وضعیت ورود
درحال حاضر شما وارد سایت نشده اید.
آمار بازدیدکنندگان
  • کاربران حاضر: 0
  • بازدید امروز: 3
  • بازدید ماه: 71,568
  • بازدید سال: 910,098
  • کل بازدیدکنند‌گان: 197,077
قیمت روز

8هئ

کاربرد پلاستیک‌ها در لوازم خانگی – بخش پنجم: پلیمر پلی‌استایرن ضربه‌پذیر

ساختمان شیمیایی و برخی از خواص فیزیکی-مکانیکی پلیمرهای PS در زیر آمده است

Untitleds

پلی‌استایرن (PS)، قریب به یک قرن است که به خوبی شناخته شده است ولیکن ماهیت مولکولی آن تا حدود سال ۱۹۲۰، مشخص نشده بود تا این که در همین سال اشتاودینگر (Staudiger)، ساختار مولکولی این ماده را توصیف کرد. در اواخر دهه ۱۹۳۰، به طور تجاری تولید شد. پلی‌استایرن، یکی از متداول‌ترین رزینن‌های ترموپلاستیک آمورف تجاری و اقتصادی است که محدوده وسیعی از خواص متعادل فیزیکی-مکانیکی را داراست و قیمت جذابی هم دارد که نظر فروشندگان و سرمایه‌گذاران را برای تولید به خود جلب می‌کند.

پلی‌استایرن به سه نوع تقسیم‌ می‌شود. ۱) پلی‌استایرن با کاربرد عام (General Purpose Polystyrene: GPPS)، ۲) پلی‌استایرن قابل انبساط (EPS) 3)پلی‌استایرن با مقاومت ضربه‌ای بالا (HIPS).

مواد اولیه لازم برای سنتز مونومر پلی‌استایرن، اتیلن و بنزن می‌باشند که در فرآیند سنتز با هم واکنش می‌دهند تا اتیل‌بنزن تشکیل شود که در ادامه فرآیندهای بیش‌تری (دیهروژناسیون) بر روی آن انجام می‌شود تا به مونومر وینیل بنزن یا همان استایرن (Styrene) تبدیل شود، مواد اضافی دیگر، اکریلونیتریل (AN) و لاستیک بوتا‌دی‌ان می‌باشد.

با استفاده از واکنش گرمایی یا کاتالیز شده مونومر استایرن، فرآیند پلیمریزاسیون آن آغاز می‌شود تا پلیمری آمورف تولید شود. برای بخشیدن و ایجاد خواص مطلوب در PS، افزودنی‌های گوناگونی به آن اضافه می‌شود، همانند لاستیک‌ها، نرم‌کننده‌ها، عوامل آزادکننده یا رهاکننده و پایدارکننده‌ها. همچنین در فرمولاسیون‌های بر پایه PS از گروه‌های مختلف افزودنی دیگر همچون رنگین‌سازها، تأخیراندازهای شعله (FRs)، پایدارکننده‌های UV، یا اصلاح‌کننده‌های ضربه، استفاده می‌شود. نوعاً GPPS، به علت شفافیت، صلب و سخت بودن و مناسب بودن با کاربردهای گوناگون انتخاب می‌شود. وقتی که به انعطاف‌پذیری بیش‌تر یا مقاومت ضربه‌ای زیاد نیاز باشد، از HIPS استفاده می‌شود. این ماده شامل پلی‌بوتا‌دی‌ان به عنوان عامل کوپلیمریزاسیون به منظور افزایش چقرمگی می‌باشد که سبب مات و کدر شدن رنگ محصول می‌گردد.

مزایای پلی‌استایرن

  • شفافیت بالا
  • جلا و برق بالا
  • انواع تأیید شده توسط اداره غذا و داروی آمریکا در دسترس می‌باشند.
  • از طریق تمام روش‌های فرآیند نمودن ویژه بسپارهای گرمانرم، می‌توان آن‌ها را فرآیند نمود و شکل داد.
  • قیمت پائینی دارند
  • پایداری ابعادی خوب
  • صلبیت و عدم انعطاف‌پذیری خوب

معایب و محدویدیت‌های پلی‌استایرن

  • قابل اشتعال ولی انواع FR از آن در دسترس می‌باشند.
  • مقاومت ضعیف در برابر حلال و از طریق بیش‌تر مواد شیمیایی تحت حمله قرار می‌گیرند.
  • هموپلیمرها شکننده می‌باشند.
  • در معرض ایجاد ترک‌ها و شکاف‌های ناشی از تنش و محیط عمل قرار دارند.
  • پایداری حرارتی ضعیف

