Производство пенополистирола: Производство пенопласта как бизнес: технология, оборудование, сырье
Технология производства пенопласта (пенополистирола) — ООО «ПК ВикРус»
Главная / Технология производства пенопласта (пенополистирола)
Содержание:
- Предварительное вспенивание гранул.
- Кондиционирование предварительно вспененных гранул.
- Формование пенополистирольных блоков.
- Кондиционирование пенополистирольных блоков.
- Разрезание пенополистирольных блоков на плиты.
- Использование пенополистирольных отходов.
1. ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЕ ВСПЕНИВАНИЕ
1.1. Краткая характеристика сырья
В качестве сырья используется вспениваемый самозатухающий полистирол, содержащий 5-6% смеси пентана и изопентана, являющейся вспенивающим фактором. Эта смесь содержится в гранулах полистирола в растворенном виде.
Сырье имеет вид гранул, получаемых путем суспензионной полимеризации стирола. Оно содержит вещество, снижающее горючесть -антипирен.
После подогрева до температуры 90-100°С, под действием улетучивающегося пентана гранулы увеличивают свой объем (процесс вспенивания) примерно в 30-65 раз. В промышленной практике для вспенивания полистирола используется водяной пар, который проникает также внутрь гранул и способствует действию пентана.
Международное обозначение вспениваемого полистирола: EPS самозатухающий FS.
Хранение:
Хранить исключительно в заводской, плотно закрытой таре или контейнерах, установленных в проветриваемых помещениях или под навесом, далеко от источников тепла и огня. Рекомендуется хранить сырье при температуре, не превышающей 20°С.
Продукт, хранимый при рекомендуемой температуре, следует использовать не позднее 3-6 месяцев с даты исследования продукта, указанной в сертификате качества. Продукт из частично опорожненной или поврежденной тары следует использовать немедленно.
В производственных помещениях можно хранить сырье в количестве, не превышающем его среднесуточный расход.
1.2. Переработка вспениваемого полистирола .
Окончательная плотность готового продукта определена уже на этапе предварительного вспенивания.
Важным показателем является контроль давления при процессе вспенивания, для непрерывных предвспенивателей 0,015-0,03 МПа, для циклических 0,015-0,02 МПа.
Во вспенивателе два способа изменения мнимой плотности продукта:
- путем изменения количества подаваемого сырья;
- путем изменения уровня вспениваемого материала в рабочей камере;
Первый и второй способ оказывают влияние на время нахождения вспениваемого материала в рабочей камере. Третий способ влияет на температуру в камере.
Влияние времени нахождения сырья во вспенивателе на мнимую плотность продукта представлено на рис.1.2.
Если время нахождения сырья во вспенивателе слишком продолжительно, то гранулы начинают усаживаться и плотность растет; при слишком высокой температуре вспененные гранулы могут образовать комки.
Оба эти явления могут происходить одновременно. И оказывать непосредственное влияние на качество конечного продукта.
Плотность
Продолжительность предварительного вспенивания
Рис.1.2. Зависимость между мнимой плотностью и продолжительностью вспенивания
С целью получения низкой плотности (< 12 кг/м3) применяют двухступенчатое вспенивание. Двухступенчатое вспенивание проводят с помощью того же самого оборудования, которое используется для одноступенчатого вспенивания, с подачей предварительно вспененного сырья через систему вторичного вспенивания.
С целью достижения оптимальных результатов вспенивания гранулы перед вспениванием второй ступени должны быть насыщены воздухом (процесс кондиционирования).
Предварительно вспененные гранулы поступают в сушилку с кипящим слоем, в которой теплый воздух (темп. примерно 30-40°С) проходит через перфорированное днище сушилки, сушит и продвигает гранулы в направлении выгрузочного вентилятора.
Воздушная струя должна распределяться таким образом, чтобы процесс сушки и перемещения гранул протекал равномерно по всей длине сушилки (регулировка осуществляется с помощью заслонок в воздушных камерах сушилки).
Одним из чрезвычайно важных факторов, оказывающих влияние на вспенивание полистирола, является продолжительность хранения сырья. Чем старше сырье, тем продолжительнее вспенивание и тем труднее достичь требуемой мнимой плотности вспененных гранул. Поэтому срок хранения сырья в герметичной упаковке ограничен до шести месяцев.
1.3. Техническое оснащение узла предварительного вспенивания
a) вспениватель ВП-03
b) система вторичного вспенивания СВВ-1
c) поточная сушилка гранул СС-106
d) выгрузочный вентилятор ВПВ-2,5
2. КОНДИЦИОНИРОВАНИЕ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО ВСПЕНЕННЫХ ГРАНУЛ
2.1. Основы процесса кондиционирования гранул
В ходе кондиционирования воздух проникает внутрь вспененных гранул вследствие образовавшегося в них вакуума, а из вспененных гранул в атмосферу выпускается влага в виде пара и пентан, не прореагировавшие остатки процесса полимеризации сырья.
Указанный газообмен возможен благодаря газопроницаемости полистироловых оболочек.
Рис.2.1. Гранулы вспениваемого полистирола в процессе кондиционирования
Скорость диффузии воздуха внутрь гранул обусловлена, главным образом, мнимой плотностью, температурой окружающей среды и размером гранул. Целью удаления влаги с поверхности гранул в сушилке с кипящим слоем является получение 100% мнимой поверхности, через которую осуществляется газообмен.
Скорость испарения пентана также зависит от плотности, температуры окружающей среды и размера гранул. Из крупных гранул пентан испаряется медленнее, чем из гранул малого диаметра, что обусловлено соотношением между поверхностью гранулы и ее массой.
2.2. Техническое оснащение узла кондиционирования гранул
Силосы, используемые для кондиционирования вспененных гранул, изготовляются в виде легкой металлической конструкции стеллажного типа с контейнерами из ткани, пропускающей воздух.
При перемещении вспененных гранул с помощью струи воздуха, на поверхности гранул накапливаются сильные электростатические заряды.
Поэтому чрезвычайно важно тщательно заземлить все металлические элементы силосов, транспортных трубопроводов и остального оборудования.
2.3. Параметры кондиционирования гранул
Температура окружающей среды в цехе кондиционирования гранул не должна быть ниже 15°С, при более низкой температуре продолжительность кондиционирования увеличивается. В летний период, при температуре свыше 20°С время кондиционирования сокращают, а при более низких температурах — продлевают.
При транспортировке свежих гранул в силосы, их мнимая плотность увеличивается в результате столкновений со стенками трубопровода. Поэтому при установке параметров вспенивания необходимо учитывать увеличение плотности при транспортировке.
3. ФОРМОВАНИЕ ПЕНОПОЛИСТИРОЛЬНЫХ БЛОКОВ
3.1. Характеристика процесса формования
При выработке блоков вспененные гранулы свободно засыпают в камеру формы до ее полного наполнения. Затем в форму подают насыщенный сухой водяной пар под давлением 0,2-0,4 МПа, что приводит к дальнейшему увеличению объема гранул.
В связи с тем, что гранулы находятся в закрытой камере, сначала заполняется свободное пространство между ними, а затем гранулы сцепляются друг с другом.
Рис.3.1.1. Пример фазового цикла формования блоков без использования вакуума
1) наполнение 2) продувание 3) запаривание 4) охлаждение 5) расформовка
Рис.3.1.2. Пример фазового цикла формования блоков с использованием вакуума
| 1) наполнение 2) вакуум 3) продувание 4) запаривание — рост |
5) запаривание — выдержка 6) выпуск 7) вакуумное охлаждение 8) разгрузка |
Важным фактором при запаривании блока является подача в камеру в свободное пространство между гранулами соответствующего количества пара в кратчайшее время. Для этого необходима соответствующая вентиляция (продувание), целью которой является удаление воздуха перед началом процесса запаривания. Недостаточная продолжительность продувания приводит к неоднородной плотности и плохому спеканию блока.
Важно также поддерживать постоянную высокую температуру формы, в противном случае значительно растет расход пара (рис.3.1.3) и пар становится мокрым, что снижает качество сцепления гранул.
Рис.3.1.3. Примерный расход пара в зависимости от температуры формыДавление, которое блок оказывает на внутренние стенки формовочной камеры, составляет примерно 0,08 МПа. Для того, чтобы блок можно было вынуть из формы без его повреждения, это давление необходимо уменьшить до величины около 0,01 МПа. Время, необходимое для уменьшения давления блока, то есть время охлаждения, зависит от марки пенопласта.
Рис.3.1.4. Примерное время охлаждения блока в зависимости от продолжительности кондиционированияВ фазе продувания и охлаждения применяется вакуум с целью интенсификации процесса запаривания и ускорения процесса охлаждения.
3.2. Техническое оснащение узла формования
a) блок форма УЦИП 1030.
b) установка вакуумирования ВУ-3,3 с аккумулятором вакуума АВ-1.
c) система вакуумной загрузки и охлаждения блоков.
d) компрессорная установка СБ4/Ф-500
e) аккумулятор пара ПН-5000
f) котел паровой
4. КОНДИЦИОНИРОВАНИЕ БЛОКОВ
4.1. Краткая характеристика процесса кондиционирования блоков
После окончания процесса формования блоки кондиционируют. Кондиционирование проводится с целью снижения влажности и устранения внутренних напряжений, возникающих при формовании. Кроме того, при этом протекают процессы диффузии газов и выравнивания давления внутри гранул с атмосферным давлением, подобные процессам, происходящим при кондиционировании предварительно вспененных гранул.
В процессе кондиционирования блоков очень важную роль играет очередность их использования, соответствующая очередности формования, то есть при отборе блоков для разрезания следует начинать с самых
Как делают пенопласт (технология изготовления, производство пенополистирола)
Рассмотрены все этапы технологии производства пенопласта.
Перечислено оборудование, необходимое для изготовления этого материала. Даны рекомендации, с которыми нужно обязательно ознакомиться перед покупкой.
Многие из нас не раз встречали пенополистирол, пробовали его на ощупь, что-то изготавливали из него, использовали его в строительстве, для обустройства дома. Однако далеко не все знают, какова технология изготовления пенопласта, каковы ее особенности.
Как ни странно, но в производстве этого материала нет ничего сверхсложного. И примечательно то, что сейчас на рынке появилось довольно много некачественного пенополистирола, который изготовлен без учета соответствующих норм и правил.
Некоторые умельцы умудряются создать небольшую производственную линию даже в обычном гараже. Да, не удивляйтесь.
И это нужно обязательно учитывать при покупке — не все Васи Пупкины строго придерживаются предписанных технологических норм. Да и какие нормы могут быть в гараже?
Итак…
Как изготавливают пенопласт
Ранее мы рассказывали, что такое пенополистирол.
Помним, что этот материал состоит из многочисленных ячеек, заполненных воздухом. Значит — процесс изготовления должен включать вспенивание материала.
Так и есть: процесс вспенивания — один из важных в производстве пенополистирола.
Однако это еще не всё.
Рассмотрим:
Этапы технологии изготовления пенопласта
Обычно процесс включает в себя:
Теперь детальнее:
1. Вспенивание. В ходе выполнения этого процесса сырье помещают в специальную емкость (пенообразователь), где под действием давления (используется парогенератор) гранулы увеличиваются примерно в 20-50 раз. Операция выполняется в течение 5 минут. Когда гранулы достигают необходимого размера, оператор выключает парогенератор и выгружает вспененный материал из емкости.
2. Сушка полученных гранул. На данном этапе главная цель — удаление лишней влаги, оставшейся на гранулах. Делается это с помощью горячего воздуха — он направляется снизу вверх.
При этом для лучшего просушивания гранулы встряхиваются. Этот процесс также длится недолго — около 5 минут.
3. Стабилизация (отлеживание). Гранулы помещают в бункеры, где и проходит процесс вылеживания. Продолжительность процесса — 4…12 часов (зависит от температуры окружающего воздуха, величины гранул).
Важное примечание: технология изготовления пенополистирола может исключать 2-й этап (сушку). В таком случае стабилизация (отлеживание) будет длиться дольше — до 24 часов.
4. Выпекание. Этот этап производства пенопласта часто называют формованием. Суть заключается в том, чтобы соединить между собой полученные ранее гранулы. Для этого они помещаются в специальную форму, после чего под давлением и под действием высокой температуры водяного пара проходит процесс спекания гранул. Длится примерно 10 минут.
5. Созревание (вылеживание). Цель — избавить полученные листы пенополистирола от лишней влаги, а также от оставшихся внутренних напряжений.
Для этого листы располагают в свободном месте производственного цеха на несколько суток. В ряде случаев созревание может проходить до 30 суток.
6. Резка. Изготовленные блоки пенопласта кладут на спецстанок, на котором блоки разрезаются на листы соответствующей толщины, длины, ширины. Этот производственный процесс выполняется с помощью нихромовых струн, нагретых до определенной температуры. Соответственно, проводят как горизонтальную, так и вертикальную резку блоков.
Вот так делают пенопласт.
