Polystyrène (PS) : Production, marché, prix et ses propriétés

Qu’est-ce que le polystyrène (PS) ?

C’est un polymère synthétique fabriqué à partir du monomère styrène. Le PS est fabriqué par la polymérisation du styrène qui est une sorte de matériau de construction utilisé pour produire une variété de produits en plastique. Il existe également à l’état naturel (fraises, cannelle, café et bière).

Ce polymère plastique est un thermoplastique transparent naturel qui est disponible à la fois sous forme solide ainsi que sous forme de matériau en mousse rigide. Généralement utilisé PS matériau est clair, dur et cassant dans les propriétés.

Il est couramment utilisé plastique pour produire une variété de produits de segment final. La forme solide du plastique est largement utilisée pour produire des produits qui exigent la clarté. Ils sont souvent utilisés avec une combinaison de colorants, d’additifs et d’autres formes de plastique pour produire des biens tels que des appareils électroniques, des pièces automobiles, des pots de jardinage, des équipements, etc.

Le PS est fait de matériau en mousse et est appelé polystyrène expansé (EPS) ou polystyrène extrudé (XPS) qui est connu pour ses propriétés d’isolation et de rembourrage.

La forme solide de ce matériau est couramment utilisée pour des applications de dispositifs médicaux (tubes à essai, boîtes de Pétri, etc.) ou pour des articles de la vie quotidienne comme les détecteurs de fumée, les CD, les récipients alimentaires, les tasses à café, etc. La forme mousse du polymère est couramment utilisée pour comme matériau d’emballage pour une variété de produits.

Tendance des prix du polystyrène

Production du polystyrène

Il est produit comme les autres polymères plastiques par un processus de polymérisation. Ce polymère résulte de l’interconnexion des monomères de styrène entre eux pendant la polymérisation.

Dans ce processus, la liaison carbone IT du groupe vinyle se rompt et forme une nouvelle liaison carbone, s’attachant ensuite au carbone d’un autre monomère de styrène dans la chaîne. La liaison nouvellement formée est beaucoup plus forte que la dernière c’est pourquoi il devient difficile de dépolymériser le polymère.

Il est produit principalement sous deux formes différentes :

Polystyrène atactique

C’est commercialement une forme importante de PS produit. Pour produire du PS atactique, les groupes phényles sont distribués de manière aléatoire des deux côtés de la chaîne polymère. Ce positionnement aléatoire empêche les chaînes de s’aligner et fournit une quantité suffisante de régularité pour obtenir la cristallinité souhaitée. Ce polymère plastique a une température de transition vitreuse de 90° C et le processus de polymérisation est fortement initié par les radicaux libres.

Polystyrène syndiotactique

Pour produire du PS syndiotactique on utilise le processus de « polymérisation Ziegler-Natta ». Dans ce processus de polymérisation, les groupes phényles sont positionnés sur les côtés alternés du squelette hydrocarboné. Il s’agit d’une forme hautement cristalline de polymère PS produite avec une température de transition de 270° C. Ces types de PS sont actuellement produits sous la marque XAREC par Idemitsu Corporation en utilisant un catalyseur métallocène pour la réaction de polymérisation.

Dans la production de polymère en général, quatre procédés de polymérisation et trois méthodes de moussage sont mis en œuvre. Les trois procédés initialement utilisés sont la suspension en masse, l’émulsion et la polymérisation en solution. Les derniers sont- le moussage en moule fermé du PSE, l’extrusion du PSE et l’extrusion par injection directe du GPPS.

Capacité de production mondiale de polystyrène

La capacité mondiale de PS en 2016 était de 14,7 millions de tonnes. La Chine était le premier pays avec la capacité de production la plus élevée. L’Asie est la principale région représentant la plus grande part de la capacité de production mondiale du polymère. Elle a occupé 55,1% de la capacité de production.

La région asiatique est le plus grand marché pour les plastiques PS est également responsable de plus de la moitié de la capacité de production mondiale. La deuxième plus grande région est l’Amérique du Nord représentant 17%, suivie par l’Europe avec 16,3%.

Prévision du marché mondial du polystyrène

Le marché du PS devrait croître de plus de 28 milliards de dollars US d’ici 2020. Le marché était d’environ 24 milliards de dollars US en 2016 et franchira les 28 milliards de dollars US d’ici 2020, selon l’analyse de l’industrie. Le marché du plastique PS a connu une croissance rapide depuis ces dernières années et devrait également augmenter dans les années à venir également.

