Полистиролы
Полистирольные пластики представляют собой многочисленную группу термопластичных материалов, химический состав полимерной части которых содержит мономер стирол или продукты его сополимеризации. Широко используются полистирол (ПС), ударопрочный полистирол (УПС) и АБС — сополимеры.
Полистирол и ударопрочный полистирол получают полимеризацией стирола в массе (ПСМ), в эмульсии (ПСЭ) и реже — в суспензии. Средняя ММ = 80-100 тыс. в зависимости от способа получения.
ПС — аморфный полимер, характеризующийся высокой прозрачностью (светопропускание до 90 %). Он обладает рядом более высоких по сравнению с ПЭНГТ и ПЭВП прочностных свойств, но хрупок (табл. 6); стоек к щелочам и ряду кислот, к маслам, легко окрашивается красителями, не теряя прозрачности, имеет высокие диэлектрические свойства. ПС не токсичен, допущен к контакту с пищевыми продуктами и к использованию в медико-биологической технике.
УПС получают привитой сополимеризацией стирола с полибутадиеновыми или бутадиенстирольными каучуками. Структурно УПС представляет собой трехфазную систему, состоящую из полистирола, гельфракции привитого сополимера и каучука с привитым стиролом в виде частиц размером до 1-5 мкм, равномерно распределенных по объему УПС. Несмотря на низкую ММ матричного ПС (ММ = 70-100 тыс.), присутствие каучука существенно замедляет рост микротрещин, что и повышает прочность материала (табл. 6).
В марке УПС указывается метод синтеза (М, С) и цифровое обозначение ударной вязкости (две первые цифры) и десятикратного значения содержания остаточного мономера. Кроме того, в марку может включаться буква, означающая предпочтительный способ переработки. Например, УПМ-0703 Э означает ударопрочный полистирол, полученный полимеризацией в массе; его ударная вязкость 7 кДж/м2, остаточное содержание мономера 0,3 %, метод переработки — экструзионный.
Таблица 6
Основные свойства полистирольных пластиков [2]
|
Свойства
|
ПС
|
УПС
|
АБС
|
мсн
|
|
Плотность. кг/м3
|
1050
|
1060
|
1040
|
1040
|
|
Разрушающее напряжение, МГТа. при: растяжении изгибе сжатии
|
35-40 55-70 80-100
|
27-56 55-60 — |
36-60 50-87 46-80
|
— 90-100 — |
|
Относительное удлинение при разрыве, %
|
1.0-1.5
|
1.0-2.0
|
1.0-3.0
|
—
|
|
Ударная вязкость, кДж/мг
|
12-20
|
40-50
|
80-100
|
11-18
|
|
Твердость по Бринеллю. МПа
|
150
|
110
|
100
|
170
|
|
Теплостойкость по Мартенсу, °С
|
60-70
|
65
|
86-98
|
70-72
|
|
Диэлектрическая проницаемость при 106П1
|
2.5
|
2.7
|
2,4-5,0
|
2.9
|
|
Тангенс угла диэлектрических потерь при 106 Гц, х!04
|
2-4
|
4-8
|
300
|
1.8
|
|
Удельное объемное электрическое сопротивление, Ом-м
|
1015
|
5•1013
|
5•1013
|
4•1014
|
|
Электрическая прочность. МВ/м
|
25-40
|
—
|
12-15
|
24
|
АБС-пластик является продуктом привитой сополимеризации трех мономеров — акрилонитрила, бутадиена и стирола, причем статистический сополимер стирола и акрилонитрила образует жесткую матрицу, в которой распределены частицы каучука размером до 1 мкм. Повышение ударной прочности сопровождается сохранением на высоком уровне основных физико-механических и теплофизических свойств (табл. 5). АБС непрозрачен. Выпускается стабилизированным в виде порошка и гранул. Применяется для изготовления изделий технического назначения.
В марке АБС первые две цифры означают величину ударной вязкости по Изоду, следующие две — показатель текучести расплава, буква в конце марки указывает на метод переработки или на особые свойства. Например, АБС-0809Т характеризуется ударной вязкостью — 8 кДж/м2. ПТР – 9 г/10 мин, повышенной теплостойкостью (Т), (приложение 5).
В промышленности также используются сополимеры стирола с акрилонитрилом (САН), стирола с метилметакрилатом (МС) и стирола с метилметакрилатом и акрилонитрилом (МСН).
Полистиролы перерабатываются всеми известными способами.