Разумеется, после перечисленных 6-ти этапов может выполняться 7-й этап — переработка оставшихся обрезков. В результате чего они смешиваются с другими гранулами, которые потом будут подвергаться тем же процессам — спеканию, вылеживанию…
Оборудование, которое используется в ходе производства пенополистирола, показано в виде таблицы:
Технология изготовления пенопласта напрямую влияет на качество
Как мы говорили выше, сейчас рынок наполнен немалым количеством низкокачественного материала.
Его могут производить в гаражах, каких-то складских помещениях.
Но основная проблема заключается не в том, где изготавливают материал (хотя окружающая среда также влияет на качество), главная проблема — не соблюдение всех правил изготовления пенопласта.
Какие могут быть отклонения от правильного производства пенополистирола?
Самые различные — начиная от некачественной грануляции и заканчивая плохой, неточной нарезкой блоков пенопласта на листы.
Некоторые умники вообще не проводят как таковую стабилизацию, вылеживание. Для них важна исключительно скорость изготовления пенополистирола.
«Чем больше — тем лучше — больше денег заработаем!»
Из-за этого характеристики пенопласта сильно ухудшаются:
- он может получиться хрупким, непрочным,
- гранулы могут быть плохо соединены между собой,
- плотность может быть неравномерной.
Это может также происходить из-за низкокачественного, неисправного оборудования, которое использовалось при производстве — вспениватели, сушильные установки, компрессоры, парогенераторы и т.
д.
И еще немаловажный момент: при плохой технологии изготовления пенопласт может иметь резкий, неприятный запах. Возможна такая картина: привезли новенькие листы пенополистирола домой, уложили в гараж или другое помещение и… вскоре услышали, что помещение наполнилось каким-то едким, неприятным запахом.
Это очень плохо. Это значит, что пенопласт еще во всю «парит», выделяя вредные вещества. Особенно опасно, когда такой низкосортный материал складывается в жилых помещениях.
Выводы по изготовлению пенопласта
- Технология довольно проста, но требует обязательного соблюдения всех предписанных норм и правил.
- Материал (который внешне будет похож на качественный) можно получить даже при значительных отклонениях от правил производства. И этим пользуются «кустарные» фирмы (нехорошие люди).
Поэтому: покупайте только продукцию надежных, проверенных производителей (которые следят за качеством). Проверяйте наличие у продавцов соответствующих сертификатов качества.
Теперь вы знаете, как делают пенопласт, знаете основные особенности технологии изготовления и какому материалу нужно отдавать предпочтение. Успехов!
Технология производства пенопласта и экструдированного пенополистирола
Оглавление:
- Этапы производства пенополистирола
- Вспенивание гранул полистирола
- Сушка и вылеживание вспененных гранул
- Производство блоков и их резка
- Экструдированный пенополистирол
Для изготовления пенополистирола (пенопласта) необходим суспензионный полистирол. Гранулы этого материала могут быть различного размера от 0,4 до 3,2 мм (в зависимости от марки сырья). В состав гранул входит легкокипящий компонент пентан, способствующий их увеличению в несколько раз при определенных условиях. Именно на этом свойстве материала основывается технология производства пенополистирола.
Схема наружного утепления с помощью пенополистирола.
Этапы производства пенополистирола
Заключается технология изготовления пенопласта во вспенивании суспензионного полистирола.
Чтобы получить необходимый результат, применяют пар. Далее происходит спекание гранул. Затем формируется крупногабаритный блок, который впоследствии режется на листы. Но, прежде чем загрузить сырье в бункер, выполняется механическое перемешивание гранул с различными добавками-модификаторами.
Чтобы готовый материал был более огнестойким, в его состав добавляются антипиреновые добавки. Для защиты пенопласта от воздействия тепла и кислорода применяют антиоксиданты и термостабилизаторы, для предотвращения плесневения абиотические компоненты. При производстве экструдированного пенополистирола вводятся стабилизаторы-нуклезиаты, которые способствуют получению более однородной и мелкой структуры пор.
Вернуться к оглавлению
Вспенивание гранул полистирола
Технологическая схема производства листового пенополистирола.
Вспенивание суспензионного полистирола происходит в два этапа. Причем для каждой партии сырья определяется оптимальное время на прохождение данной стадии.
Оно зависит от качества сырья. Этот период должен строго соблюдаться, так как если происходит увеличение временных интервалов, то гранулы могут разрушаться.
Первый этап обработки материала проходит в предвспенивателе. Этот агрегат емкость с отверстиями в днище, через которые происходит подача пара. Также он оснащен активатором для размешивания гранул. Во время вспенивания (около 5 минут) в емкости поддерживается температура около 100-110° С.
Процесс вспенивания происходит следующим образом. Благодаря действию водяного пара активизируется пентан, который входит в состав гранул суспензионного полистирола. Они размягчаются и вырастают в объеме, при этом количество материала может увеличиться в 30-50 раз. Целостность и герметичность ячеек сохраняются.
Чтобы процесс вспенивания происходил с ускорением, гранулы перемешиваются при помощи механического активатора. В конце этого цикла материал под давлением поднимается. Через окно выгрузки выталкивается в промежуточную емкость, а затем при помощи пневмотранспорта перемещается в бункер для вылеживания.
Вернуться к оглавлению
Сушка и вылеживание вспененных гранул
Схема пенополистирола в качестве утеплителя.
В гранулах полистирола, которые были вспенены, заключается около 10-15% влажности. Внутри них присутствует разрежение, так как происходила конденсация остатков пентана и пара. В результате под воздействием этих факторов может произойти сжатие гранул, что повлечет снижение объема материала и увеличение насыпной плотности. Именно по этой причине технология производства пенопласта предусматривает этап высыхания.
Цель данной стадии:
- укрепление наружных стенок гранул,
- восстановление внутреннего давления.
Благодаря тому, что теплый воздух (около 35° С) проникает в ячейки материала, полистирол приобретает нужные параметры сопротивления сжатию. Причем чем ниже у материала насыпная плотность, тем быстрее будет поглощаться воздух.
Процесс сушки занимает около 5 минут. В некоторых случаях он совмещается с этапом транспортировки.
Во время перемещения материала влажность может быть снижена до 6-3%. Кроме потери влажности, сушка способствует значительному увеличению текучести материала.
Схема основных видов пенополистирола.
Это, в свою очередь, позволяет заполнять бункера для вылеживания более эффективно. Эти специальные устройства представляют собой металлическую основу с фиксированным мешком из воздухопроницаемой ткани. В них хранят гранулы при температуре, не превышающей 22-28° С. Продолжительность может составлять от 6 часов до суток. Зависит это время от объемного насыпного веса гранул: при снижении веса срок увеличивается, но он не должен превышать 14 суток, так как за такой период изопентан улетучивается и гранулы теряют способность к вспениванию.
Между тем способов вылеживания существует несколько. Чтобы сократить время выдержки, применяется метод перекачивания гранул при помощи воздушного потока из бункера в бункер. При таком подходе достаточно 2-3 часов для приобретения материалом необходимых показателей водопоглощения и прочности.
Вернуться к оглавлению
Производство блоков и их резка
Производство или выпекание блоков проводится в специальной блок-форме. Это устройство из стали в виде прямоугольника имеет двойные стенки, причем внутренняя часть перфорированная (это необходимо для подачи пара).
Схема панели из пенополистирола.
После прогревания формы в нее засыпаются гранулы, и она герметично закрывается. Повторное вспенивание проводится также под воздействием водяного пара под давлением.
На качество пенополистирола влияет своевременное прекращение процесса формирования. Если он прерван раньше необходимого срока, то недостаточно вспененные гранулы плохо сплавятся. Если же материал передержан, то ячейки разрушаются и появляются усадочные явления. В обоих случаях качество изделия значительно ухудшается.
После этого следует процесс охлаждения. Полученные блоки размещаются в цехе, где могут находиться от 12 до 720 часов. За это время материал теряет излишнюю влажность. Именно ее избыток не позволяет производить резку сразу же после охлаждения.
Чтобы получить плиты нужной толщины, используется автоматический станок. А в качестве режущего элемента применяются разогретые нихромовые струны. На заключительном этапе листы помещают на станок с вертикальной резкой и торцуют.
Вернуться к оглавлению
Экструдированный пенополистирол
Процесс производства экструдированного пенополистирола несколько отличается от изготовления пенопласта, хотя по химическому составу эти материалы довольно схожи. Экструзия это своеобразный технологический процесс, который заключается в выдавливании материала, имеющего высокую вязкость. Пропускается такое сырье через экструзионную головку особенное формующее приспособление, которое позволяет получить изделие, имеющее поперечное сечение нужной формы.
Исходным материалом для экструдированного пенополистирола служит полистирол общего назначения.
Таблица характеристик экструдированного пенополистирола.
Гранулы вспенивают, но не при помощи водяного пара, а с использованием специального агента.
Ранее в качестве вспенивающих материалов для получения экструдированного пенополистирола использовались различные фреоны (жесткие, мягкие и их смеси). Сейчас применяют безфреоновые компоненты на основе СО2.
Для изготовления экструдированного пенополистирола создаются определенные условия, которые запускают процесс преобразования полистирола. Как и при производстве пенопласта, гранулы вспенивают, и получается вязкотекучая масса. Согласно технологии идет обработка не отдельных гранул, а жидкообразного вещества.
Готовый материал состоит из массы закрытых ячеек, которые наполнены воздухом, и обладает цельной микроструктурой. Размеры ячеек составляют 0,1-0,2 мм.
По окончании производства остатки вспенивателя, как правило, на протяжении суток вытесняются окружающим воздухом. В готовом материале между ячейками отсутствуют микропоры.
При точном соблюдении технологии производства как обычного пенопласта, так и экструдированного пенополистирола, получается легкий и прочный материал, обладающий низкой теплопроводностью и паропроницаемостью, а также устойчивый к водопоглощению.
% PDF-1.4
%
659 0 объект
>
endobj
xref
659 286
0000000016 00000 н.
0000009975 00000 н.
0000010077 00000 п.
0000013499 00000 п.
0000013536 00000 п.
0000013708 00000 п.
0000013898 00000 п.
0000014012 00000 п.
0000025531 00000 п.
0000025721 00000 п.
0000025913 00000 п.
0000026101 00000 п.
0000026287 00000 п.
0000026473 00000 п.
0000026664 00000 н.
0000026853 00000 п.
0000027043 00000 п.
0000027232 00000 п.
0000027423 00000 п.
0000027614 00000 п.
0000027806 00000 п.
0000027998 00000 н.
0000028188 00000 п.
0000028377 00000 п.
0000028564 00000 п.
0000028751 00000 п.
0000028940 00000 п.
0000029130 00000 п.
0000029319 00000 п.
0000029507 00000 п.
0000029699 00000 н.
0000029891 00000 п.
0000030083 00000 п.
0000030275 00000 п.
0000030466 00000 п.
0000030656 00000 п.
0000030847 00000 п.
0000031037 00000 п.
0000031229 00000 п.
0000031421 00000 п.
0000042037 00000 п.
0000042224 00000 п.
0000042412 00000 п.
0000042600 00000 п.
0000042790 00000 н.
0000042978 00000 п.
0000043168 00000 п.
0000043356 00000 п.
0000043544 00000 п.
0000043730 00000 п.
0000043919 00000 п.
0000044106 00000 п.
0000044293 00000 п.
0000044482 00000 п.
0000044670 00000 п.
0000044856 00000 п.
0000045044 00000 п.
0000045233 00000 п.
0000045422 00000 п.
0000045609 00000 п.
0000045798 00000 п.
0000045987 00000 п.
0000046177 00000 п.
0000046369 00000 п.
0000046559 00000 п.
0000046747 00000 п.
0000046935 00000 п.
0000047125 00000 п.
0000047315 00000 п.
0000047504 00000 п.
0000047694 00000 п.
0000047883 00000 п.
0000048072 00000 п.
0000048261 00000 п.
0000048450 00000 п.
0000048641 00000 п.
0000048831 00000 н.
0000049022 00000 н.
0000049214 00000 п.
0000049405 00000 п.
0000049596 00000 п.
0000060526 00000 п.
0000060712 00000 п.
0000060900 00000 п.
0000061089 00000 п.
0000061276 00000 п.
0000061465 00000 п.
0000061654 00000 п.
0000061840 00000 п.
0000062030 00000 н.
0000062221 00000 п.
0000062412 00000 п.
0000062533 00000 п.
0000062630 00000 н.
0000062822 00000 п.
0000063017 00000 п.
0000063208 00000 п.
0000063392 00000 п.
0000063583 00000 п.
0000063774 00000 п.
0000063961 00000 п.
0000064152 00000 п.
0000064343 00000 п.
0000064534 00000 п.
0000064725 00000 п.
0000064916 00000 п.
0000065107 00000 п.
0000065297 00000 п.
0000065488 00000 п.
0000065679 00000 п.
0000065870 00000 п.
0000076658 00000 п.
0000076850 00000 п.
0000077036 00000 п.
0000077225 00000 п.
0000077411 00000 п.
0000077599 00000 п.
0000077789 00000 п.