Le PS est un plastique polyvalent avec un certain nombre d’utilisations dans différents marchés de segments finaux. Le PS est largement utilisé pour produire des produits de consommation d’usage quotidien tels que les réfrigérateurs, les climatiseurs, les téléviseurs, les ordinateurs et les ustensiles jetables (tasses, assiettes et bols en mousse).

Market Drivers

Les principaux facteurs qui stimulent le marché du PS sont la croissance démographique, l’urbanisation et l’industrialisation croissantes, l’augmentation des revenus de la classe moyenne.

L’emballage et le secteur de l’électronique sont deux grands secteurs proéminents qui ont été témoins de la croissance de la demande de PS au cours des dernières années et sont également prévus pour alimenter davantage la croissance du marché mondial du PS.

Perspective régionale

La Chine devrait être le plus grand marché de PS pour l’année (2016-17) qui est suivie par d’autres économies émergentes dans les régions Asie-Pacifique.Même si les pays d’Asie-Pacifique sont les plus grands consommateurs de PS dans le monde, mais toujours d’autres pays comme l’Afrique, l’Europe et l’Amérique du Sud devraient également avoir une demande accrue dans les années à venir.

Constraintes

Il est également soumis à certains freins dans la période de prévision tels que la fluctuation des prix des matières premières (benzène, monomère de styrène, etc). Les problèmes d’élimination liés à ce matériau et sa valeur de rebut négative peuvent également entraver la croissance du marché.

Les principaux acteurs

Les principaux acteurs du PS sur le marché mondial sont BASF SE (Allemagne), Styrosolution Group (Allemagne), Videolar S/A. (Sao Paulo), SABIC (Arabie saoudite) et Formosa Plastic Corporation (Taiwan) parmi tous les autres fabricants.

Histoire du polymère PS

Il a été initialement découvert par Eduard Simon, un apothicaire de Berlin. A partir du storax, la résine du gommier doux turc Liquidambar a distillé une sorte de substance huileuse nommée styrol. Après quelques jours de découverte, Simon a constaté que le styrol produit à partir du monomère s’est épaissi à cause de l’oxydation en une forme de gelée qu’il a nommée « Styroloxyd ».

En 1845, le chimiste John Blyth et un autre chimiste allemand August Wilhelm Von Hofmann ont représenté la même transformation du styrol en absence d’oxygène. Cette substance a été appelée « métastyrol ». Plus tard, l’analyse a dépeint que les propriétés chimiques des deux substances produites sont les mêmes.

En outre, en 1866, Marcelin Berthelot a analysé à juste titre la formation du métatyrol/dining à partir du styrol par le processus de polymérisation.

Après 80 ans de décalage, sur la base de la thèse du chimiste organique allemand « Hermann Staudinger (1881-1965) », on a découvert que le chauffage du styrol entraîne une réaction en chaîne qui produit plusieurs macromolécules nommées plastiques PS.

Propriétés des plastiques PS

C’est une forme polyvalente de plastique utilisée pour fabriquer une variété de produits plastiques de segment final. Le polymère PS est un type de matériau clair, amorphe et non polaire qui peut être facilement traité et transformé en un grand nombre de produits semi-finis tels que les mousses, les films et les feuilles. En termes de volume, c’est l’un des plastiques les plus utilisés en raison de ses propriétés telles que :

• Il a une résistance élevée aux chocs et à la chaleur.
• Ces polymères sont un bon isolant électrique avec une excellente clarté optique.
• Le PS a une forte résistance chimique aux acides et aux bases dilués.
• C’est un liquide visqueux au-dessus de sa température de verre qui permet une fabrication facile en un grand nombre de produits finis.
• Ils sont facilement expansibles et permettent un bon écoulement.
• Ces matériaux sont fortement retardateurs de flamme dans la nature.

Propriétés physiques du PS

• La formule chimique utilisée pour le PS est (C8H8)n
• Densité- 0,96-1.04 g/cm3
• Le point de fusion est ~ 240 °C (464 °F ; 513 K) pour le PS isotactique
• Solubilité dans l’eau-insoluble
• Solubilité-Non soluble dans l’acétone
• La conductivité thermique du polymère est de 0.033 W/ (M-K) (mousse, ρ 0,05 g/cm3)
• L’indice de réfraction est de 1,6 ; la constante diélectrique de 2,6 (1 kHz – 1 GHz)

Différents grades de plastiques PS

Le PS est compté parmi l’un des plastiques de commodité les plus importants et les plus utilisés sur le marché. Le volume de production de PS et de copolymères de styrène est de plusieurs millions de tonnes par an dans le monde.

Il a été vendu sous différents noms commerciaux tels que (Styrofoam, Styropor, Styron, Carinex, Styro-Flex, Cellofoam, Depron XPS, Fostarene, Styraclear, Lustrex1, SABIC PS, et INEOS Styrenics ) dans le monde.

