پلی استایرن

پلی استایرن

تاریخچه

اولین بار در سال 1940 پلی استایرن توسط شرکت آلمانی فاربن اینداستریز (I.G.Farben Industries) تولید به عنوان عایق در صنایع الکتریک مصرف می شد. در زمان جنگ جهانی دوم که راه ورود لاستیک طبیعی به آمریکا بسته شد این پلیمر در آمریکا به عنوان لاستیک مصنوعی به کار گرفته شد. پس از جنگ که ورود لاستیک طبیعی به آمریکا آغاز شد مصرف استایرن به مراتب کمتر از تولید آن بود. از این رو بازاریابی وسیعی برای مصرف پلی استایرن در مصارف روزمره آغاز گشت در نتیجه امروزه پلی استایرن یکی از معروفترین پلاستیکهایی است که در صنایع مصرف میشود.

مواد اولیه

برای تهیه پلی استایرن نیاز به استایرن می باشد که خود از دهیدروژناسیون اتیل بنزن به دست می آید.

خواص

وزن مخصوص پلی استایرن حدود 09/1 – 04/1 و در دمای 90 درجه سانتیگراد نرم می شود. این پلیمر سخت، شکننده و شفاف است و نور معمولی را تا حدود 90 درصد از خود عبور می دهد. جذب رطوبت توسط این پلیمر بسار کم و در حدود 03/0 تا 1/0 درصد وزنی است، پلیمر مزبور از نظر الکتریسیته عایق بسیار خوبی است. پلی استایرن در اغلب حلالها مانند هیدروکربن های آروماتیک (بنزن و تولوئن)، هیدروکربن های کلره (تتراکلرو کربن، کلروفرم، تری کلرو اتیلن و دی کلرو بنزن)، متیل اتیل کتون، استات اتیل و استات آمین حل می شود. اسیدها و قلیایی های معمولی و رقیق بر پلی استایرن بی اثر هستند. اکسیژن با ازن در مجاورت نور و به خصوص در حرارت روی پلی استایرن اثر می کنند.

کاربرد

ارزانی، قالب پذیری خوب و سایر خواص پلی استایرن سبب شده که این پلیمر در اغلب صنایع مانند صنایع تولید وسایل خانگی، صنایع غذایی، صنایع بسته بندی، صنایع تولید اسباب بازی و صنایع تولید عایق الکتریسیته و عایق حرارت کاربرد داشته باشد.

پلیمر شدن تعلیقی پلی استایرن

در پلیمر شدن تعلیقی یک کاتالیزور در منومر حل شده و سپس در آب پراکنده می گردد. یک عامل معلق ساز جداگانه اضافه می گردد تا باعث پایداری تعلیق حاصله شود. ذرات پلیمر به اندازه 1/0 میلی متر الی 1 می باشند. سرعت پلیمر شدن و مشخصه های دیگر مشابه آنهایی هستند که در پلیمر شدن توده ای وجود داشت عوامل معلق ساز رایج عبارتند از پلی وینیل الکل، پلی اکریلیک اسید، ژلاتین، سلولز و پکتین ها. عوامل معلق ساز غیرآلی عبارتند از فسفات ها، هیدروکسید آلومینوم، اکسید روی ، سیلیکات منیزیم و کائولین.
پلیمر شدن تعلیقی که منجر به کنترل اندازه و توزیع اندازه ذرات پلیمر گردد بیشتر هنر بوده تا علم. طراحی رآکتور و همزن نقش مهمی در توزیع برش در داخل رآکتور دارد، که تأثیر زیادی می توانید روی اندازه ذرات داشته باشد. از عوامل دیگری که روی اندازه پلیمر و توزیع آنها تأثیر دارد نسبت منومر به آب یا حلال ها، حرارت واکنش، نوع آغازگرها و مقدار مصرفی آنها و عامل معلق ساز می باشد.
تهیه پلیمر با ذرات درشت تر پلی استایرن که تک توزیع می باشد به وسیله فن مخصوصی که عبارت است از پلیمر شدن تعلیقی دانه می باشد. به علاوه اثر استفاده از پرتو فراصوت برای پلیمر شدن تعلیقی استایرن نیز اثبات شده است.

پلیمریزاسیون توده ای پلی استایرن

پلیمر شدن توده ای شامل حرارت دادن منومر بدون حلال همراه آغازگر که معمولاً بنزوئیل پراکساید است در یک ظرف می باشد. مخلوط منومر-آغازگر به صورت جسم جامدی پلیمر شده، و به شکلی که، شکل ظرف ظرف پلیمر شدن تعیین کننده آن است در خواهد آمد. از مهمترین معایب عملی این روش جدا کردن پلیمر از رآکتور یا بالون و پخش و خارج کردن حرارت تولید شده به وسیله پلیمر شدن می باشد. این روش برای تولید قطعات به روش ریخته گری یا قالب گیری مانند، جرقه زن های پلاستیکی در اشکال کوچک یا بزرگ کاربرد دارد، اما این کار مشکل زا بوده زیرا از به وجود آمدن نقاط داغ و یا عیوب روی قطعه باید جلوگیری کرد.
هنگام استفاده از پلی استایرن واکنش پلیمر شدن به اندازه Kcal/mol 17 یا BTU/Ib 200 (حرارت پلیمر شدن) گرما ایجاد می کند. پلی استایرن تولید شده دارای توزیع وزن مولکولی پهن و خصوصیات مکانیکی ضعیفی می باشد. مونومر باقیمانده در پلیمر را می توان با استفاده از وسایل موثر فرار سازی خارج نمود.
پلیمر شدن توده ای پلی استایرن با توزیع وزن مولکولی باریک در یک اختراع ثبتی ایالات متحده آورده شده است. چند توزیعی که گزارش شده 6/2 با تبدیل 93 درصد بوده و میانگین عددی وزن مولکولی در حدود 100000 عنوان شده است. این موضوع با پلیمر شدن استایرن در حضور 1 درصد، 4-ترسیو بوتیل پیرکاکتول در دمای 127 درجه سانتیگراد به مدت 27/2 ساعت تحقق پیدا کرده است. حرارت دادن بدون حضور ماده ذکر شده، منجر به تولید پلیمری با چند توزیع 3/3 و میانگین عددی وزن مولکولی برابر 79200 خواهد گردید. تبخیر کنترل شده منومرهای عمل نکرده یکی از روش های خارج کردن حرارت واکنش می باشد.

منبع: مهندس پلیمر