0000077976 00000 п.
0000078164 00000 п.
0000078355 00000 п.
0000078543 00000 п.
0000078731 00000 п.
0000078918 00000 п.
0000079105 00000 п.
0000079297 00000 п.
0000079485 00000 п.
0000079676 00000 п.
0000079861 00000 п.
0000080050 00000 п.
0000080240 00000 п.
0000080428 00000 п.
0000080617 00000 п.
0000080808 00000 п.
0000080997 00000 п.
0000081186 00000 п.
0000081379 00000 п.
0000081564 00000 н.
0000081749 00000 п.
0000081935 00000 п.
0000082122 00000 п.
0000082308 00000 п.
0000082497 00000 п.
0000082686 00000 п.
0000082875 00000 п.
0000083066 00000 п.
0000083255 00000 п.
0000083444 00000 п.
0000083633 00000 п.
00000 00000 п.
0000093521 00000 п.
0000093705 00000 п.
0000093893 00000 п.
0000094079 00000 п.
0000094268 00000 п.
0000094457 00000 п.
0000094554 00000 п.
0000094745 00000 п.
0000094933 00000 п.
0000095120 00000 п.
0000095307 00000 п.
0000095496 00000 п.
0000095687 00000 п.
0000095784 00000 п.
0000095973 00000 п.
0000096156 00000 п.
0000096345 00000 п.
0000096533 00000 п.
0000096721 00000 п.
0000096907 00000 п.
0000097087 00000 п.
0000097275 00000 п.
0000097462 00000 п.
0000097646 00000 п.
0000097837 00000 п.
0000097934 00000 п.
0000098121 00000 п.
0000098313 00000 п.
0000098505 00000 п.
0000098695 00000 п.
0000098889 00000 п.
0000099077 00000 н.
0000099265 00000 п.
0000099453 00000 п.
0000099644 00000 п.
0000099833 00000 н.
0000100024 00000 н.
0000100215 00000 н.
0000100404 00000 н.
0000100593 00000 н.
0000100776 00000 п.
0000100965 00000 н.
0000101151 00000 н.
0000101340 00000 н.
0000101532 00000 н.
0000101721 00000 н.
0000101913 00000 н.
0000102103 00000 п.
0000102293 00000 п.
0000102485 00000 н.
0000102672 00000 п.
0000102864 00000 н.
0000113790 00000 н.
0000114047 00000 н.
0000114587 00000 н.
0000114844 00000 н.
0000115330 00000 н.
0000115414 00000 н.
0000115671 00000 н.
0000116313 00000 н.
0000116400 00000 н.
0000116870 00000 н.
0000117304 00000 н.
0000117929 00000 н.
0000117966 00000 п.
0000118078 00000 н.
0000118175 00000 н.
0000118365 00000 н.
0000118556 00000 н.
0000118744 00000 н.
0000118933 00000 н.
0000119123 00000 н.
0000119306 00000 н.
0000119497 00000 н.
0000119686 00000 н.
0000119875 00000 н.
0000120066 00000 н.
0000120257 00000 н.
0000120447 00000 н.
0000120637 00000 п.
0000120826 00000 н.
0000121015 00000 н.
0000121206 00000 н.
0000121396 00000 н.
0000121588 00000 н.
0000121776 00000 н.
0000132649 00000 н.
0000142519 00000 н.
0000142747 00000 н.
0000146184 00000 н.
0000146299 00000 н.
0000148948 00000 н.
0000154432 00000 н.
0000154772 00000 н.
0000155002 00000 н.
0000155376 00000 н.
0000155662 00000 н.
0000160030 00000 н.
0000160151 00000 п.
0000160437 00000 н.
0000160534 00000 п.
0000160954 00000 н.
0000161342 00000 н.
0000161716 00000 н.
0000162088 00000 н.
0000162163 00000 н.
0000162470 00000 н.
0000162545 00000 н.
0000162850 00000 н.
0000162925 00000 н.
0000163022 00000 н.
0000163220 00000 н.
0000163295 00000 н.
0000163392 00000 н.
0000163582 00000 н.
0000163983 00000 н.
0000164375 00000 н.
0000164496 00000 н.
0000164687 00000 н.
0000164877 00000 н.
0000165062 00000 н.
00001
00000 н.
0000241601 00000 н.
0000241676 00000 н.
0000257357 00000 н.
0000257686 00000 н.
0000257717 00000 н.
0000257783 00000 н.
0000257899 00000 н.
0000257974 00000 н.
0000263485 00000 н.
0000263815 00000 н.
0000263846 00000 н.
0000263912 00000 н.
0000264028 00000 н.
0000006016 00000 н.
трейлер
] >>
startxref
0
%% EOF
944 0 объект
> поток
xXwXS ٶ? ‘wB / J! (% (({/ RB &: A2% ED / + b «3̼w sT, w {Uv
Что такое пенополистирол? | STYRO
Что такое пенополистирол?
По сути, это то, что вы часто видите и используете в повседневной жизни — например, чашки из пенополистирола, упаковка, изоляция и многое другое.Фактически он состоит из 98% воздуха и 2% полистирола. Его пропаривают таким образом, что он становится пеной в особой форме. Что хорошего в EPS, так это то, что его можно полностью повторно использовать и перерабатывать, а значит, он экологичен.
STYRO Пенополистирол «EPS» — это жесткий пенополистирол, полученный из нефти. после воздействия пара он расширяется в 40 раз по сравнению с первоначальным размером, что делает его чрезвычайно универсальным продуктом.
Каковы общие характеристики EPS?
- Огнестойкий
- 100% переработка
- Легкий
- Конюшня
- прочный
- Плавучая
- Простота обращения
- Прочный и гибкий
- Амортизатор
- Амортизатор
- Устойчив к влаге
- Экономичный
- Высокая теплоизоляция
Какие преимущества использования пенополистирола?
EPS — прекрасная альтернатива, если вы хотите использовать дерево, войлок, резину или стекловолокно.
Вы можете заменить сырье пенополистиролом и не беспокоиться о том, что качество упадет, потому что оно станет еще лучше.
EPS можно формовать и придать любую форму, которая вам нравится. Используя другое оборудование, вы сможете вырезать и придавать форму пенопласту и материализовать свои визуальные эффекты.
Это идеальный продукт для упаковки, поскольку он может противостоять ударам, а также воде или другим внешним элементам.
Это, несомненно, экономически выгодно — производители пенополистирола, такие как STYRO, могут эффективно доставлять и производить вашу продукцию из пенополистирола, тем самым экономя ваше время и деньги.
Чтобы узнать, как EPS может быть полезен для ваших проектов и бизнеса, свяжитесь с нами в STYRO, и мы доставим вам все это. Благодаря нашим накопленным знаниям и многолетнему опыту мы уже заняли позицию на рынке, которая многое говорит о нашем отличительном преимуществе по сравнению с другими производителями пенополистирола. Мы уже работали с известными брендами по всему ОАЭ и стремимся и дальше оставаться лидером в производстве пенополистирола.
админ2019-03-11T10: 51: 36 + 04: 00
Поделитесь этой историей, выберите платформу!
| Производство
ЛИТЬЕ МЕТАЛЛА Расходные формы для литья под давлением Постоянное литье формы ПРОИЗВОДСТВО Обработки металлов давлением Металлопрокат Металлическая ковка Металл Экструзия Рисунок Металла Листовой металл Порошковые процессы |
В процессе литья пенополистирола песчаная форма В индустрии литья металлов этот процесс известен как ПроцессПервым этапом процесса литья под давлением является производство полистирола. В зависимости от сложности отливки некоторые из этих полистирольных
Затем выкройку помещают в колбу и насыпают вокруг нее формовочный песок.В
Расплавленный металл затем заливается в форму без удаления шаблона. В
Затем расплавленному металлу дают затвердеть в песчаной форме.После затвердевания
Свойства и особенности производства
|
ПОЛИТИКА КОНФИДЕНЦИАЛЬНОСТИ |
Домашняя страница производства полистирола
Домашняя страница производства полистирола
Воздействие на окружающую среду
Национальное бюро стандартов Центра пожарных исследований выявило 57 побочных химических продуктов, выделяющихся при сгорании пенополистирола.Процесс производства полистирола загрязняет воздух и приводит к образованию большого количества жидких и твердых отходов.
Компания McDonald’s добровольно прекратила использование ХФУ (которые разрушают озоновый слой) в качестве вспенивающих агентов (химических веществ, используемых для создания крошечных отверстий в пластике, что делает его пластичным) в версии пены с шариками в 1988 году. Они заменили
ХФУ с бензолом и этиленом
Горючие и токсичные, эти два убийцы представляют собой продукты нефти и природного газа, которые используются для производства стирола, основного материала для пенополистирола.[1] EPA определило этилен и бензол, химические предшественники полистирола, как 4-е и 6-е место в производственных процессах по количеству отходов соответственно. [2] Бензол — известный канцероген, и оба
легко воспламеняются.
1. «Информационный бюллетень по полистиролу», Фонд достижений в науке и
Образование, Лос-Анджелес, Калифорния.
2. Брайан Липсетт, «Области экспертизы, относящиеся к McDonalds Corp.»
Безопасность труда
Стирол (винилбензол) — сырье, используемое для производства
полистирол.
Нейротоксин, стирол нарушает центральную и периферическую нервную систему.Воздействие стирола на рабочем месте также связано с хромосомными
аберрации, поэтому считается мутагеном. В исследовании 12 образцов грудного молока от New
75% Джерси, Пенсильвании и Луизианы были загрязнены стиролом среди других
опасные химические вещества.
Недавние исследования распределения стирола в тканях человека
поразительные результаты. Длительное воздействие (от 3,2 до 10 лет) небольшого количества стирола (1
до 10 частей на миллион, тогда как человек, производящий полистирол, может получать от 50 до 100 частей на миллион
более 8 часов.период) вызывают широкий спектр неблагоприятных последствий для здоровья, включая
нейротоксический, гематологический (низкие значения тромбоцитов и гемоглобина), цитогенетический (хромосомный
и цитогенные аномалии) и канцерогенные эффекты. Нейротоксические эффекты включают:
утомляемость, нервозность, проблемы со сном, плохая память и реакция на раздражители
тесты и нарушения скорости нервной проводимости.
Другие эффекты включают низкий уровень тромбоцитов и
значения гемоглобина, хромосомные и лимфатические аномалии на уровне ниже 50 ppm.[1]
Нейротоксическое повреждение так же серьезно, если не более серьезно, чем канцерогенное воздействие. Химикаты
известно, что, как и стирол, без разбора поражают ткани и нервную систему. С участием
появляется все больше свидетельств того, что такие заболевания, как болезнь Паркинсона, связаны с созданными человеком токсинами [2], общественность должна предпринять все необходимые шаги для уменьшения
воздействие нейротоксинов. Болезнь Паркинсона не часто убивает людей, но это
дегенеративное заболевание мозга лишит человека интеллекта и затруднит речь,
ходьба, умение выполнять несложные задания.Поэтому было бы разумно
избегайте использования продуктов из полистирола при употреблении еды и напитков. [1]
Примеры из практики
Известно, что женщины, подвергающиеся воздействию паров стирола низкой концентрации на рабочем месте, имеют
разнообразные нейротоксические и менструальные проблемы.
Российское исследование 110 женщин, подвергшихся
пары стирола на уровне около 5 мг / м3 демонстрируют нарушения менструального цикла, в частности
нарушения менструального цикла и гиперменорея (необычно обильное выделение
менструации во время менструального цикла) синдром.Женщины, подвергавшиеся воздействию стирола, часто страдали от
метаболические нарушения, возникающие во время беременности. [3]
Мужчина 45 лет, подвергшийся воздействию паров мономера стирола в течение пяти лет.
появилось ощущение жжения в нижней части стопы и ощущение ходьбы по
надутые воздушные шары из хлопка. При осмотре были обнаружены признаки полной демиелинизации,
(разрушение, удаление или потеря миелиновой оболочки нервов). Поэтому серьезные
произошло физическое разрушение нервной системы, в результате чего нервы остались незащищенными.
защита.Авторы исследования пришли к выводу, что «стирол влияет на нервную систему.
в большей степени, чем считалось ранее »[4]
Другое исследование нейротоксичности толуола и стирола отмечает, что эти «ароматические
углеводороды имеют неожиданные длительные невологические эффекты.
Накопление
эти хорошо растворимые в липидах материалы в богатых липидами тканях головного и спинного мозга,
и периферические нервы, по-видимому, коррелировали с острым или хроническим функциональным нарушением
нервной системы.[5]
1. Джордж Баггетт, «Миграция стирола в жировую ткань человека».
2. Эрик Адлер, «Обнуление того, что вызывает болезнь Паркинсона», Канзас
City Star, , 17 июня 1990 г., Раздел I, страницы 5-6.
3. Н.С. Злобина, А. Изюмова, Н.Ю. Рагулье, «Эффекты слабого»
Концентрации стирола на специфических функциях женского организма »(человека и
белая крыса), Гигиена труда и профессиональные саболенавия, Москва, СССР,
Декабрь 1975 г., № 12, стр. 21-25.
