبولي ميثاكريلات الصوديوم ومبدئات البلمرة. يتم إرسال كل هذا إلى المفاعل ، حيث يتم خلط المادة بنشاط مع تسخين تدريجي يصل إلى 130 درجة وضغط مرتفع. بعد ذلك ، لا يزال المعلق الناتج يحتاج إلى المعالجة بالطرد المركزي ، وبعد غسل وتجفيف المادة المجمعة ، يتم الحصول على البوليسترين.

ممتلئ الجسم

تعتبر هذه الطريقة حاليًا الأكثر شيوعًا وذات صلة ، ويتم إنتاج معظم البوليسترين اليوم بهذه الطريقة . الأساس المنطقي بسيط للغاية: الإخراج مادة نقية ، ومثالية من حيث المعلمات التقنية للإضاءة ، وتتميز باستقرار المعلمات. في الوقت نفسه ، يعد استخدام التكنولوجيا قيد الدراسة فعالًا ويضمن الغياب التام تقريبًا لنفايات الإنتاج.

يعتمد إنتاج قوالب البوليسترين على تقليب الستايرين في وسط بنزين على مرحلتين - أولاً عند درجة حرارة حوالي 90 درجة ، ثم بالتسخين التدريجي من 100 إلى 220. يتوقف إنتاج البلوك في المرحلة عند حوالي 85٪ من الستايرين تحولت الكتلة إلى البوليسترين. تتم إزالة الستيرين الذي لم يتح له الوقت للبلمرة باستخدام فراغ.

طلب

يستخدم البوليسترين في عدد كبير من مجالات النشاط البشري ويستخدم حتى في صناعة الحرف اليدوية بأيديكم. في المنزل يتم صنع الهدايا التذكارية الصغيرة منه ، باستخدام القطع والطحن بالليزر والطلاء بأي لون - من الأحمر إلى الذهبي والأسود ، وفي بعض الحالات - والطباعة على سطح البوليسترين. تم العثور على أوسع تطبيق من البوليسترين في البناء ، حيث يتم استخدامه في صناعة ألواح الجدران وبلاط الأسقف والقواطع المختلفة والخبز الفرنسي. في شكل ورقة ، يمكن أيضًا استخدام هذه المادة للواجهات. في النهاية ، بناءً على هذه المواد ، ينتجون المواد المشهورة مؤخرًا خرسانة البوليسترين.

صناعة الأثاث تستخدم هذه المادة أيضًا بشكل أكثر نشاطًا ، على الرغم من أنها في الوقت الحالي ليست منافسًا للخشب ومشتقاته. ومع ذلك ، عندما تكون الرطوبة عالية ، يتم استخدامها باستمرار - على سبيل المثال ، يمكن صنع صينية الدش بالكامل منها اليوم. بالإضافة إلى ذلك ، يتم استخدام حبيبات البوليسترين مثل حشو الوسائد ، ولهذه الأغراض تباع جاهزة في أكياس.

بالنسبة لشخص عادي ، فإن مجموعة المواد الغذائية من البوليسترين معروفة جيدًا بأنها المادة الرئيسية تقريبًا. لتصنيع أدوات المائدة التي تستخدم لمرة واحدة … معظم الأكواب البلاستيكية المشهورة جدًا لتعبئة المشروبات الغازية اليوم مصنوعة منها. بالإضافة إلى ذلك ، يتم استخدام البوليسترين بدرجة الطعام بشكل كبير كمواد تعبئة بسبب تكلفتها المنخفضة وقوتها النسبية. بالنظر إلى الخصائص العازلة للمادة ، تجدر الإشارة إلى أنها وجدت أيضًا تطبيقًا واسعًا في الهندسة الكهربائية.

في الوقت نفسه ، في الواقع ، هناك العديد من الخيارات لاستخدام منتجات البوليسترين بحيث لا يمكن ببساطة سردها جميعًا.

كيف تعمل معه؟

في الحياة اليومية ، غالبًا ما يتعين عليك العمل مع ألواح البوليسترين ، والتي يمكن معالجتها ميكانيكيًا وحراريًا. يمكن أن يكون التشكيل عن طريق الثني واللصق والقطع والحفر نوعًا عاديًا من المواد ونوعًا مقاومًا للصدمات.يتم استخدام بانوراما عادية لتجزئة ورقة بسمك أقل من 2 مم ، بينما يمكن أخذ الألواح السميكة باستخدام مطحنة أو أداة يدوية. في ورشة صناعية القطع بالليزر ممكن . تبين أن خط القطع خشن بعض الشيء ، لذلك يتطلب معالجة لاحقة - يتم تمريره أولاً مع ملف ، ثم باستخدام الصنفرة.

