Лекция № 8. Пластические массы на основе полимеров. Полистирол. Технология производства. Свойства и применение

План

1. Производство полистирола и ударопрочного полистирола в массе

2. Производство полистирола и сополимеров стирола в суспензии

3. Производство полистирола для вспенивания блочно-суспензионным методом

4. Производство ударопрочного полистирола блочно-суспензионным методом

5. Производство полистирола в эмульсии

6. Производство АБС-сополимеров в эмульсии

7. Свойства и применение полистирола

8. Свойства и применение сополимеров стирола.

Полистирольные пластмассы включают разнообразные материалы — полимеры, сополимеры и привитые сополимеры, получаемые реакциями радикальной полимеризации и сополимеризации. Широкое применение нашли полистирол (ПС), ударопрочный полистирол (УПС), АБС-сополимеры и различные сополимеры стирола, особенно с акрилонитрилом и метилметакрилатом. В связи с дешевизной стирола, бутадиена и акрилонитрила, удовлетворительными физико-механическими свойствами и разнообразием технического использования получаемых высокомолекулярных соединений полистирольные пластмассы по объему производства занимают третье место после полиолефинов и поливинилхлоридных пластмасс. Промышленное производство полистирольных пластмасс осуществлено в массе (в блоке) по непрерывной схеме, в эмульсии — по периодической и по непрерывной схемам, в суспензии — периодическим методом.

Производство ПС, УПС и АБС-сополимеров в массе осуществляется в агрегатах единичной мощности 25—30 тыс. т/год, вспенивающегося ПС — в агрегатах мощностью 15 тыс. т/год, полимеров и сополимеров стирола — суспензионным методом в агрегатах мощностью 25 тыс. т/год и АБС-сополимеров — эмульсионным методом в агрегатах мощностью 20—25 тыс. т/год.

Высокие технико-экономические показатели имеет производство ПС в массе по методу неполной конверсии мономера, обеспечивающему достаточно высокую скорость процесса в несколько последовательно соединенных реакторах до конверсии 80—90% с отгонкой непрореагировавшего стирола и возвратом его после ректификации. Основными преимуществами этого метода являются возможность создания непрерывных, высокомеханизированных, автоматизированных промышленных агрегатов крупной единичной мощности и отсутствие химически загрязненных сточных вод. Недостатком этого способа является сложность перехода с выпуска одной марки ПС на выпуск другой марки и вследствие этого узость марочного ассортимента.

Суспензионный метод применяется для получения различных малотоннажных марок ПС и сополимеров стирола. Недостатками его являются невысокая степень механизации и автоматизации, многостадийность технологического процесса, наличие сточных вод.

Эмульсионный метод полимеризации применяется в основном при производстве АБС-сополимеров и характеризуется многостадийностью и наличием сточных вод. По технико-экономическим показателям он уступает блочному и суспензионному методам.

Структура производства полистирольных пластмасс в нашей стране характеризуется следующими данными, %:

ПС общего назначения и УПС . . . . . . . . . . . . . . . 63

АБС-сополимеры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

ПС для вспенивания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

Прочие полимеры и сополимеры стирола . . . . . . 4

АБС-сополимеры, обладающие более ценными свойствами, чем ПС и УПС, получают быстрое развитие. Все возрастающее потребление находит пенополистирол (ППС) в качестве тепло- и звукоизоляционного материала.

Структура потребления полистирольных пластмасс представлена ниже, %:

ПС общего назначения и УПС

Машиностроение 44

Предметы домашнего обихода и игрушки 29

Упаковка 6

Мебель 5

Прочие изделия 16

ПС для вспенивания

Строительство 56

Домашние и промышленные холодильники 18

Упаковка 8

Прочие изделия 18

Наибольший экономический эффект от использования полистирольных

пластмасс достигается в радиотехнике, автомобилестроении, судостроении, радиотехнике, в производстве мебели и товаров народного потребления.

Ассортимент полистирольных пластмасс в ближайшие годы возрастет за счет выпуска модифицированных материалов: армированных, наполненных, негорючих, металлизированных и совмещенных с другими полимерами. Все полистирольные пластмассы легко окрашиваются в любые цвета, некоторые из них отличаются хорошими санитарно-химическими свойствами и используются для изготовления изделий, контактирующих с пищевыми продуктами.

Переработка полистирольных пластмасс в изделия легко осуществляется современными высокопроизводительными методами — литьем под давлением, экструзией, вакуум- и пневмоформованием.