کاربردهای نوعی پلی‌استایرن

  • ظروف مصرفی تنها، همانند بشقاب‌ها، لیوان‌ها، فنجان‌ها
  • کالاهای مقاوم مصرفی همانند ظروف خانگی و قوطی‌ها یا مخازن نگه‌دارنده ویژه مواد آرایشی
  • ورقه‌های جامد اکسترود شده، ورقه‌های فوم شده یا جهت داده شده در دو سو برای شکل دادن حرارتی، از آمیزه‌های مخلوط شده با کوپلیمر دسته‌ای استایرن‌بوتادی‌ان رابر در جاهایی که شفافیت و چقرمگی مطلوب است استفاده می‌شود.
  • ورق‌های پلاستیکی در نقش پرده مقابل دوش حمام یا سطح قابل چاپ به راحتی رنگ می‌شود.
  • کالاهای بسته‌بندی فوم شده ویژه مواد غذایی همانند سینی‌ها، مخازن قابل تعویض، عایق‌بندی ساختمان و مواد به کار رفته در مصالح ساختمانی و صنعت ساختمان
  • کالاهایی که در تماس مستقیم با مواد غذایی هستند و از PS جهت داده شده ساخته شده اند، همانند قوطی‌های نگه‌داری کلوچه و سبدها یا سینی‌های سبزیجات
  • قطعات قالب‌گیری شده و اجزای داخلی یخچال‌ها و لوازم خانگی دیگر، کالاهای مقاوم مصرفی همانند ظروف خانگی

Untitledae

خواص مکانیکی مواد قالب‌گیری پلی‌استایرن شکننده با افزودن لاستیک‌ها و به طور کلی پلی‌بوتادی‌ان بهبود می‌یابد. به مواد قالب‌گیری استایرن-بوتادی‌ان، پلی‌استایرن ضرببه‌پذیر گفته می‌شود. فرآیندهای تولید پلی‌استایرن ضربه‌پذیر بر اساس اختلاط مواد قالب‌گیری پلی استایرن با یک ترکیب لاستیکی است. این سامانه دو فازی شامل فاز لاستیکی و فاز پلی‌استایرن پیوسته است. پلیمر شدن محلول استایرن-پلی‌بوتا‌دی‌ان مؤثرتر است و به دلیل امتزاج‌ناپذیری پلی‌استایرن و پلی‌بوتا‌دی‌ان سامانه دو فازی تشکیل می‌شود. پلی‌استایرن فاز پیوسته (زمینه) و پلی‌بوتا‌دی‌ان فاز پراکنده را تشکیل می‌دهد که به عنوان پلیمری تجاری مطرح در دنیا هزاران کاربرد دارد. افزودنی‌های مورد استفاده در مواد قالب‌گیری پلی‌استایرن نیز در پلی‌استایرن ضربه‌پذیر به کار می‌روند. ضد اکسنده‌ها برای پایدار کردن لاستیک و بازدارنده‌های اشتعال برای کاربردهای ویژه افزوده می‌شوند. قطر ذرات لاستیک در پلی‌استایرن ضربه‌پذیر برابر با ۱۰-۱ میکرومتر است. این ذرات، نور مرئی را پراکنده می‌کنند در نتیجه شفافیت مواد قالب‌گیری پلی‌استایرن از بین می‌رود. در اثر کوپلیمر شدن قطعه‌ای آنیونی استایرن و بوتادی‌ان، پلی‌استایرن از بین می‌رود. در اثر کوپلیمر شدن قطعه‌ای آنیونی استایرن و بوتادی‌ان، پلی استایرن ضربه‌پذیر شفاف تهیه می‌شود و قطعه‌های متفاوت جدایی فاز پیدا می‌کنند. اما به جای ذرات جدا، ساختارهای لایه‌ای تشکیل می‌شود. ضخامت این لایه‌ها کم‌تر از اندازه ذرات در پلی‌استایرن ضربه پذیر است، به طوری که پخش نور در مرزهای فازی روی نمی‌دهد.

محصولات پلی‌استایرن ضربه‌پذیر بر خلاف پلی‌استایرن با کاربرد عام مقاومت به ضربه خوب، پایداری ابعادی و صلبیت عالی دارند. معایب پلی‌استایرن ضربه‌پذیر، خواص ضعیف در دمای زیاد، خواص حفاظتی اکسیژن ضعیف، پایداری نسبتاً کم در برابر نور فرابنفش و مقاومت شیمیایی کم‌تر نسبت به مواد بلوری است.

پلی‌استایرن ضربه‌پذیر به دلیل سهولت ساخت و قیمت کم آن برای کاربردهای زیادی استفاده می‌شود. این پلیمر در صنایع بسته‌بندی، خودرو، ارتباطات، رایانه، پزشکی، وسایل و کالاهای الکترونیکی، اسباب‌بازی‌ها و لوازم سرگرمی، محصولات ساختمانی و مبل‌ها، کاربرد دارد. بزرگ‌ترین استفاده پلی‌استایرن ضربه‌پذیر در صنعت بسته‌بندی به ویژه بسته‌بندی غذاست.