إذا كان من الضروري عمل ثقب في الورقة ، فاستخدم المثقاب الذي تحتاج من أجله إلى مثقاب تم إنشاؤه خصيصًا لحفر الصفائح البلاستيكية. إذا كان سمك الورقة صغيرًا ، فقد يتشوه أثناء الحفر وفقًا لرغبات السيد - يمكنك تجنب مثل هذا التطور للأحداث عن طريق وضع كتلة خشبية أسفل الصفيحة. يتم تشكيل الصفيحة إما عن طريق تقنية الفراغ أو عن طريق نفخ الهواء تحت ضغط عالٍ. تتضمن المعالجة بأي من الطرق المشار إليها تسخينًا كبيرًا للمادة (حتى 160-200 درجة).

يُسمح بتوصيل الأجزاء الفردية المصنوعة من البوليسترين عن طريق اللحام واللصق. في كلتا الحالتين ، قبل الانضمام إلى شظايا السطح ، يجب أولاً إزالة الشحوم بعناية. من الضروري الطهي إما عن طريق الغاز أو طريقة الموجات فوق الصوتية ، للصمغ - بتركيبات البوليمر القائمة على سيانو أكريلات أو النيوبرين.

إذا تحدثنا عن البوليسترين غير اللامع ، فيمكنه أيضًا الخضوع لهذا النوع من المعالجة مثل طحن وتلميع .لهذا الغرض ، يتم استخدام طاحونة ، ولكن في أي حال من الأحوال باستخدام عجلة جلخ - بدلاً من ذلك ، يتم أخذ عجلة ناعمة ، يتم وضع معجون تلميع خاص عليها. إذا كان الجزء صغيرًا ، يمكنك أيضًا تلميعه أو طحنه يدويًا.

ضمن أشياء أخرى، يمكن تطبيق أي طلاء خاص على سطح البوليسترين – من طبقة معدنية إلى فيلم مرآة . يمكن طباعتها باللون الأسود أو الملون بأي طريقة من الطرق المعروفة. في الوقت نفسه ، لحماية النص أو الصورة الناتجة ، من الضروري فتح السطح بالورنيش ، لأن البوليمر لا يمتص الرطوبة.

معالجة

في شكله النقي ، لا يبدو أن البوليسترين يلحق أضرارًا كبيرة بالبيئة ، ولكن في الوقت نفسه ، فإن نفاياته ، كما ينبغي أن يكون للبلاستيك ، تستمر لفترة طويلة من الزمن ، مما يؤدي إلى تلويث الكوكب .… بالإضافة إلى ذلك ، نظرًا لوجود البوليمر والبوليمرات الخاصة به في البيئة الطبيعية ، يمكن أن يتعرضوا للتسخين المفرط ، بما في ذلك الاحتراق في النار ، ومن ثم يمكن أن تكون العواقب وخيمة. وبالمثل ، فإن التلامس غير المنضبط لأجسام البوليسترين مع المواد القادرة على إذابة المادة غير مرغوب فيه ، وإلا فلا يمكن تجنب إطلاق الأبخرة السامة من الستايرين والبنزين والتولوين وأول أكسيد الكربون وإيثيل بنزين.

الميزة النسبية للمادة هي أن يمكن إعادة تدويرها في معظم الحالات ، استخدام كل من النفايات المباشرة والمنتجات البالية منه. يتم استخدام البثق والضغط والصب كتقنيات معالجة. عند الخروج ، يتم الحصول على منتجات ليست أقل جودة من المنتجات الجديدة ، بينما لا يتم تكوين قمامة. بالإضافة إلى ذلك ، في السنوات الأخيرة ، تم تصنيع مادة بناء جديدة على أساس البوليسترين - خرسانة البوليسترين ، وهو مناسب للبناء المنخفض الارتفاع. لسوء الحظ ، يتم حرق كميات ضخمة من نفايات البوليسترين ، خاصة في البلدان الفقيرة. هذا السلوك مع النفايات البلاستيكية سلبي للغاية على البيئة.