4. М. Бехари, К. Чоудхари, С. Рой и М.С. Махешвари, «Стирол
Индуцированная периферическая невропатия, European Neurology, Vol. 25, No. 6, ноябрь
1986, страницы 424-427.
5. J.L. O’Donoghue, Нейротоксичность промышленного и коммерческого
Химические вещества: Vol.
2, CRC Press, Inc., Бока-Ратон, Флорида, 1985, стр. 127–137.
Вернуться на главную страницу полистирола
Последнее изменение: 4 марта 1996 г.
http: //www.ejnet.org / issues / plastics / polystyrene / production.html
Переработка пенополистирола с использованием природных растворителей
1. Введение
Переработка природных ресурсов и отходов является наиболее важным процессом в концепции зеленой химии. В последнее время использование биомассы стало важной темой, в то время как переработка нефтяных ресурсов должна получить аналогичное внимание. Пенополистирол (EPS) широко используется в упаковочных и строительных материалах, а также для электроизоляции и теплоизоляции благодаря малому весу и низкой теплопроводности и электропроводности.Пористость EPS очень высока, так как 98% кажущегося объема пористы. В настоящее время в мире производится более 2 миллионов тонн пенополистирола в год [1], а скорость вторичного использования материалов среди товарных пластиков относительно высока [2].
Для рециркуляции EPS требуется плавление [2,3] или обработка растворителем [4,5] для уменьшения объема и последующего изменения формы, как показано на Рисунке 1. Процесс плавления прост, но дает некоторые химического разложения и не может избежать снижения качества исходного полистирола (ПС), поэтому обработка растворителем во многих отношениях более желательна для эффективной системы рециркуляции.Хотя существуют различные растворители для PS, например углеводороды, алкилгалогениды, ароматические соединения, сложные эфиры и кетоны, растворители на нефтяной основе не являются благоприятными для окружающей среды. Лимонен, входящий в состав цитрусовых масел, был получен на основе вышеупомянутой концепции и является пионером природных растворителей для EPS [6-8]. В последнее время переработка EPS с использованием лимонена была реализована на практике в полупромышленном масштабе, однако для извлечения 100 мл лимонена необходима кожура, соответствующая приблизительно 1000 апельсинам [9].
За исключением лимонена, существует несколько сообщений о природных растворителях для EPS. В этой главе основное внимание уделяется растворению PS в монотерпенах, содержащихся в естественных условиях, включая лимонен, в частности, взаимосвязи между химической структурой и растворяющей способностью PS. Кроме того, описаны свойства ПС, переработанного с использованием этих растворителей, по сравнению со свойствами исходного ПС.
Рисунок 1.
Система переработки материалов EPS.
2. Природные монотерпены и их растворяющая способность для PS
Hattori et al.[10] обратили внимание на то, что, поскольку лимонен является одним из терпенов, ожидается, что другие монотерпены и терпеноиды также будут растворять PS. Терпен — это биомолекулярный углеводород, структурная основа которого состоит из изопреновой единицы. В соответствии с номером изопреновой единицы они называются монотерпеном (C10), сесквитерпеном (C15), дитерпеном (C20), сестертерерпеном (C25) и так далее.
Многие монотерпены являются жидкими при комнатной температуре и являются основными компонентами эфирных масел. В частности, листовые масла видов Abies sachalinensis и Eucalyptus , у которых рост происходит сравнительно быстро, могут быть подходящей биомассой, поскольку в настоящее время они не используются эффективно и содержат много монотерпенов.В таблице 1 приведены некоторые жидкие монотерпены и терпеноиды, выбранные с точки зрения степени содержания в их масле листьев [11-13]. Оба существенно отличаются. d — Лимонен много содержится в Abies sachalinensis , но мало в Eucalyptus . Наибольшее количество борнилацетата в Abies sachalinensis не содержится в Eucalyptus . Напротив, 1,8-цинеол присутствует в большом количестве в Eucalyptus , тогда как в Abies sachalinensis не встречается совсем.
| Терпен и терпеноид | Уровень содержания (%) a | ||
| Abies sachalinensis | Эвкалипт | Bornyl | |
| d -Лимонен | 22,6 | 3,1 | |
| 15,6 | 0 | ||
| α -пинен | 13.3 | 37,9 | |
| β -Пинен | 9,7 | 0,5 | |
| 1,9 | 0,4 | ||
| p -Цимен | 0,4 | 0 | 29,9 |
5″ border-bottom=»0.5″ border-left=»0″ border-right=»0″ valign=»center» align=»center»>
5″ border-bottom=»0.5″ border-left=»0″ border-right=»0″ valign=»center»> β -фелландрен
5″ border-bottom=»0.5″ border-left=»0″ border-right=»0″ valign=»center»> Мирцен
Таблица 1.
Компоненты в масле листьев Abies sachalinensis и Eucalyptus.
a) Процент масла листьев в 100 мл, измеренный с помощью ГХ-МС [11-13].
Во-первых, некоторые структурные изомеры и аналоги d -лимонена, как показано на рисунке 2, были изучены на растворяющую способность для PS [10]. Методика эксперимента заключается в следующем. Известный вес небольшого кусочка коммерческой пленки ПС со среднечисленной молекулярной массой (M¯n) 1,2 × 10 5 помещали в 0,5 мл каждого терпена при 50 ° C, и наблюдали за поведением ПС. методом поляризационной микроскопии под скрещенными николями. О растворении судили по исчезновению двойного лучепреломления детали из PS.Дополнительный кусок при необходимости ставили после достижения полного растворения. В таблице 2 растворяющая способность терпенов указана как масса растворенного PS на 100 г каждого терпена. Все эти терпены способны растворять более 120 г ПС на 100 г их. Эти значения выше, чем у толуола, который является одним из нефтяных растворителей для PS. Эти шесть терпенов, за исключением цимола p , являются структурными изомерами с различными положениями связи C = C, поэтому они будут иметь одинаковую растворяющую способность друг друга.
Этот результат привел к взаимосвязи между структурой и растворяющей способностью, согласно которой положение связи C = C не сильно влияет на растворяющую способность. Растворимость PS в цимене p значительно выше, чем в других терпенах, потому что, как описано ниже, цимен p является ароматическим углеводородом, который имеет аналогичную химическую структуру с PS.
Рисунок 2.
Структура d-лимонена и некоторых его изомеров и аналогов.
| Растворитель | Растворимость (г / 100 г растворителя) a | ||
| α -Терпинен | |||
| γ -Terpin | |||
| d -Лимонен | 127 | ||
| Терпинолен | 125 | ||
| α -Фелландрен | 125 | ||
| β -Phellandrene | 2 | 212 | |
| Толуол b | 117 |
5″ border-left=»0″ border-right=»0″ valign=»center» align=»center»> 130
5″ border-bottom=»0.5″ border-left=»0″ border-right=»0″ valign=»center» align=»center»>2
Таблица 2.
Растворимость PS в нескольких монотерпенах при 50 ° C.
а) По ссылке [10].
б) Для сравнения был использован один из растворителей на нефтяной основе.
Как показано в таблице 1, в масле листьев Eucalyptus содержится значительное количество 1,8-цинеола. Поэтому следующее исследование растворяющей способности природных растворителей для PS было направлено на 1,8-цинеол и некоторые родственные кислородсодержащие терпеноиды [10,14].
На рис. 3 и в таблице 3 представлены химическая структура терпеноидов и их растворяющая способность для PS, соответственно.
Рис. 3.
Строение 1,8-цинеола и некоторых кислородсодержащих терпеноидов.
| Растворитель | Растворимость (г / 100 г растворителя) a |
| 1,8-цинеол | 55 |
| Терпинен-4-ол | 39 |
| 41 | |
| 2- p -Цименол | 105 |
| Геранилацетат | 174 |
5″ border-bottom=»0.5″ border-left=»0″ border-right=»0″ valign=»center»> α -Терпинеол
Таблица 3.
Растворимость ПС в некоторых кислородсодержащих терпеноидах при 50 ° C.
a) Цитируется по ссылкам [10] и [14].
Обычно неполярная молекула, такая как PS, не взаимодействует с полярным растворителем. Терпинен-4-ол и α -терпинеол имеют такую высокую полярную составляющую, как гидроксильная группа, следовательно, растворимость ПС в них (примерно 40 г / 100 г растворителя) ниже, чем растворимость в соответствующем терпинене и терпинолен без гидроксильной группы (около 130 г / 100 г растворителя, таблица 2).
Кислород 1,8-цинеола относится не к гидроксильной, а к эфирной группе. Предполагается, что более высокая растворимость PS в 1,8-цинеоле (55 г / 100 г растворителя), чем в терпинен-4-оле и α -терпинеоле, приписывается более низкой полярности эфирной группы по сравнению с гидроксильная группа. Высокая растворяющая способность 2- р -цименола (105 г / 100 г растворителя), несмотря на наличие гидроксильной группы, может быть связана с присутствием ароматического кольца, как упомянуто выше.
Рисунок 4.
EPS, усадка α-терпиненом (а) и геранилацетатом (б) [10].
Геранилацетат показывает наивысшую растворяющую способность 174 г на 100 г. На рис. 4 показан вид растворения ЭПС α -терпиненом (а) и геранилацетатом (б) [10]. Геранилацетат, по-видимому, более эффективен, чем α -терпинен в отношении способности сокращать EPS. Похоже, что высокая растворяющая способность геранилацетата основана на его гибкой линейной структуре, которая более доступна для внутренней части объемного ПС по сравнению с циклическими терпенами в таблице 2.
Поэтому для подтверждения этого была изучена растворяющая способность некоторых ациклических монотерпенов. Геранилацетат, цитронеллилацетат и мирцен содержатся в эфирных маслах рода Picea и других [11], а цитраль и цитронеллаль являются компонентами цитрусовых масел [15]. Как показано в таблице 4, геранилацетон, геранилформиат и цитронеллилацетат обладают такой же растворяющей способностью, как и геранилацетат.
Рис. 5.
Структура нескольких ациклических терпенов и терпеноидов.
| Растворитель | Растворимость (г / 100 г растворителя) a |
| Геранил ацетон | |
| Геранилформиат | 175
7 | 156 |
| Цитраль | 109 |
| Цитронеллаль | 125 |
| Мирцен |
5″ border-bottom=»0.5″ border-left=»0″ border-right=»0″ valign=»center» align=»center»> 160
5″ border-bottom=»1″ border-left=»0″ border-right=»0″ valign=»center» align=»center»> 101
Таблица 4.
Растворимость PS в нескольких ациклических терпеноидах при 50 ° C.
a) Частично цитируется из ссылки [10].
Эти значения выше, чем у типичных циклических монотерпенов в таблице 2. Относительно низкая растворяющая способность цитраля и цитронеллаля по сравнению с ациклическими сложными эфирами может быть связана с наличием концевой альдегидной группы полярного фрагмента, который вызывает восстановление доступность гидрофобной матрицы ПС. Неожиданно мирцен не показывает очень высокую растворяющую способность 101 г на 100 г, хотя он является неполярным углеводородом.Структура концевого сопряженного диена, вероятно, не настолько гибка, чтобы проникать в матрицу ПС. Эти результаты ясно показывают, что гибкие линейные терпены обладают более высокой растворяющей способностью для PS, чем циклические терпены.
Ряд этих систематических экспериментальных результатов вызывает один фундаментальный вопрос: какой растворяющей способностью обладают сами эфирные масла? Масло Abies можно легко приготовить путем кипячения с обратным холодильником в течение 6 часов в воде с последующей перегонкой с водяным паром листьев Abies sachalinensis [14].
Масло эвкалипта коммерчески доступно от Tokyo Chemical Industry, Inc., Япония. Растворимость PS в маслах Abies и Eucalyptus составляла 85 и 96 г на 100 г из них [14], соответственно, как показано в таблице 5. Согласно отчетам Yatagai et al. [11,12], Масло листьев Abies содержит 27% борнилацетата и 23% пиненов, структура и растворяющая способность которых следующие.
Рис. 6.
Структура борнилацетата и пиненов.
| Растворитель | Растворимость (г / 100 г растворителя) а |
| Abies листовое масло | |
| Eucalyptus | |
| Борнилацетат | 67 |
| α -Пинен | 44 |
| β -Пинен | 48 |
5″ border-left=»0″ border-right=»0″ valign=»center» align=»center»> 85
Таблица 5.
Растворимость PS в эфирных маслах и некоторых бициклических терпенах при 50 ° C.
a) Частично цитируется из ссылки [10].
Растворимость ПС в борнилацетате и обоих пиненах составляет менее половины от растворимости в изомерах лимонена. Борнилацетат и пинены имеют объемную бициклическую структуру, которая, вероятно, будет невыгодной для проникновения в ПС. В результате масло из листьев Abies , содержащее примерно 50% этих трех терпенов в сумме, не обладает такой высокой растворяющей способностью для PS.Поскольку масло Eucalyptus также содержит такие бициклические терпены, как 30% 1,8-цинеола и 38% α -пинена, оно не является очень сильным растворителем для самого PS. Однако оба масла по-прежнему обладают растворяющей способностью почти 100 г для PS на 100 г из них, так что они будут подходящим растворителем для вторичного использования PS.
