Polisztirol (PS):

Mi a polisztirol (PS)?

Egy szintetikus polimer, amely monomer sztirolból készül. A PS a sztirol polimerizációjával készül, amely egyfajta építőanyag, amelyet különféle műanyag termékek előállítására használnak. A természetben is előfordul (eper, fahéj, kávé és sör).

Ez a műanyag polimer egy természetes, átlátszó hőre lágyuló műanyag, amely szilárd, valamint merev habanyag formájában is elérhető. Az általánosan használt PS anyag átlátszó, kemény és rideg tulajdonságokkal rendelkezik.

Az általánosan használt műanyag különféle végszegmens termékek előállításához. A műanyag szilárd formáját széles körben használják olyan termékek előállítására, amelyek tisztaságot igényelnek. Ezeket gyakran használják színezőanyagok, adalékanyagok és más műanyagformák kombinációjával olyan áruk előállításához, mint például elektronikus készülékek, autóalkatrészek, kerti edények, berendezések stb.

A PS habanyagból készül, és expandált polisztirolnak (EPS) vagy extrudált polisztirolnak (XPS) nevezik, amely szigetelő és párnázó tulajdonságairól ismert.

Az anyag szilárd formáját általában orvosi eszközökhöz (kémcsövek, Petri-csészék stb.) vagy olyan mindennapi tárgyakhoz használják, mint a füstérzékelők, CD-k, ételtartályok, kávéscsészék stb. A polimer habosított formáját általában különféle termékek csomagolóanyagaként használják.

Polisztirol áralakulás

A polisztirol előállítása

A többi műanyag polimerhez hasonlóan polimerizációs eljárással állítják elő. Ez a polimer akkor keletkezik, amikor a sztirol monomerek a polimerizáció során összekapcsolódnak egymással.

Ez a folyamat során a vinilcsoport szén-IT kötése lebomlik és új szénkötést képez, amely tovább kapcsolódik a láncban lévő másik sztirol monomer szénjéhez. Az újonnan kialakult kötés sokkal erősebb, mint az előző, ezért válik nehezen depolimerizálhatóvá a polimer.

Elsősorban kétféle formában állítják elő:

Az ataktikus polisztirol

Ez a kereskedelmi forgalomban előállított PS egyik fontos formája. Az ataktikus PS előállításához a fenilcsoportokat véletlenszerűen osztják el a polimerlánc mindkét oldalán. Ez a véletlenszerű elhelyezés megakadályozza a láncok egymáshoz igazodását, és elegendő szabályosságot biztosít a kívánt kristályosság eléréséhez. Ennek a műanyag polimernek az üvegesedési hőmérséklete 90° C és a polimerizációs folyamatot erősen szabad gyökök indítják el.

Szindiotaktikus polisztirol

A szindiotaktikus PS előállításához “Ziegler-Natta polimerizációs” eljárást alkalmaznak. Ebben a polimerizációs folyamatban a szénhidrogén gerinc váltakozó oldalain fenilcsoportokat helyeznek el. Ez a PS polimer magas kristályos formája, amelyet 270 °C-os átmeneti hőmérséklettel állítanak elő. Az ilyen típusú PS-t jelenleg XAREC márkanév alatt az Idemitsu Corporation állítja elő úgy, hogy a polimerizációs reakcióhoz metallocén katalizátort használnak.

A polimer előállításában általában négy polimerizációs eljárást és három habosítási módszert hoznak használatba. A kezdetben alkalmazott három eljárás a tömegszuszpenzió, az emulzió és az oldatos polimerizáció. Az utóbbi az- EPS zárt formába történő habosítása, EPS extrudálása és GPPS közvetlen fröccsöntéses extrudálása.

Polisztirol globális termelési kapacitása

A globális PS kapacitás 2016-ban 14,7 millió tonna volt. Kína volt a vezető ország a legnagyobb termelési kapacitással. Ázsia a vezető régió, amely a polimer globális termelési kapacitásának legnagyobb részét adja. A termelési kapacitás 55,1%-át foglalta el.

Az ázsiai régió a PS műanyagok legnagyobb piaca a globális termelési kapacitás több mint feléért is felelős. A második legnagyobb régió Észak-Amerika 17%-kal, majd Európa következik 16,3%-kal.

A polisztirol globális piaci előrejelzése

A PS-piac az előrejelzések szerint 2020-ra több mint 28 milliárd dollárra nő. A piac 2016-ban 24 milliárd USD körül volt, és az iparági elemzés szerint 2020-ra átlépi a 28 milliárd USD-t. A PS műanyag piaca az elmúlt évek óta gyorsan növekszik, és várhatóan az elkövetkező években is növekedni fog.