En général, ces polymères sont disponibles en trois qualités différentes importantes qui sont :

GPPS

GPPS également appelé PS cristallin. Cette forme de plastique est totalement transparente, rigide et est généralement un PS à bas prix fabriqué à partir de monomère de styrène. Le GPPS est une forme solide de PS fabriquée sous forme de granulés de PS de 2 à 5 mm.

HIPS

Le PS à fort impact contient généralement 5 à 10% de caoutchouc (butadiène) et est destiné à la fabrication de produits qui nécessitent une plus grande résistance aux chocs. Le PS HIPS est généralement une sorte de copolymère greffé ayant le PS comme bras latéraux. Le processus de greffage se produit lorsqu’un certain radical réagit avec la double liaison du poly-butadiène.

EPS

Cette catégorie de plastique est constituée de microgranules ou de perles contenant un agent gonflant (généralement du pentane). L’EPS ou le PS moussé est thermiquement isolant avec une haute résistance aux chocs et un traitement facile.

Applications des plastiques PS

C’est une forme bon marché et facilement disponible du polymère. Il est utilisé pour de nombreuses applications telles que l’électronique, le médical, l’optique, les pièces automobiles et l’emballage de consommables. Un grand nombre de produits fabriqués à partir du PS sont formés par moulage par injection, notamment des ustensiles de cuisine, des tasses, des boîtiers de CD, des récipients et des couvercles de produits cosmétiques, etc.

Il est principalement utilisé pour produire deux types de produits semi-finis – la feuille de PS et la mousse de PS. Ce produit semi-fini est largement utilisé pour produire des produits finaux pour une variété de segments de marché final.

Polystyrène Sheet

Le PS est largement utilisé pour produire des feuilles de styrène à fort impact qui sont ensuite utilisées pour produire des modèles, des prototypes, des signes, des affichages, des boîtiers et plus encore. Ces feuilles sont des matériaux peu coûteux et sont utilisées à des fins générales. Les feuilles PS sont préférées à une autre forme de feuilles pour une variété de produits car elles sont :

• Résistantes à l’eau à haute densité
• Légères
• Sensibles à la température
• Durables
• Non.toxique et inodore
• Excellentes propriétés de formage
• Stabilité dimensionnelle &faible absorption d’eau
• Scellable par chaleur &électronique
• Economique

Feuilles de PS – Propriétés physiques

• Température de formage : 325°F à 350°F
• Température maximale : 180°F
• Répond aux normes de la FDA
• Opaque avec finition mate
• Taille standard des feuilles vendues- 40″ x 72

Mousse de polystyrène

La mousse de PS est une autre forme du bien semi-fini du polymère qui est ensuite utilisé pour produire des produits de consommation du segment final. Les mousses de PS sont composées de 95 à 98% d’air. Elles sont de bons isolants thermiques, donc largement utilisées comme matériau d’isolation des bâtiments.

La propriété d’amortissement de la mousse PS la rend très adaptée à l’industrie de l’emballage. Le PS est utilisé à très grande échelle dans l’industrie de l’emballage.

Les propriétés adaptées et le faible coût de la mousse plastique s’avèrent être une forte concurrence pour les autres formes de polymères utilisées dans l’industrie de l’emballage. Les mousses PS ate également utilisées dans le secteur de la construction pour la construction de secteurs architecturaux non porteurs tels que les piliers ornementaux.

Propriétés générales de la mousse PS

• Légère et portable,
• Facilement recyclable,
• Peut être facilement stratifiée avec de la résine époxy,
• Les mousses PS ont une isolation thermique élevée,
• Elle est idéale pour les travaux extérieurs/intérieurs,
• Résistante à l’humidité et à la compression,
• Prix bas et très durable
• Fabriquée en différentes formes, tailles et matériaux de compression.

Les mousses de PS sont couramment produites sous deux formes différentes :

A. Le polystyrène expansé (EPS)

L’EPS est une sorte de mousse rigide, résistante et fermée. Il est généralement d’apparence blanche et produit à partir de perles de PS pré-expansées. L’EPS est l’une des mousses PS les plus utilisées dans la vie quotidienne. La mousse blanche est couramment utilisée pour les boissons chaudes, dans les réfrigérateurs, l’isolation et l’emballage, etc.

Le matériau EPS est peu coûteux et léger (15-30 kg par mètre cube) Il ne perd pas sa propriété fondamentale avec le temps et est entièrement recyclé et en cours de réutilisation pour maintenir l’équilibre environnemental.