3. Взаимосвязь между параметром растворимости и растворяющей способностью монотерпенов
В качестве общего стандарта для суждения о том, что данное растворенное вещество растворимо или нерастворимо в растворителе, существует метод сравнения «параметра растворимости» растворенного вещества с растворитель.
Хильдебранд первым разработал теорию этой концепции [16], а затем Хансен [17], Бартон [18], Хофтизер и Кревелен [19,20] и др. развили эту теорию. Параметр растворимости ( δ ) вещества определяется как:
, где E coh и V — энергия когезии (= энергия испарения) и молярный объем вещества, соответственно. V рассчитывается на основе молекулярной массы и плотности вещества. E coh может быть получен экспериментально для летучего вещества, но обычно получается из теоретического подхода.Хансен [17] считал, что E coh состоит из трех типов энергии, полученных из следующих сил взаимодействия:
, где E d , E p и E h — энергия дисперсионных сил, полярных сил и водородной связи соответственно. Затем уравнение (1) модифицируется с использованием соответствующих компонентов параметра растворимости, δ d , δ p и δ h , для каждой силы следующим образом:
С учетом этих межмолекулярных взаимодействий, Хофтизер и Кревелен [19] выразили их компоненты следующим образом:
δd = ∑FdiV, δp = ∑Fp2iV и δh = EhiVE4
, где Fdi, Fpi и Ehia — параметры дисперсионных сил, полярных сил и водородных связей.
, соответственно, отражающие вклад структурных групп вещества.Среди параметров группового вклада, установленных Hoftyzer и Krevelen [20], параметры, относящиеся к терпенам, показаны в таблице 6.
| Структурная группа | Fdi (J1 / 2 · м3 / 2 · моль − 1) a | Fpi (J1 / 2 · м3 / 2 · моль − 1) a | Ehi (Дж · моль − 1) a |
| −CH 3 | 0 | 0 | |
| −CH 2 — | 0.27 | 0 | 0 |
| 0,08 | 0 | 0 | |
| -0,07 | 0 | 0 | |
| = CH 2 | 0,4088 0,4088 | 0 | |
| = CH− | 0,20 | 0 | 0 |
| 0,07 | 0 | 0 |
5″ border-bottom=»0″ border-left=»0″ border-right=»0″ valign=»center» align=»center»> 0,42
Таблица 6.
Параметры группового вклада, связанные с терпенами.
a) По ссылке [20].
b) Если две идентичные полярные группы присутствуют в симметричном положении, значение δ p должно быть умножено.
| Структурная группа | Fdi (J1 / 2 · м3 / 2 · моль − 1) | Fpi (J1 / 2 · м3 / 2 · моль − 1) | Ehi (Дж · моль − 1) |
| −CH 3 × 4 | 0 | 0 | |
| −CH 2 — × 3 | 0,81 | 0 | 0 |
| = CH− × 2 | 0,40 | 0 | |
| 0,14 | 0 | 0 | |
| −COO− | 0,39 | 0,49 | |
| Сумма | 3,42 | 0,49 | 7000 |
5″ border-bottom=»0.5″ border-left=»0″ border-right=»0″ valign=»center» align=»center»> 1.68
5″ border-bottom=»0.5″ border-left=»0″ border-right=»0″ valign=»center» align=»center»> 0
5″ border-bottom=»0.5″ border-left=»0″ border-right=»0″ valign=»center» align=»center»> 7000
Таблица 7. 90 параметры геранилацетата.
Согласно таблице 6 параметры группового вклада геранилацетата рассчитаны, как показано в таблице 7. Поскольку молекулярная масса ( MW ) и плотность ( d ) геранилацетата составляют 196,29 г / моль и 0,909 г / моль. см 3 , соответственно молярный объем V оценивается в 2,159 × 10 −4 м 3 / моль. Следовательно, компоненты параметра растворимости:
δd = ∑FdiV = 3.42J1 / 2⋅m3 / 2⋅mol − 12,159 × 10−4m3⋅mol-1 = 15,8 МПа1 / 2, δp = ∑Fpi2V = 0.490J1 / 2⋅м3 / 2⋅моль − 12,159 × 10−4м3⋅моль-1 = 2,27 МПа1 / 2, а δh = EhiV = 7000Дж⋅моль − 12,159 × 10−4м3⋅моль-1 = 5,69 МПа1 / 2.
По этим компонентам найден параметр растворимости геранилацетата:
δ = δd2 + δp2 + δh3 = 16,9 МПа1 / 2.
Рассчитанные значения δ для всех терпенов из таблиц 1–5 показаны вместе с MW и d в таблице 8. Рассчитанное значение δ PS составляет 14,5 МПа 1 / 2 из структуры повторяющегося блока.Ссылаясь на таблицу 8, значения δ семи терпенов от α -терпинена до p -цимола очень близки (14,7-15,7 МПа 1/2 ), особенно δ для p — цимен практически такой же (14,6 МПа 1/2 ), что и у ПС. Этот факт хорошо согласуется с экспериментальными результатами в таблице 2 о том, что эти терпены, в частности p -цимен, растворяют много PS. Хотя 1,8-цинеол и четыре терпена из нижнего ряда в Таблице 8 имеют значения, аналогичные δ , что и для PS, их способность растворять PS является низкой.Причина такой низкой растворяющей способности может быть связана со стерическим эффектом, упомянутым выше. Следовательно, можно сделать вывод, что параметр растворимости не является универсальным, поскольку он не может отражать стерическое влияние молекулы растворителя на δ . По той же причине значение δ не может объяснить высокую растворяющую способность трех ациклических терпеноидов, геранилацетата, геранилформиата и цитронеллилацетата. Терпеноиды спиртов и альдегидов имеют разумную взаимосвязь между значением δ и растворяющей способностью.
| Терпены | МВт | d (г / см3) | δ (МПа1 / 2) a | 136,24 | 0,838 | 14,9 | ||
| γ -Терпинен | 136,24 | 0,853 | 15,2 | |||||
| d -Лимонен | 136,24 | 0.840 | 15,2 | |||||
| Терпинолен | 136,24 | 0,863 | 15,7 | |||||
| α -Фелландрен | 136,24 | 0,846 | 14,7 | |||||
| 902Phell | ||||||||
| 0,850 | 15,0 | |||||||
| p -Цимен | 134,22 | 0,857 | 14,6 | |||||
| 1,8-Цинеол | 154.25 | 0,923 | 15,0 | |||||
| Терпинен-4-ол | 154,25 | 0,927 | 19,1 | |||||
| α -терпинеол | 154,25 | 0,934 | 19,2 | 19,2 p -Цименол | 150,22 | 0,976 | 19,4 | |
| Геранилацетат | 196,29 | 0,909 | 16,9 | |||||
| Геранилацетон | 194.32 | 0,873 | 16,8 | |||||
| Геранилформиат | 182,29 | 0,908 | 16,9 | |||||
| Цитронеллилацетат | 198,31 | 0,890 | 16,8 | цитраль | ||||
| Цитронеллаль | 154,25 | 0,855 | 17,4 | |||||
| Мирцен | 136,24 | 0.794 | 15,9 | |||||
| Борнилацетат | 196,29 | 0,980 | 15,8 | |||||
| α -пинен | 136,24 | 0,859 | 13,6 | |||||
| 6 | 6 | 0,874 | 14,2 |
Таблица 8.
Параметр растворимости некоторых терпенов, рассчитанный по методу Хофтизера и Кревелена.
a) Частично цитируется из ссылок [10] и [14].
4. Скорость растворения ПС в монотерпенах
Когда рассматривается эффективность вторичного использования ПС, не только растворяющая способность, но и скорость растворения является одним из важных факторов при оценке характеристик растворителя.
| Терпены | Время растворенияa (с) | Ea (кДж / моль) b | 30 ° C | 50 ° C | 60 ° C | 70 ° C | ||||
| α -Терпинен | 545 | 401 | 334 | 262 | 20269 262 | 20269 .3 | ||||
| γ -Терпинен | 496 | 359 | 289 | 240 | 196 | 19,7 | ||||
| d -Лимонен1 | 4719 | 4719 | 200 | 20,7 | ||||||
| Терпинолен | 525 | 425 | 365 | 301 | 248 | 16,0 | ||||
| α -Phellandrene 32 | 39076 9026 | 125 | 25.2 | |||||||
| β -фелландрен | 263 | 191 | 147 | 114 | 90 | 23,1 | ||||
| p -Цимен | 215 | 147 269 | 66 | 25,1 | ||||||
| 1,8-цинеол | 4,480 | 1,390 | 626 | 478 | 302 | 56,3 | ||||
| 4-ол | — 4-ол | — c | 1810 | 950 | 610 | 59.0 | ||||
| α -Терпинеол | 3,025 | 1,289 | 715 | 418 | 344 | 47,7 | ||||
2- п
| 3 026 3 Цименол |
9076,976 829 |
403 | 71,2 | |||||||
| Геранилацетат | 719 | 543 | 493 | 424 | 269 | 19,1 | ||||
| Геранил ацетон | 748 | 4576 9026 | 211 | 25.7 | ||||||
| Геранилформиат | 628 | 527 | 325 | 253 | 152 | 30,7 | ||||
| Цитронеллилацетат | 869 | 507 | 411 | 507 | 411 | |||||
| Цитраль | 1,168 | 712 | 490 | 347 | 230 | 34,3 | ||||
| Цитронеллаль | 597 | 380 | 290 | 231 | 1502 | |||||
| Мирцен | 435 | 297 | 200 | 165 | 117 | 27,9 | ||||
| Борнилацетат | 14,900 | 3,662 | 1,590 | |||||||
| α -пинен | — c | 1860 | 852 | 600 | 503 | 38,5 | ||||
| β -пинен | 3,2139076 | 3,2139076 | 142 | 63.5 | ||||||
Таблица 9.
Время растворения и кажущаяся активация ( E a ) для растворения PS в терпенах.
a) Среднее пятикратное измерение.
б) Частично цитируется из ссылок [10] и [14].
c) Нерастворим.
Таким образом, время растворения PS в каждом терпене измеряли при нескольких различных температурах, а затем оценивали кажущуюся энергию активации ( E a ) растворения [10,14].Результаты экспериментов представлены в таблице 9. Здесь время растворения означает время, необходимое для растворения 2,30 мг диска PS в 0,5 мл терпена при каждой температуре. E оценивается по наклону графика Аррениуса логарифма времени растворения в зависимости от обратной температуры растворения. Лимонен и его изомеры имеют аналогичный низкий уровень E a ок. 20-25 кДж / моль друг друга. Группа с последующим низким уровнем E a 25-35 кДж / моль представляет собой ациклические терпены, за исключением альдегидов на Фигуре 5.Скорость растворения этой группы относительно высока. Масло листьев E и s Abies и масло Eucalyptus составляют 34 и 39 кДж / моль соответственно. Спирты терпинен-4-ола, α -терпинеола и 2- p -цименола имеют почти 50 кДж / моль или выше E a . Заказ E, , и хорошо согласуется с заказом на мощность растворения для PS. Эти результаты для E a предполагают, что терпинен-4-ол, 2- p -цименол, борнилацетат и α -пинен не подходят для практического использования в качестве растворителя для рециркуляции PS из-за их длительного время растворения, даже если они растворяют PS.Чтобы увеличить скорость растворения PS, Noguchi et al. предприняли попытку добавления этанола к лимонену [6]. Хотя этанол не является растворителем для PS, небольшое количество этанола снижает вязкость раствора PS. Этот метод будет эффективен, если терпены обладают значительной растворяющей способностью для PS, а высокая вязкость раствора PS предотвращает диффузию PS в растворе.
5. Восстановление полистирола и природных растворителей, а также физические свойства переработанного полистирола
В настоящее время сбор природных растворителей, таких как эфирные масла, для переработки отходов EPS, требует больших затрат, так что восстановление и повторное использование растворитель не требуется.Кроме того, важны свойства и характеристики переработанного полистирола. Терпены и ПС могут быть просто извлечены путем перегонки с водяным паром раствора ПС в терпенах; Типичный пример выглядит следующим образом. 10% -ный раствор PS в геранилацетате подвергают перегонке с водяным паром для извлечения 98% использованного геранилацетата. M¯n восстановленного ПС незначительно снизилось с 1,2 × 10 5 до 1,0 × 10 5 , а полидисперсность молекулярно-массового распределения увеличилась с 2,5 до 3.1 [10]. Это означает, что в процессе перегонки с водяным паром происходит небольшая деградация PS. Однако в других растворителях на основе нефти дальнейшая деградация происходит из-за окислительного разрыва цепей ПС воздухом [21]. Большинство терпенов имеют группы C = C, которые препятствуют окислительному разложению PS путем самоокисления групп C = C. ПС, переработанный из растворов лимонена, имеет почти тот же модуль упругости и температуру стеклования [8], что указывает на то, что он сохраняет первоначальные механические свойства.