A PS egy sokoldalú műanyag, amely számos felhasználási lehetőséget kínál a különböző végszegmensek piacain. A PS-t széles körben használják mindennapi használatú fogyasztási cikkek, például hűtőszekrények, légkondicionálók, televíziók, számítógépek és eldobható edények (habosított poharak, tányérok és tálak) gyártására.

Piac mozgatórugói

A PS-piacot mozgató fő tényezők a népességnövekedés, a növekvő urbanizáció és iparosodás, a középosztály jövedelmének növekedése.

A csomagolási és elektronikai ágazat a két fő kiemelkedő ágazat, amely az elmúlt években a PS iránti kereslet növekedését tapasztalta, és várhatóan tovább fogja táplálni a globális PS-piac növekedését.

Regionális kilátások

Kína várhatóan a PS legnagyobb piaca lesz az évben (2016-17), amelyet az ázsiai-csendes-óceáni térség más feltörekvő gazdaságai követnek.Bár az ázsiai-csendes-óceáni országok a PS legnagyobb fogyasztói világszerte, mégis más országokban, például Afrikában, Európában és Dél-Amerikában is várhatóan megnő a kereslet az elkövetkező években.

Korlátozások

Az előrejelzett időszakban bizonyos korlátozásoknak is ki van téve, mint például a nyersanyagárak ingadozása (benzol, sztirol-monomer stb.). Az ezzel az anyaggal kapcsolatos ártalmatlanítási problémák és a negatív hulladékérték is hátráltathatja a piac növekedését.

Vezető szereplők

A PS legfontosabb szereplői a globális piacon: BASF SE (Németország), Styrosolution Group (Németország), Videolar S/A. (Sao Paulo), a SABIC (Szaúd-Arábia) és a Formosa Plastic Corporation (Tajvan) a többi gyártó között.

A PS polimer története

A PS polimert eredetileg Eduard Simon, egy berlini patikus fedezte fel. A storaxból, a török édes gumifa, a Liquidambar a gyantájából desztillált egy olajos jellegű anyagot, amelyet styrolnak neveztek el. Néhány nappal a felfedezés után Simon megállapította, hogy a monomerből előállított sztirol az oxidáció következtében kocsonyássá sűrűsödött, amit “Styroloxyd”-nak nevezett el.

1845-ben John Blyth kémikus és egy másik német kémikus, August Wilhelm Von Hofmann ugyanezt a sztirol átalakulást ábrázolta oxigén hiányában. Ezt az anyagot “metastyrolnak” nevezték el. Később az elemzés kimutatta, hogy mindkét keletkezett anyag kémiai tulajdonságai azonosak.

Később, 1866-ban Marcelin Berthelot helyesen elemezte a metatyrol/dining kialakulását a sztirolból a polimerizáció folyamatával.

A 80 évnyi időeltolódás után “Hermann Staudinger (1881-1965) német szerves kémikus” tézise alapján felfedezték, hogy a styrol hevítése láncreakciót eredményez, amely során több makromolekula keletkezik, amelyeket PS műanyagoknak neveztek el.

A PS műanyagok tulajdonságai

A műanyag egy sokoldalúan felhasználható formája, amelyet különféle végszegmens műanyag termékek előállítására használnak. A PS polimer egy tiszta, amorf, nem poláros anyagfajta, amely könnyen feldolgozható és számos félkész termékké, például habokká, fóliákká és lapokká alakítható. Mennyiségét tekintve az egyik legnagyobb mennyiségben felhasznált műanyag, olyan tulajdonságai miatt, mint:

• Nagy ütés- és hőállósággal rendelkezik.
• A polimerek jó elektromos szigetelők, kiváló optikai tisztasággal.
• A PS erős kémiai ellenállással rendelkezik a hígított savakkal és bázisokkal szemben.
• Az üveghőmérséklet felett viszkózus folyadék, ami lehetővé teszi a nagyszámú késztermékké való könnyű gyártást.
• Ezek az anyagok könnyen tágíthatók és jó áramlást tesznek lehetővé.
• Ezek az anyagok természetüknél fogva erősen égésgátlóak.

A PS fizikai tulajdonságai

• A PS-re használt kémiai képlet: (C8H8)n
• Sűrűség- 0,96-1.04 g/cm3
• Az olvadáspont ~ 240 °C (464 °F; 513 K) Az izotaktikus PS esetében
• Vízben oldhatóság – nem oldódik
• Az acetonban oldhatóság – nem oldódik
• A polimer hővezető képessége 0.033 W/ (M-K) (hab, ρ 0,05 g/cm3)
• Törésmutató 1,6; dielektromos állandó 2,6 (1 kHz – 1 GHz)

A PS műanyagok különböző fajtái

A PS a piacon az egyik legfontosabb és legszélesebb körben használt alapanyag műanyagnak számít. A PS és a sztirol kopolimerek gyártási volumene világszerte több millió tonna évente.