En raison de ses propriétés techniques et physiques favorables telles que le faible poids, la rigidité et la formabilité, l’EPS est mis en œuvre pour une large gamme d’applications. Il est même utilisé pour produire des feuilles moulées qui sont utilisées pour l’isolation des bâtiments et les matériaux d’emballage

B. Le polystyrène extrudé (XPS)

Le XPS est une autre forme de mousse qui offre une meilleure rugosité de surface et une plus grande rigidité avec une conductivité thermique réduite. La gamme de densité est d’environ 28-45 kg/m3. Il a presque le même type de composition chimique que l’EPS mais il est produit avec un type de technologie différent. L’EPS existe en trois couleurs de base : rose, bleu et vert, etc. Il est couramment utilisé pour la fabrication de panneaux de démonstration et dans le domaine de la construction.

Utilisations générales du polystyrène

Il est applicable à une variété d’industries utilisatrices finales pour produire un certain nombre de biens sous différentes formes. Il est devenu le polymère le plus couramment utilisé dans diverses industries telles que :

Appareil – Il est utilisé dans un certain nombre d’appareils comme les réfrigérateurs, les climatiseurs, le four, les micro-ondes, les aspirateurs et les mixeurs, etc. Il est largement utilisé sous forme solide ou de mousse pour la fabrication de ces appareils car il est inerte (ne réagit pas avec les matériaux), rentable et durable.

Automobile – Le PS (solide et mousse) est utilisé dans la production de nombreuses pièces automobiles, notamment les boutons, les tableaux de bord, les garnitures, les panneaux de porte à absorption d’énergie et même la mousse d’amortissement du son.

Électronique – Il est utilisé pour le boîtier et aussi dans d’autres parties de téléviseurs, d’ordinateurs et de différents types d’équipements informatiques, où la combinaison de la forme, de la fonction et de l’esthétique est requise

Service alimentaire – Le PS détient une part importante dans le secteur de l’emballage par rapport à ses concurrents. Il est largement utilisé dans l’emballage alimentaire car il isole mieux, garde les aliments frais pendant une longue période et est rentable.

Insulation – La mousse légère de PS s’avère être un excellent isolant thermique dans un certain nombre d’applications telles que les murs de bâtiments, les toitures, la réfrigération, les congélateurs et même dans les entrepôts frigorifiques industriels. Il est préféré pour l’isolation car il est plus inerte, durable et résistant aux dommages causés par l’eau.

Médical – En raison de sa clarté et de sa facilité de stérilisation, le PS est utilisé pour un large éventail d’utilisations médicales, y compris les plateaux de culture de tissus, les tubes à essai, les boîtes de Pétri, les composants de diagnostic et autres dispositifs médicaux d’essai.

Emballage – C’est un matériau très utilisé et préféré dans le secteur de l’emballage. Il est largement utilisé pour protéger les produits de consommation comme les boîtiers de CD et de DVD, les cacahuètes d’emballage en mousse pour l’expédition de marchandises, les emballages de consommables, les plateaux de viande et de volaille et aussi les cartons d’œufs, etc. Ils sont un matériau approprié pour l’emballage comme protéger les marchandises contre les dommages et la détérioration.

Désavantages des plastiques PS

Bien qu’il soit le thermoplastique le plus largement utilisé et également préféré à d’autres concurrents pour un certain nombre d’utilisations, a encore certaines limites dans l’utilisation qui sont:

• Il est inflammable, mais des grades retardés sont également disponibles.
• Ils résistent mal aux solvants et pourraient être attaqués par de nombreux produits chimiques.
• Les homopolymères sont fragiles par nature.
• Ils sont soumis à des contraintes et à des fissures environnementales.
• Ils ont une faible stabilité thermique.

Recyclage des plastiques PS

En général, il n’est pas accepté dans la collecte en bordure de rue dans les centres de recyclage. Différents centres et techniques sont utilisés pour le recyclage des PS. Dans certains pays comme l’Allemagne, il existe une loi qui exige que les fabricants prennent entièrement la responsabilité du recyclage ou de l’élimination de tout matériau d’emballage PS qu’ils vendent.

Le recyclage de ces produits en plastique nécessite un investissement élevé pour mettre en place des compacteurs et des systèmes logistiques pour mener à bien le processus. La forme recyclée du matériau est utilisée avec les matériaux PS nouvellement produits pour produire des feuilles et des mousses PS.

Les déchets PS individuellement recyclés peuvent être utilisés pour produire des produits tels que des vêtements, des cintres, des bancs de parc, des pots de fleurs, des jouets, des règles, des corps d’agrafeuses, des conteneurs de semis, des cadres de photos et des moulures architecturales de etc.

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