6. Заключение
Эфирное масло растений и его основные компоненты, терпены и терпеноиды, являются хорошим растворителем для PS. EPS подлежит вторичной переработке с использованием этих природных растворителей вместо растворителей на нефтяной основе. Растворяющая способность терпенов для ПС сильно зависит от их химической структуры. В основном терпены, параметр растворимости которых близок к параметру растворимости ПС, растворяют большую часть ПС, как это предсказано из теории, а также скорость растворения высока, как у толуола, растворителя на нефтяной основе.В кислородсодержащих терпенах простые и сложные эфиры показывают более высокую растворяющую способность, чем спирты, в соответствии с правилом параметра растворимости. Однако даже при том, что параметр растворимости близок к параметру растворимости PS, ациклические терпены обладают более высокой растворяющей способностью по сравнению с циклическими терпенами, а бициклические терпены демонстрируют относительно низкие растворяющую способность и скорость растворения для PS. Эти данные позволяют судить о том, подходит ли определенный терпен для рециркуляции ПС в качестве растворителя по химической структуре.ПС, извлеченный путем перегонки с водяным паром раствора ПС в терпенах, демонстрирует несколько пониженную молекулярную массу, но почти такие же механические свойства, по сравнению с исходным ПС. Такое снижение молекулярной массы можно минимизировать перегонкой с водяным паром в атмосфере азота. Поскольку виды Abies sachalinensis и Eucalyptus являются быстрорастущими, а листовые масла содержат много монотерпенов, они будут полезной биомассой для использования в качестве растворителя для рециркуляции полистирола.
Благодарности
Некоторые терпены были любезно подарены компанией Tokyo Chemical Industry, Inc., и Toyotama International, Inc. Автор выражает признательность обеим компаниям.
пенополистирол Википедия
Полимер
| Имена | |
|---|---|
| Название ИЮПАК
Поли (1-фенилэтен) |
|
| Другие названия
Термокол |
|
| Идентификаторы | |
| Сокращения | л.с. |
| ChemSpider | |
| Инфокарта ECHA | 100.105,519 |
| Недвижимость | |
| (C 8 H 8 ) n | |
| Плотность | 0,96–1,05 г / см 3 |
| Температура плавления | ~ 240 ° C (464 ° F; 513 K) [4] Для изотактического полистирола |
| Температура кипения | 430 ° C (806 ° F, 703 K) и деполимеризуется |
| нерастворим | |
| Растворимость | Растворим в бензоле, дисульфиде углерода, 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 инфобокс | |
Упаковка из пенополистирола
Контейнер для йогурта из полистирола
Полистирол ( PS ) представляет собой синтетический ароматический углеводородный полимер, изготовленный из мономера, известного как стирол. [5] Полистирол может быть твердым или вспененным. Полистирол общего назначения прозрачный, твердый и довольно хрупкий. Это недорогая смола на единицу веса. Это довольно плохой барьер для кислорода и водяного пара и имеет относительно низкую температуру плавления. [6] Полистирол — один из наиболее широко используемых пластиков, объем производства которого составляет несколько миллионов тонн в год. [7] Полистирол может быть естественно прозрачным, но его можно окрашивать красителями. Области применения включают защитную упаковку (например, упаковку арахиса и футляры для драгоценностей, используемые для хранения оптических дисков, таких как компакт-диски и иногда DVD), контейнеры, крышки, бутылки, подносы, стаканы, одноразовые столовые приборы [6] и при изготовлении модели.
Как термопластичный полимер, полистирол находится в твердом (стекловидном) состоянии при комнатной температуре, но течет при нагревании выше примерно 100 ° C, температуры стеклования. При охлаждении он снова становится жестким. Такое температурное поведение используется для экструзии (как в пенополистироле), а также для формования и вакуумного формования, поскольку его можно отливать в формы с мелкими деталями.
Согласно стандартам ASTM полистирол не считается биоразлагаемым. Он накапливается в виде мусора во внешней среде, особенно вдоль берегов и водных путей, особенно в форме пены, а также в Тихом океане. [8]
История []
Полистирол был обнаружен в 1839 году Эдуардом Симоном, аптекарем из Берлина. [9] Из сторакса, смолы восточного дерева сладкой жевательной резинки Liquidambar orientalis , он перегонял маслянистое вещество, мономер, который назвал стиролом. Несколько дней спустя Саймон обнаружил, что стирол загустел в желе, которое он назвал оксидом стирола («Стиролоксид»), потому что он предположил окисление. К 1845 году химик из Ямайки Джон Баддл Блит и немецкий химик Август Вильгельм фон Хофманн показали, что такое же превращение стирола происходит и в отсутствие кислорода. [10] Они назвали продукт «метастирол»; Анализ показал, что он был химически идентичен стиролоксиду Саймона. [11] В 1866 году Марселлен Бертло правильно определил образование метастирола / стиролоксида из стирола как процесс полимеризации. [12] Примерно 80 лет спустя было осознано, что нагревание стирола запускает цепную реакцию, которая приводит к образованию макромолекул, в соответствии с тезисом немецкого химика-органика Германа Штаудингера (1881–1965). Это в конечном итоге привело к тому, что вещество получило свое нынешнее название — полистирол.
Компания I. G. Farben начала производство полистирола в Людвигсхафене примерно в 1931 году, надеясь, что он станет подходящей заменой литому под давлением цинку во многих областях. Успех был достигнут, когда они разработали корпус реактора, в котором полистирол экструдировали через нагретую трубу и резак, производя полистирол в форме гранул. [ необходима ссылка ]
Отис Рэй Макинтайр (1918–1996), инженер-химик из компании Dow Chemical, заново открыл процесс, впервые запатентованный шведским изобретателем Карлом Мунтерсом. [13] По данным Института истории науки, «Dow купила права на метод Мунтерса и начала производить легкий, водостойкий и плавучий материал, который казался идеально подходящим для строительства причалов и судов, а также для изоляции домов, офисов и других зданий. птичники «. [14] В 1944 году был запатентован пенополистирол.
До 1949 года инженер-химик Фриц Стастны (1908–1985) разработал предварительно расширенные шарики из полистирола с добавлением 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 Стиропор.
Кристаллическая структура изотактического полистирола была описана Джулио Натта. [15]
В 1954 году компания Koppers из Питтсбурга, штат Пенсильвания, разработала пенополистирол (EPS) под торговым названием Dylite. [16] В 1960 году Dart Container, крупнейший производитель поролоновых стаканов, отгрузил свой первый заказ. [17]
Конструкция []
С химической точки зрения полистирол представляет собой длинноцепочечный углеводород, в котором чередующиеся углеродные центры присоединены к фенильным группам (производным бензола). Химическая формула полистирола: (C
8 H
8 )
n ; он содержит химические элементы углерод и водород.
Свойства материала определяются краткосрочным притяжением Ван-дер-Ваальса между цепями полимеров.Поскольку молекулы состоят из тысяч атомов, совокупная сила притяжения между молекулами велика. При нагревании (или быстрой деформации из-за сочетания вязкоупругих и теплоизоляционных свойств) цепи могут принимать более высокую степень подтверждения и скользить друг мимо друга. Эта межмолекулярная слабость (по сравнению с высокой внутримолекулярной силой 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 менее плотный (1,05 г / см 3 для полистирола против 2,70 г / см 3 для алюминия).
Производство []
Полистирол — это аддитивный полимер, который образуется при соединении мономеров стирола (полимеризация). В процессе полимеризации π-связь углерод-углерод винильной группы разрывается, и образуется новая σ-связь углерод-углерод, присоединяющаяся к углероду другого мономера стирола в цепи.Поскольку при его получении используется только один вид мономера, это гомополимер. Вновь образованная связь σ прочнее, чем связь π, которая была разорвана, поэтому полистирол трудно деполимеризовать. Около нескольких тысяч мономеров обычно составляют цепочку из полистирола, что дает молекулярную массу 100 000–400 000 г / моль.
Каждый углерод основной цепи имеет тетраэдрическую геометрию, и те атомы углерода, которые имеют присоединенную фенильную группу (бензольное кольцо), являются стереогенными. Если бы скелет был расположен в виде плоской удлиненной зигзагообразной цепи, каждая фенильная группа была бы наклонена вперед или назад по сравнению с плоскостью цепи.
Относительные стереохимические отношения последовательных фенильных групп определяют тактичность, которая влияет на различные физические свойства материала.
Тактичность []
В полистироле тактичность описывает степень, в которой фенильная группа равномерно выровнена (расположена на одной стороне) в полимерной цепи. Тактичность сильно влияет на свойства пластика. Стандартный полистирол — атактический. Диастереомер, в котором все фенильные группы находятся на одной стороне, называется изотактическим полистиролом , который коммерчески не производится.
Атактический полистирол []
Единственной коммерчески важной формой полистирола является атактический , в котором фенильные группы случайным образом распределены по обеим сторонам полимерной цепи. Такое случайное расположение предотвращает выравнивание цепей с достаточной регулярностью для достижения любой кристалличности. Пластик имеет температуру стеклования T г ~ 90 ° C. Полимеризация инициируется свободными радикалами. [7]
Синдиотактический полистирол []
Полимеризация Циглера-Натта может дать упорядоченный синдиотактический полистирол с фенильными группами, расположенными на чередующихся сторонах углеводородной основной цепи.Эта форма является высококристаллической с T m (точка 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. [18]
Деградация []
Полистирол относительно химически инертен. Несмотря на то, что он водонепроницаем и устойчив к разрушению под действием многих кислот и щелочей, он легко подвергается воздействию многих органических растворителей (например,грамм. он быстро растворяется при воздействии ацетона, хлорированных растворителей и ароматических углеводородных растворителей. Из-за своей устойчивости и инертности он используется для изготовления многих предметов торговли. Как и другие органические соединения, полистирол горит с образованием диоксида углерода и водяного пара, а также других побочных продуктов термического разложения. Полистирол, являясь ароматическим углеводородом, обычно сгорает не полностью, на что указывает сажистое пламя.
Процесс деполимеризации полистирола в его мономер, стирол, называется пиролизом.Это включает использование высокой температуры и давления для разрыва химических связей между каждым соединением стирола. Пиролиз обычно достигает 430 ° C. [19] Высокие затраты энергии на это затрудняют промышленную переработку полистирола обратно в стирольный мономер.
Организмы []
Считается, что полистирол не поддается биологическому разложению. Однако некоторые организмы способны разрушать его, хотя и очень медленно. [20]
В 2015 году исследователи обнаружили, что мучные черви, личинки чернотелка Tenebrio molitor , могут перевариваться и питаться здоровой пищей из EPS. [21] [22] Около 100 мучных червей могут потреблять от 34 до 39 миллиграммов этой белой пены в день. Помет мучного червя оказался безопасным для использования в качестве почвы для сельскохозяйственных культур. [21]
В 2016 году также сообщалось, что супергерви ( Zophobas morio ) могут поедать пенополистирол (EPS). [23] Группа старшеклассников Университета Атенео-де-Манила обнаружила, что по сравнению с личинками Tenebrio molitor , личинки Zophobas morio могут потреблять большее количество ЭПС в течение более длительных периодов времени. [24]
Бактерия Pseudomonas putida способна превращать стирольное масло в биоразлагаемый пластик PHA. [25] [26] [27] Когда-нибудь это может быть полезно для эффективного удаления пенополистирола. Стоит отметить, что полистирол должен пройти пиролиз, чтобы превратиться в стирольное масло.
Формы произведены []
Полистирол обычно формуют под давлением, формуют в вакууме или экструдируют, в то время как пенополистирол экструдируют или формуют с помощью специального процесса.Также производятся сополимеры полистирола; они содержат один или несколько других мономеров в дополнение к стиролу. В последние годы также были произведены композиты из пенополистирола с целлюлозой [31] [32] и крахмалом [33] . Полистирол используется в некоторых взрывчатых веществах на полимерной связке (PBX).
Листовой или формованный полистирол []
Чехол для компакт-диска из полистирола общего назначения (GPPS) и ударопрочного полистирола (HIPS)
Одноразовая бритва из полистирола
Полистирол (ПС) используется для производства одноразовых пластиковых столовых приборов и посуды, футляров для компакт-дисков, корпусов дымовых извещателей, 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 изготавливают литьем под давлением и часто стерилизуют после формования либо облучением, либо обработкой оксидом этилена. Модификация поверхности после формования, обычно с помощью плазмы, обогащенной кислородом, часто проводится для введения полярных групп.Многие современные биомедицинские исследования основаны на использовании таких продуктов; поэтому они играют решающую роль в фармацевтических исследованиях. [34]
Тонкие листы полистирола используются в пленочных конденсаторах из полистирола, поскольку они образуют очень стабильный диэлектрик, но в основном вышли из употребления в пользу полиэстера.
