Стирол

Содержание
Понятие « Полимеризация»
Основные стадии процесса полимеризации
Получение полистирола.
Свойства
Применение

Полимеризация (полиприсоединение) протекает по общему уравнению:
nХ → (-Х-)n
Мополимеризации лекула X называется мономером. Реакции идут в результате присоединения по кратным связям или за счет раскрытия циклов. В зависимости от заряда частицы, которая инициирует процесс присоединения, различают катионную, анионную и радикальную полимеризацию.
Реакция полимеризации, в которую вступает несколько мономеров одновременно, называется сополимеризацией (т.е. совместной полимеризацией). Образующийся при этом сополимер может иметь регулярное строение, при котором элементарные звенья строго чередуются:
(-X-Y-)n
или нерегулярное строение с беспорядочно чередующимия звеньями:
-X-Y-X-Y-Y-X-X-X-Y-X-X-Y-Y-Y-X-Y-.
Примером данной реакции может служить сополимеризация бутадиена и стирола с образованием бутадиенстирольного каучука.

Основные стадии процесса полимеризации можно рассмотреть на примере радикального механизма.
Первая стадия — начало цепи. На этой стадии в реакционной смеси образуется свободный радикал, который присоединяется к молекуле мономера:
Образовавшаяся частица также является свободным радикалом и способна последовательно присоединять другие молекулы мономера, вызывая рост цепи:
Последняя стадия — обрыв цепи — может произойти за счет присоединения свободного радикала R к концу цепи или за счет рекомбинации двух растущих цепей.

Полистирол

Полистирол — продукт полимеризации стирола (винилбензола) относится к полимерам класса термопластов.
Имеет химическую формулу вида: [-СН2-СН(С6Н5)-]n-
Фенольные группы препятствуют упорядоченному расположению макромолекул и формированию кристаллических образований. Это жёсткий, хрупкий, аморфный полимер с высокой степенью оптического светопропускания, невысокой механической прочностью, выпускается в виде прозрачных гранул цилиндрической формы.
Полистирол имеет низкую плотность (1060 кг/м³), термическую стойкость (до 105 °С), усадка при литьевой переработке 0,4-0,8 %. Полистирол обладает отличными диэлектрическими свойствами и неплохой морозостойкостью (до −40 °C). Имеет невысокую химическую стойкость (кроме разбавленных кислот, спиртов и щелочей). Для улучшения свойств полистирола его модифицируют путём смешения с различными полимерами — подвергают сшиванию, таким образом получая сополимеры стирола.

Получение полистирола
Процесс состоит из трех стадий. Вначале в некоторых из многих
молекул, содержащихся в реакционном сосуде, благодаря
повышенной температуре и присутствию катализатора
расщепляются двойные связи. Иными словами, эти молекулы
активируются (первая стадия полимеризации):
Затем активные частицы активируют следующие молекулы стирола II соединяются с ними, образуя цепь (следующая стадия):

Рост цепи прекращается, если соединяются две растущие цепи или если к растущей цепи присоединяется другой остаток, например фрагмент катализатора. Эта стадия называется обрывом цепи:
Упрощенная формула полистирола имеет вид:
Разумеется, мы не сможем изобразить все полученные цепные молекулы. Но в этом и нет необходимости. Достаточно лишь указать основное звено цепи и степень полимеризации n. Изменяя условия полимеризации, мы можем регулировать величину n. При высоких температурах полимеризация происходит очень быстро с образованием коротких цепей, и полимер получается хрупким. В промышленности требуется высокая степень полимеризации.

Эмульсионный (ПСЭ)
Эмульсионный полистирол получают в результате реакции полимеризации стирола в водном растворе щелочных веществ при температуре 85-95◦С

Суспензионный (ПСС)
Процесс полимеризации производится при постепенном повышении температуры (до 130◦с) под давлением .Результатом является – получение суспензии из которой полистирол выделяют путем центрифугирования ,затем его промывают и сушат.

Блочный или получаемый в массе(ПСМ)
Полимеризацию проводят постадийно в среде бензола-сначала при температуре 80-100◦С,а затем стадией 100-220◦С.Реакция прекращается при степени превращения стирола в полистирол до 80-90% массы.

Широкое применение полистирола (ПС) и пластиков на его основе базируется на его невысокой стоимости, простоте переработки и огромном ассортименте различных марок. Наиболее широкое применение (более 60 % производства полистирольных пластиков) получили ударопрочные полистиролы, представляющие собой сополимеры стирола с бутадиеновым и бутадиен-стирольным каучуком. В настоящее время созданы и другие многочисленные модификации сополимеров стирола.
Полистирол (polystyrene) - твердый, жесткий, аморфный полимер, отоносится к классу термопластов. Полистирол хорошо окрашивается и обрабатывается механическими способами.

Свойства
Растворяется в ацетоне , медленнее в бензине .Не растворим в воде. Термопластичный материал . Полистирол легко формуется и окрашивается . Хорошо обрабатывается механическими способами . Хорошо склеивается . Обладает низким влагопоглащение, высокой влагоустойчивостью и морозоустойчивостью.

Применение
Стаканчик для йогурта из ударопрочного полистирола
Технология переработки полистирола разработана достаточно глубоко. Полистирол широко применяется в производстве товаров бытового назначения, строительстве и рекламе. Листы полистирола получают экструзионным способом. В немодифицированном состоянии полистирол — хрупкий материал. Путем введения в исходное сырье специальных добавок, повышающих ударопрочность и пластичность, получают ударопрочный полистирол. Для окрашивания ПС разработаны специальные марки красителей и гранулированных концентратов пигментов. Иногда для полистирола подходят красители, разработанные для полиолефинов.
Наиболее часто ПС применяют для изготовления: визитных карточек, канцтоваров, игрушек; контейнеров, упаковки и посуды для пищевой промышленности; корпусов техники, упаковки для косметики; элементов оборудования сантехнического назначения; торгового и выставочного оборудования; объемных (формованных) изделий в дизайне и наружной рекламе; отделочных материалов в строительстве.