پلی‌استایرن ماده‌ای گرمانرم و شکننده است که افزایش لاستیک به این پلیمر مقاومت ضربه‌ای آن را به طور قابل ملاحظه‌ای افزایش می‌دهد. موفقیت تجاری پلی‌استایرن ضربه‌پذیر مربوط به سهولت ایجاد سامانه‌های پلیمری است که خواص چقرمگی، صلبیت، مقاومت واپیچش گرمایی و رفتار جریانی دارند.

با کاهش دما استحکام کششی پلی‌استایرن ضربه‌پذیر افزایش می‌یابد و با افزایش سرعت کرنش زیاد می‌شود. رفتار تنش-کرنش پلی‌استایرن ضربه‌پذیر به دما و سرعت تغییر شکل بستگی دارد. با کاهش دما و افزایش سرعت تغییر شکل، ازدیاد طول تا پارگی پلی‌استایرن ضربه‌پذیر کاهش می‌یابد. در حالی که استحکام کششی رابطه عکسی را نشان می‌دهد. اثر دما به نحو چشم‌گیری بیش از سرعت تغییر شکل است.

پلی‌استایرن ضربه‌پذیر شبیه جامد ویسکوالاستیک رفتار می‌کند. این پلیمر در اثر تنشی کششی ثابت، دچار خزش می‌شود، خزش با افزایش وزن مولکولی کاهش و با ازدیاد مقدار لاستیک افزایش می‌یابد. رفتار خزشی پلی‌استایرن ضربه‌پذیر به شدت به متوسط وزن مولکولی بستگی دارد. در تنش پارگی، رزین‌هایی با وزن مولکولی بیش‌تر، محکم‌تر پیچیده می‌شوند که باعث افزایش ازدیاد طول تا پارگی در انتشار تنش می‌شود. مقاومت واپیچش گرمایی پلی‌استایرن ضربه‌پذیر به شکل، شرایط و نوع منبع گرمایی و مدت زمان گرم کردن آن و نیز نوع پلی‌استایرن ضربه‌پذیر در نمونه بستگی دارد.

پلی‌استایرن ضربه‌پذیر پلیمر ی غیر قطبی با خواص عایق الکتریکی خیلی خوب است و وابستگی خواص دی‌الکتریک به دما و بسامد درآن وجود ندارد. شبیه همه گرمانرم‌ها، پلی‌استایرن ضربه‌پذیر سیالی غیر نیوتنی است. به این معنی که ویسکوزیته علاوه بر دما به سرعت برش نیز بستگی دارد. در نتیجه سرعت جریان با افزایش فشار زیاد می‌شود.

پلی‌استایرن ضربه پذیر در برابر آب، بازها، و اسیدهای معدنی رقیق پایدار است. این پلیمر در تعدادی از حلا‌ل‌های آلی متورم شده و در بسیاری از حلال‌ها حل می‌شود و در مجاورت با هیدروکربن‌های کلردار و آروماتیک آسیب می‌بیند.

پلی‌استایرن ضربه‌پذیر سامانه پلیمری دو فازی است که خواص آن بستگی به ارتباط پیچیده بین عوامل زیر دارد:

  • وزن مولکولی فاز پیوسته و توزیع وز مولکولی
  • نوع الاستومر مورد استفاده
  • نسبت حجمی فاز الاستومر
  • اندازه ذرات الاستومر و توزیع اتدازه ذارت
  • ساختار ذره الاستومر
  • چگالی پیوند عرضی پلیمر پیوندی
  • غلظت افزودنی‌ها

وزن مولکولی پلی‌استایرن خواص مکانیکی، رئولوژیکی و گرمایی آن را تحت تأثیر قرار می‌دهد. ویسکوزیته مذاب و ارتباط بین ساختار پلیمر و قابلیت فرآورش به وسیله وزن مولکولی کنترل می‌شود، با افزایش وزن مولکولی فاز پلی‌استایرن پیوسته، ویسکوزیته مذاب زیاد می‌شود.

مشابه سایر پلیمرهای آلی، پلی‌استایرن ضربه‌پذیر در اثر گرم شدن در مجاورت اکسیژن تخریب می‌شود. شواهد ماکروسکوپی تخریب، شامل تغییر رنگ، تشکیل ژل، کاهش استحکام مکانیکی، افزایش جریان یا کاهش ویسکوزیته است. در مورد آخر از کاهش وزن مولکولی پلیمر نتیجه می‌شوند.

همراهان عزیز می‌توانند جهت برقرای ارتباطات دوسویه، انتقال سوالات، نظرات و پیشنهادات سازنده خود از طریق پست الکترونیک زیر ما را یاری فرمایند.

info@fara-ps.com