Пены []
Крупный план упаковки из пенополистирола
Пенополистирол на 95-98% состоит из воздуха. [35] [36] Пенополистирол является хорошими теплоизоляционными материалами и поэтому часто используется в качестве строительных изоляционных материалов, например, в изоляционных бетонных опалубках и конструкционных изоляционных панельных строительных системах.Пенополистирол серого цвета с графитом обладает превосходными изоляционными свойствами. [37]
Карл Мунтерс и Джон Гудбранд Тандберг из Швеции получили в 1935 году патент США на пенополистирол в качестве изоляционного продукта (номер патента США 2,023,204). [38]
Пенопласты также обладают хорошими демпфирующими свойствами, поэтому они широко используются в упаковке. Торговая марка «Пенополистирол» компании Dow Chemical неофициально используется (в основном в США и Канаде) для всех продуктов из пенополистирола, хотя, строго говоря, его следует использовать только для пенополистирола «экструдированный с закрытыми порами», производимого Dow Chemicals.
Пенопласт также используется для изготовления ненесущих архитектурных конструкций (например, декоративных столбов).
Пенополистирол (EPS) []
Плиты Thermocol из шариков пенополистирола (EPS). Тот, что слева, из упаковочной коробки. Тот, что справа, используется для поделок. Он имеет пробковую бумажную текстуру и используется для декораций сцены, выставочных моделей, а иногда и в качестве дешевой альтернативы стеблям шола ( Aeschynomene aspera ) для художественных работ.
Срез блока термоколяски под световым микроскопом (светлое поле, объектив = 10 ×, окуляр = 15 ×).Большие сферы представляют собой шарики из пенополистирола, которые были сжаты и сплавлены. Яркое отверстие в форме звезды в центре изображения — это воздушный зазор между бусинками, края которого не полностью срослись. Каждая бусина сделана из тонкостенных пузырьков полистирола, наполненных воздухом.
Пенополистирол (EPS) — это жесткий и прочный пенополистирол с закрытыми ячейками с нормальным диапазоном плотности от 11 до 32 кг / м 3 . [39] Обычно он белого цвета и состоит из гранул предварительно вспененного полистирола.Процесс производства пенополистирола обычно начинается с создания мелких шариков из полистирола. Мономеры стирола (и, возможно, другие добавки) суспендированы в воде, где они подвергаются радикальной аддитивной полимеризации. Гранулы полистирола, сформированные с помощью этого механизма, могут иметь средний диаметр около 200 мкм. Затем шарики пропитываются «вспенивающим агентом», материалом, который позволяет шарикам расширяться. Пентан обычно используется в качестве вспенивателя. Гранулы добавляются в реактор с непрерывным перемешиванием вместе с вспенивающим агентом, среди других добавок, и вспенивающий агент просачивается в поры внутри каждой гранулы.Затем шарики расширяются с помощью пара. [40]
EPS используется для пищевых контейнеров, формованных листов для строительной теплоизоляции и упаковочного материала либо в виде твердых блоков, предназначенных для размещения защищаемого объекта, либо в виде неупакованных «арахисов», смягчающих хрупкие предметы внутри коробок. Значительная часть всей продукции из пенополистирола производится методом литья под давлением. Инструменты для литейных форм обычно изготавливаются из стали (которая может быть закалена и покрыта гальваническим покрытием) и алюминиевых сплавов. Управление пресс-формами осуществляется через разделитель через систему каналов, состоящую из ворот и направляющих. [41] EPS в просторечии называют «пенополистиролом» в Соединенных Штатах и Канаде, неправильно применяемое обобщение экструдированного полистирола марки компании Dow Chemical. [42]
EPS в строительстве []
Листы EPS обычно упаковываются как жесткие панели (обычно в Европе это размер 100 см x 50 см, обычно в зависимости от предполагаемого типа соединения и методов склеивания, на самом деле это 99,5 см x 49,5 см или 98 см. х 48 см; реже — 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). Обычная толщина от 10 мм до 500 мм. Многие настройки, добавки и тонкие дополнительные внешние слои с одной или обеих сторон часто добавляются для улучшения различных свойств.
Теплопроводность измеряется в соответствии с EN 12667. Типичные значения варьируются от 0,032 до 0,038 Вт / (м⋅К) в зависимости от плотности пенополистирола. Значение 0,038 Вт / (м⋅К) было получено при 15 кг / м 3 , тогда как значение 0,032 Вт / (м⋅К) было получено при 40 кг / м 3 в соответствии с таблицей данных K- 710 от StyroChem Finland.Добавление наполнителей (графит, алюминий или углерод) недавно позволило теплопроводности пенополистирола достичь примерно 0,030–0,034 Вт / (м⋅К) (всего 0,029 Вт / (м⋅К)) и, как таковой, имеет серый цвет. / черный цвет, который отличает его от стандартного EPS. Несколько производителей пенополистирола в Великобритании и ЕС произвели различные виды пенополистирола с повышенной термостойкостью для этого продукта.
Сопротивление диффузии водяного пара ( мкм ) EPS составляет около 30–70.
ICC-ES (Служба оценки Международного совета по кодам) требует, чтобы плиты EPS, используемые в строительстве, соответствовали требованиям ASTM C578.Одно из этих требований состоит в том, чтобы предельный кислородный индекс EPS, измеренный по ASTM D2863, был выше 24 об.%. Типичный EPS имеет кислородный индекс около 18 об.%; таким образом, в стирол или полистирол во время образования EPS добавляется антипирен.
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 плит EPS внутри здания.
По данным организации EPS-IA ICF, типичная плотность пенополистирола, используемого для изоляционных бетонных форм (пенополистиролбетон), составляет от 1,35 до 1,80 фунта на кубический фут (21,6–28,8 кг / м 3 ). Это EPS типа II или IX согласно ASTM C578. Блоки или плиты из пенополистирола, используемые в строительстве, обычно режутся с помощью горячей проволоки. [43]
Экструдированный полистирол (XPS) []
Экструдированный пенополистирол (XPS) состоит из закрытых ячеек.Он обеспечивает улучшенную шероховатость поверхности, большую жесткость и пониженную теплопроводность. Диапазон плотности около 28–45 кг / м 3 .
Экструдированный пенополистирол также используется в ремеслах и модельном строительстве, в частности, в архитектурных моделях. Из-за процесса производства экструзией XPS не требует облицовочных материалов для поддержания его тепловых или физических свойств. Таким образом, он является более однородным заменителем гофрированного картона. Теплопроводность колеблется от 0.029 и 0,039 Вт / (м · К) в зависимости от несущей способности / плотности, среднее значение составляет ~ 0,035 Вт / (м · К).
Сопротивление диффузии водяного пара (μ) XPS составляет около 80–250.
Обычно экструдированные пенополистирольные материалы включают:
Водопоглощение пенополистирола []
Хотя это пенопласт с закрытыми порами, как пенополистирол, так и экструдированный полистирол не являются полностью водонепроницаемыми или паронепроницаемыми. [45] В пенополистироле есть зазоры между расширенными гранулами с закрытыми ячейками, которые образуют открытую сеть каналов между связанными гранулами, и эта сеть зазоров может заполняться жидкой водой.Если вода замерзнет и превратится в лед, он расширится, и гранулы полистирола могут оторваться от пены. Экструдированный полистирол также проницаем для молекул воды и не может считаться пароизоляцией. [46]
Обводнение обычно происходит в течение длительного периода в пенополистироле, который постоянно подвергается воздействию высокой влажности или постоянно погружается в воду, например, в крышках гидромассажных ванн, в плавучих доках, в качестве дополнительной плавучести под сиденьями лодок. , а также для наружной теплоизоляции зданий, находящихся ниже уровня земли, постоянно подвергающихся воздействию грунтовых вод. [47] Обычно для предотвращения насыщения необходим внешний пароизоляционный слой, такой как непроницаемая пластиковая пленка или напыляемое покрытие.
Ориентированный полистирол []
Ориентированный полистирол (OPS) производится путем вытягивания экструдированной пленки PS, улучшающей видимость материала за счет уменьшения помутнения и увеличения жесткости. Это часто используется в упаковке, где производитель хочет, чтобы потребитель увидел заключенный в нее продукт. Некоторые преимущества OPS заключаются в том, что его дешевле производить, чем другие прозрачные пластмассы, такие как полипропилен (PP), (PET) и ударопрочный полистирол (HIPS), и он менее мутен, чем HIPS или PP.Основным недостатком OPS является то, что он хрупкий, легко трескается или рвется.
Сополимеры []
Обычный (гомополимерный) полистирол имеет превосходные характеристики прозрачности, качества поверхности и жесткости. Диапазон его применения дополнительно расширяется за счет сополимеризации и других модификаций (например, смеси с ПК и синдиотактическим полистиролом). [48] : 102–104 На основе стирола используется несколько сополимеров. Хрупкость гомополимерного полистирола преодолевается за счет модифицированных эластомером сополимеров стирола и бутадиена.Сополимеры стирола и акрилонитрила (SAN) более устойчивы к тепловому стрессу, нагреву и химическим веществам, чем гомополимеры, а также прозрачны. Сополимеры, называемые АБС, имеют аналогичные свойства и могут использоваться при низких температурах, но они непрозрачны.
Сополимеры стирола и бутана []
Сополимеры стирола и бутана могут производиться с низким содержанием бутена. Сополимеры стирола и бутана включают PS-I и SBC (см. Ниже), оба сополимера устойчивы к ударам. PS-I получают путем привитой сополимеризации, SBC — анионной блочной сополимеризацией, что делает его прозрачным в случае соответствующего размера блока. [49]
Если сополимер стирол-бутан 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 пограничный слой без полного перемешивания. Фракции бутадиена («каучуковая фаза») собираются с образованием частиц, внедренных в матрицу полистирола. Решающим фактором повышения ударной вязкости сополимеров стирола и бутадиена является их более высокая способность поглощать работу при деформации.Без приложения силы каучуковая фаза изначально ведет себя как наполнитель. Под действием растягивающего напряжения образуются трещины (микротрещины), которые распространяются на частицы резины. Затем энергия распространяющейся трещины передается частицам резины на своем пути. Большое количество трещин придает изначально жесткому материалу слоистую структуру. Формирование каждой ламели способствует расходу энергии и, следовательно, увеличению удлинения при разрыве. Гомополимеры полистирола деформируются при приложении силы до тех пор, пока не разрушатся.Сополимеры стирола и бутана на этом этапе не разрушаются, а начинают течь, затвердевают до предела прочности и разрушаются только при гораздо более высоком удлинении. [50] : 426
При высоком содержании полибутадиена действие двух фаз меняется на противоположное. Бутадиен-стирольный каучук ведет себя как эластомер, но его можно обрабатывать как термопласт.
Ударопрочный полистирол (ПС-I) []
PS-I ( i , устойчивый к ударам p oly s tyrene ) состоит из непрерывной полистирольной матрицы и диспергированной в ней каучуковой фазы.Его получают путем полимеризации стирола в присутствии растворенного (в стироле) полибутадиена. Полимеризация происходит одновременно двумя способами: [51]
- Гомополимеризация: стирол полимеризуется в полистирол и не реагирует с настоящим полибутадиеном.
Частицы полибутадиена (частицы каучука) в ПС-I обычно имеют диаметр 0,5 — 9 мкм. Таким образом, они рассеивают видимый свет, делая PS-I непрозрачным. [52] : 476 Материал является стабильным (дальнейшего разделения фаз не происходит), поскольку полибутадиен и полистирол химически связаны. [53] Исторически сложилось так, что PS-I был сначала произведен простым смешиванием (физическим смешиванием, называемым смешиванием) полибутадиена и полистирола. Таким образом получается смесь полимеров, а не сополимер. Однако поликомпонентный материал имеет значительно худшие свойства. [52] : 476
Блок-сополимеры стирола и бутадиена []
SBS ( s тирен- b утадиен- s блок-сополимер тирола) изготовлен методом анионной блок-сополимеризации и состоит из трех блоков: [54]
SSSSSSSSSBSSSSBSSBSSBSSBSSBSSBSSBSS
S представляет на чертеже повторяющееся звено стирола, В — повторяющееся звено бутадиена.Однако средний блок часто состоит не из такого изображенного гомополимера бутана, а из сополимера стирола и бутадиена:
SSSSSSSSSSSSSSSSSSSBBSBBSBSBBBBSBSSBBBSBSSSSSSSSSSSSSSSSSSSS
При использовании статистического сополимера в этом месте полимер становится менее восприимчивым к сшиванию и лучше течет в расплаве. Для производства SBS первый стирол гомополимеризуется посредством анионной сополимеризации. Обычно в качестве катализатора используется металлоорганическое соединение, такое как бутиллитий.Затем добавляют бутадиен и после стирола снова его полимеризацию. Катализатор остается активным в течение всего процесса (для чего используемые химические вещества должны быть высокой чистоты). Молекулярно-массовое распределение полимеров очень низкое (полидисперсность в пределах 1,05, поэтому отдельные цепи имеют очень похожую длину). Длину отдельных блоков можно регулировать соотношением катализатора к мономеру. Размер резиновых секций, в свою очередь, зависит от длины блока. Производство небольших структур (меньше длины волны света) обеспечивает прозрачность.Однако в отличие от ПС-1 блок-сополимер не образует частиц, а имеет пластинчатую структуру.