A PS-t különböző kereskedelmi nevek alatt forgalmazzák, mint például (Styrofoam, Styropor, Styron, Carinex, Styro-Flex, Cellofoam, Depron XPS, Fostarene, Styraclear, Lustrex1, SABIC PS és INEOS Styrenics ) világszerte.

Általában ezek a polimerek három fontos különböző minőségben állnak rendelkezésre, amelyek a következők:

GPPS

GPPS más néven kristálytiszta PS. Ez a műanyagforma teljesen átlátszó, merev és általában sztirol-monomerből készült olcsó PS. A GPPS a PS szilárd formája, amelyet 2-5 mm-es PS pellet formájában gyártanak.

HIPS

A nagy ütésállóságú PS általában 5-10% gumit (butadién) tartalmaz, és olyan termékek előállítására szolgál, amelyek nagyobb ütésállóságot igényelnek. A HIPS PS általában egyfajta oltott kopolimer, amelynek PS az oldalkarja. A beoltási folyamat akkor történik, amikor valamilyen gyök reakcióba lép a poli-butadién kettős kötésével.

EPS

Ez a műanyagfajta fúvóanyagot (általában pentánt) tartalmazó mikrogranulátumokból vagy gyöngyökből áll. Az EPS vagy habosított PS hőszigetelő, nagy ütésállóságú és könnyen feldolgozható.

A PS műanyagok alkalmazásai

A polimer olcsó és könnyen hozzáférhető formája. Számos alkalmazásban használják, például elektronikai, orvosi, optikai, autóipari alkatrészekben és fogyóeszközök csomagolásában. A PS felhasználásával előállított termékek nagy részét fröccsöntéssel alakítják ki, beleértve az étkezési eszközöket, poharakat, CD tokokat, kozmetikai tartályokat és borítókat stb.

Főleg kétféle félkész termék – PS lap és PS hab – előállítására használják. Ezt a félkész terméket széles körben használják végtermékek előállítására különböző végpiaci szegmensek számára.

Polisztirol lap

A PS-t széles körben használják nagy ütésállóságú sztirol lapok előállítására, amelyeket tovább használnak modellek, prototípusok, táblák, kijelzők, burkolatok stb. gyártására. Ezek a lapok alacsony költségű anyagok, és általános célú felhasználásra szolgálnak. A PS lapokat számos termék esetében előnyben részesítik a lapok más formájával szemben, mivel ezek:

• Vízálló nagy sűrűségű
• Könnyű súly
• Hőmérsékletérzékeny
• Tartósság
• Nem-mérgező és szagtalan
• Kiváló alakítási tulajdonságok
• Dimenzióstabil & alacsony vízfelvétel
• Hő & elektronikusan lezárható
• gazdaságos

PS lapok – Fizikai tulajdonságok

• alakítási hőmérséklet:
• Maximális hőmérséklet: 325°F – 350°F
• Max:
• Megfelel az FDA szabványoknak
• Átlátszatlan, matt felületű
• Az eladott lapok szabványos mérete- 40″ x 72

Polisztirolhab

A PS hab a polimer félkész termékének egy másik formája, amelyet a végszegmens fogyasztói termékeinek előállítására használnak fel. A PS habok 95-98%-ban levegőből állnak. Jó hőszigetelők, ezért széles körben használják épületszigetelő anyagként.

A PS hab csillapító tulajdonsága miatt kiválóan alkalmas a csomagolóiparban. A PS-t nagyon nagy mennyiségben használják a csomagolóiparban.

A műanyaghab megfelelő tulajdonságai és alacsony ára erős konkurenciát jelentenek a csomagolóiparban használt egyéb polimerek számára. A PS habokat az építőiparban is használják a nem teherhordó építészeti ágazatok, például díszítőoszlopok építésére.

A PS hab általános tulajdonságai

• Könnyű és hordozható,
• könnyen újrahasznosítható,
• könnyen laminálható epoxigyantával,
• A PS habok magas hőszigetelő képességgel rendelkeznek,
• ideális kültéri/ beltéri munkákhoz,
• ellenáll a nedvességnek és a tömörítésnek,
• alacsony ár és rendkívül tartós
• különböző formákban, méretekben és tömörítési anyagokban gyártják.