Бутадиен-стирольный каучук []
Бутадиен-стирольный каучук (SBR) производится аналогично PS-I путем привитой сополимеризации, но с более низким содержанием стирола. Таким образом, стирол-бутадиеновый каучук состоит из резиновой матрицы с диспергированной в ней фазой полистирола. [53] В отличие от PS-I и SBC, это не термопласт, а эластомер. В каучуковой фазе полистирольная фаза собрана в домены.Это вызывает физическое сшивание на микроскопическом уровне. Когда материал нагревается выше точки стеклования, домены распадаются, сшивание временно приостанавливается, и материал можно обрабатывать как термопласт. [55]
Акрилонитрилбутадиенстирол []
Акрилонитрилбутадиенстирол (АБС) — это материал, который прочнее чистого полистирола.
Другое []
SMA — 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.Стиролакрилонитриловая смола (SAN) имеет более высокую термостойкость, чем чистый стирол.
Экологические проблемы []
Производство []
Пенополистирол производится с использованием вспенивателей, которые образуют пузыри и расширяют пену. В пенополистироле это обычно углеводороды, такие как пентан, которые могут представлять опасность воспламенения при производстве или хранении вновь произведенного материала, но оказывают относительно умеренное воздействие на окружающую среду. [ необходима ссылка ] Экструдированный полистирол обычно изготавливается из гидрофторуглеродов (HFC-134a), [56] , которые имеют потенциал глобального потепления примерно в 1000–1300 раз больше, чем у диоксида углерода. [57]
Небиоразлагаемый []
Отработанный полистирол подвергается биологическому разложению в течение сотен лет и устойчив к фотоокислению. [58]
Помет
[]
-
Прибрежный мусор, включая полистирол
Животные не признают пенополистирол искусственным материалом и даже могут принять его за еду. [59]
Пенополистирол дует на ветру и плавает по воде из-за своего низкого удельного веса.Он может иметь серьезные последствия для здоровья птиц или морских животных, которые проглатывают значительные количества. [59] Молодь радужной форели, подвергшаяся воздействию фрагментов полистирола, вызвала токсический эффект, вызвав существенные гистоморфометрические изменения. [60]
Редукционный []
Ограничение использования вспененного полистирола для пищевых упаковок на вынос — приоритетная задача многих экологических организаций, занимающихся твердыми отходами. [61] Были предприняты попытки найти альтернативы полистиролу, особенно пенопласту в ресторанных условиях.Первоначальным стимулом было исключить хлорфторуглероды (CFC), которые раньше были компонентом пены.
США []
В 1987 году в Беркли, Калифорния, были запрещены контейнеры для пищевых продуктов с ХФУ. [62] В следующем году округ Саффолк, штат Нью-Йорк, стал первой юрисдикцией США, запретившей полистирол вообще. [63] Однако судебные иски Общества пластмассовой промышленности [64] не позволили запрету вступить в силу до тех пор, пока, наконец, он не был отложен, когда республиканские и консервативные партии получили большинство в законодательном собрании графства. [65] Тем временем Беркли стал первым городом, в котором запретили использовать пенопластовые контейнеры для пищевых продуктов. [66] По состоянию на 2006 год около ста населенных пунктов в Соединенных Штатах, включая Портленд, Орегон и Сан-Франциско, имели своего рода запрет на использование пенополистирола в ресторанах. Например, в 2007 году Окленд, штат Калифорния, потребовал от ресторанов перейти на одноразовые контейнеры для пищевых продуктов, которые при добавлении в пищевой компост разлагаются биологически. [67] Сообщается, что в 2013 году Сан-Хосе стал крупнейшим городом страны, в котором запретили контейнеры для пищевых продуктов из пенополистирола. [68] Некоторые общины ввели широкие запреты на полистирол, например, Фрипорт, штат Мэн, который сделал это в 1990 году. [69] В 1988 году в Беркли, штат Калифорния, был принят первый запрет на использование пенополистирола в США. [66]
1 июля 2015 г. Нью-Йорк стал крупнейшим городом в США, который попытался запретить продажу, владение и распространение одноразового пенополистирола (первоначальное решение было отменено в апелляционном порядке) . [70] В Сан-Франциско надзорные органы одобрили 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 видов использования, таких как доставка лекарств при предписанной температуре. [71]
Ассоциация зеленых ресторанов США не разрешает использование пенополистирола в рамках своего стандарта сертификации. [72] Несколько зеленых лидеров, от голландского Министерства окружающей среды до Зеленой команды Starbucks, советуют людям уменьшить вред, наносимый окружающей среде, используя многоразовые кофейные чашки. [73]
В марте 2019 года Мэриленд запретил контейнеры для пищевых продуктов из пенополистирола и стал первым штатом в стране, в котором законодательный орган штата принял запрет на использование пенопласта для контейнеров.Мэн был первым штатом, в котором официально введен запрет на контейнеры для пищевых продуктов из пеноматериала. В мае 2019 года губернатор Мэриленда Хоган позволил запрету пены (Законопроект 109) стать законом без подписи, что сделало Мэриленд вторым штатом, в котором запрет на использование пены для пищевых контейнеров был внесен в списки, но он первым вступил в силу 1 июля. 2020. [74] [75] [76] [77]
В сентябре 2020 года законодательный орган штата Нью-Джерси проголосовал за запрет одноразовых контейнеров для пищевых продуктов и стаканчиков из пенополистирола. [78]
За пределами США []
Китай запретил вынос / вынос контейнеров и посуды из пенополистирола примерно в 1999 году. Однако соблюдение требований было проблемой, и в 2013 году китайская промышленность пластмасс лоббировала отмену запрета. [79]
В Индии и Тайване также была запрещена посуда из пенополистирола до 2007 года. [80]
Правительство Зимбабве через Агентство по охране окружающей среды (EMA) запретило контейнеры из полистирола (обычно называемые « kaylite ‘в стране), в соответствии с Нормативным актом 84 от 2012 г. (Пластиковая упаковка и пластиковые бутылки) (поправка) Регламента 2012 г. (No 1.)
[81] [82]
Город Ванкувер, Канада, объявил о своем плане безотходов 2040 в 2018 году. Город внесет поправки в устав, запрещающие держателям бизнес-лицензий подавать готовые блюда в стаканчиках из пенополистирола и без контейнеров, начало 1 июня 2019 г. [83]
Переработка []
Как правило, полистирол не допускается в программах утилизации отходов у обочины и не разделяется и не перерабатывается там, где это допускается.В Германии полистирол собирают в соответствии с законом об упаковке (Verpackungsverordnung), который требует от производителей нести ответственность за переработку или утилизацию любого упаковочного материала, который они продают.
Большинство изделий из полистирола в настоящее время не перерабатываются из-за отсутствия стимулов для инвестиций в необходимые уплотнители и логистические системы. Из-за невысокой плотности пенополистирола собирать не экономично. Однако, если отходы проходят начальный процесс уплотнения, материал изменяет плотность с типично 30 кг / м 3 до 330 кг / м 3 и становится пригодным для вторичной переработки товаром, имеющим большую ценность для производителей переработанных пластиковых гранул.Лом из вспененного полистирола можно легко добавлять в такие продукты, как изоляционные листы из пенополистирола и другие материалы из пенополистирола для строительства; многие производители не могут получить достаточное количество лома из-за проблем со сбором. Когда он не используется для производства дополнительных материалов из пенополистирола, его 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 формы из переработанного полистирола. [84] По состоянию на 2016 год в Великобритании ежемесячно перерабатывалось около 100 тонн пенополистирола. [85]
Вторичный пенополистирол также используется во многих операциях литья металлов. Растра изготавливается из пенополистирола в сочетании с цементом и используется в качестве изоляционного материала при строительстве бетонных фундаментов и стен. Американские производители с 1993 года производят изоляционные бетонные формы, на 80% состоящие из переработанного пенополистирола.
Сжигание []
Если полистирол правильно сжигается при высоких температурах (до 1000 ° C [86] ) и с большим количеством воздуха [86] (14 м 3 / кг [ требуется ссылка ] ), образующиеся химические вещества — это вода, диоксид углерода и, возможно, небольшие количества остаточных галогеновых соединений из антипиренов. [86] Если будет произведено только неполное сжигание, также останется углеродная сажа и сложная смесь летучих соединений. [87] [ необходим лучший источник ] По данным Американского химического совета, когда полистирол сжигается на современных объектах, конечный объем составляет 1% от начального; большая часть полистирола превращается в диоксид углерода, водяной пар и тепло. Из-за количества выделяемого тепла он иногда используется в качестве источника энергии для производства пара или электроэнергии. [86] [88]
Когда полистирол сжигался при температурах 800–900 ° C (типичный диапазон современной мусоросжигательной установки), продукты горения представляли собой «сложную смесь полициклических ароматических углеводородов (ПАУ). ) от алкилбензолов до бензоперилена. Более 90 различных соединений были идентифицированы в отходящих потоках от горения полистирола ». [89] [ требуется лучший источник ] Центр пожарных исследований Американского национального бюро стандартов обнаружил 57 химических побочных продуктов, выделяющихся при сгорании пенополистирола (EPS). [90]
Безопасность []
Здоровье []
Американский химический совет, ранее известный как Ассоциация производителей химической продукции, пишет:
Основываясь на научных исследованиях, 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 проверил безопасность подачи различных пищевых продуктов в продуктах общественного питания из полистирола и пришел к такому же выводу, что и FDA США. [91]
С 1999 по 2002 год международным экспертным советом из 12 членов, выбранным Гарвардским центром оценки рисков, был проведен всесторонний обзор потенциальных рисков для здоровья, связанных с воздействием стирола. Ученые обладали опытом в токсикологии, эпидемиологии, медицине, анализе рисков, фармакокинетике и оценке воздействия.Гарвардское исследование показало, что стирол естественным образом присутствует в следовых количествах в таких продуктах, как клубника, говядина и специи, и естественным образом образуется при переработке таких продуктов, как вино и сыр. В исследовании также были рассмотрены все опубликованные данные о количестве стирола, вносимого в рацион из-за миграции пищевой упаковки и одноразовых изделий, контактирующих с пищевыми продуктами, и сделан вывод о том, что риск для населения в результате воздействия стирола из пищевых продуктов или продуктов, контактирующих с пищевыми продуктами (например, как упаковка из полистирола и контейнеры для предприятий общественного питания) был на слишком низком уровне, чтобы вызвать побочные эффекты. [92]
Полистирол обычно используется в контейнерах для пищевых продуктов и напитков. Мономер стирола (из которого сделан полистирол) является подозрительным агентом на рак. [93] Стирол «обычно содержится в потребительских товарах в таких низких количествах, что риски незначительны». [94] Полистирол, который используется для контакта с пищевыми продуктами, не должен содержать более 1% (0,5% для жирной пищи) стирола по весу. [95] Было обнаружено, что олигомеры стирола в контейнерах из полистирола, используемых для упаковки пищевых продуктов, мигрируют в пищевые продукты. [96] Другое японское исследование, проведенное на мышах дикого типа и AhR-нулевых мышах, показало, что тример стирола, который авторы обнаружили в готовых продуктах быстрого приготовления, упакованных в контейнер из полистирола, может повышать уровень гормонов щитовидной железы. [97]
Вопрос о том, можно ли готовить пищу из полистирола в микроволновой печи, остается спорным. Некоторые емкости можно безопасно использовать в микроволновой печи, но только если они имеют соответствующую маркировку. [98] Некоторые источники предполагают, что следует избегать продуктов, содержащих каротин (витамин А) или растительные масла. [99]
Из-за повсеместного использования полистирола эти серьезные проблемы, связанные со здоровьем, остаются актуальными. [100]
Опасность возгорания []
Полистирол, как и другие органические соединения, легко воспламеняется. Полистирол классифицируется в соответствии с DIN4102 как продукт «B3», что означает «легковоспламеняющийся» или «легко воспламеняемый». 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, compares avec ceux des Autres carburetors d’hydrogène» (О свойствах бензола и стирола в сравнении с характеристиками других углеводородов), Bulletin de la Société Chimique de Paris , 2-я серия, 6 : 289–298. С п. 294: «На sait que le stryolène chauffé en vase scellé à 200 °, кулон Quelques heures, se change en un polymère résineux (метастирол), et que ce polymère, distillé brusquement, replicit le styrolène». Cohen JT; Карлсон G; Чарнли Джи; Coggon D; Delzell E; Грэм Дж. Д.; Greim H; Кревски Д; Мединский М; Monson R; Paustenbach D; Петерсен Б; Rappaport S; Rhomberg L; Райан ПБ; Томпсон К. (2011). «Комплексная оценка потенциальных рисков для здоровья, связанных с воздействием стирола на рабочем месте и в окружающей среде».
Want to say something? Post a comment
Want to say something? Post a comment