A PS habokat általában két különböző formában gyártják:

A. Expandált polisztirol (EPS)

Az EPS egyfajta merev, kemény és zárt hab. Általában fehér megjelenésű, és előre duzzasztott PS gyöngyökből állítják elő. Az EPS az egyik leggyakrabban használt PS hab a mindennapi életben. A fehér habot általában forró italokhoz, hűtőszekrényekben, szigeteléshez és csomagoláshoz stb. használják.

Az EPS anyag olcsó és könnyű (15-30 kg köbméterenként) Az idő múlásával nem veszíti el alapvető tulajdonságát, és a környezeti egyensúly fenntartása érdekében teljesen újrahasznosítható és újrafelhasználható.

A kedvező műszaki és fizikai tulajdonságainak köszönhetően, mint például az alacsony súly, merevség és alakíthatóság, az EPS széles körben használatba kerül. Még épületszigetelésre és csomagolóanyagként használt formázott lemezek előállítására is használják

B. Extrudált polisztirol (XPS)

Az XPS a hab egy másik formája, amely jobb felületi érdességet és nagyobb merevséget kínál, csökkentett hővezető képesség mellett. Sűrűségtartománya körülbelül 28-45 kg/m3. Majdnem ugyanolyan kémiai összetételű, mint az EPS, de másfajta technológiával állítják elő. Az EPS három alapszínben kapható: rózsaszín, kék és zöld stb. Általában demonstrációs panelek gyártására és az építőiparban használják.

A polisztirol általános felhasználása

Egy sor végfelhasználó iparágban alkalmazható számos áru különböző formában történő előállítására. A leggyakrabban használt polimerré vált a különböző iparágakban, például:

Készülékek – Számos készülékben használják, például hűtőszekrényekben, légkondicionálókban, sütőkben, mikrohullámú sütőkben, porszívókban és turmixgépekben stb. Szilárd vagy habosított formában széles körben használják ezen készülékek gyártásához, mivel inert (nem lép reakcióba az anyagokkal), költséghatékony és hosszú élettartamú.

Autóipar – A PS-t (szilárd és habosított) számos autóipari alkatrész gyártásához használják, beleértve a gombokat, műszerfalakat, kárpitokat, energiaelnyelő ajtópaneleket és még a hangcsillapító habot is.

Elektronika – A televíziók, számítógépek és különböző típusú informatikai berendezések házában és egyéb részeiben is használják, ahol a forma, a funkció és az esztétikum kombinációjára van szükség

Élelmiszeripari szolgáltatás – A PS jelentős részesedéssel rendelkezik a csomagolási ágazatban versenytársaihoz képest. Széles körben használják az élelmiszercsomagolásban, mivel jobban szigetel, hosszú ideig frissen tartja az élelmiszereket és költséghatékony.

Szigetelés – A könnyű PS-hab kiváló hőszigetelőnek bizonyul számos alkalmazásban, például épületfalakban, tetőfedésben, hűtésben, fagyasztókban és még az ipari hűtőházakban is. Előszeretettel használják szigetelésre, mivel inert, tartósabb és ellenállóbb a vízkárosodással szemben.

Orvosi – Tisztasága és könnyű sterilizálhatósága miatt a PS-t számos orvosi felhasználásra használják, beleértve a szövettenyésztő tálcákat, kémcsöveket, Petri-csészéket, diagnosztikai alkatrészeket és egyéb vizsgálati orvosi eszközöket.

Csomagolás – A csomagolási ágazatban nagymértékben használt és kedvelt anyag. Széles körben használják a fogyasztási cikkek, például CD- és DVD-hüvelyek, a termékek szállításához használt habcsomagoló mogyoró, fogyasztási cikkek csomagolása, hús- és baromfitálcák, valamint tojáskartonok stb. védelmére. Megfelelő anyag a csomagoláshoz, mivel védi az árukat a sérülésektől és a romlástól.

A PS műanyagok hátrányai

Noha ez a legszélesebb körben használt hőre lágyuló műanyag, és számos felhasználási célra is előnyben részesül más versenytársakkal szemben, mégis vannak bizonyos korlátok a felhasználásban, amelyek a következők:

• Gyúlékony, de retardált fajták is rendelkezésre állnak.
• Nagyon rossz az oldószerállóságuk, és számos vegyi anyag megtámadhatja őket.
• A komopolimerek természetüknél fogva törékenyek.
• Feszültségnek és környezeti repedéseknek vannak kitéve.
• Nagyon rossz a hőstabilitásuk.

A PS műanyagok újrahasznosítása

Az újrahasznosító központokban általában nem fogadják el a szemétgyűjtés során. A PS újrahasznosítására különböző központokat és technikákat használnak. Bizonyos országokban, például Németországban törvény írja elő, hogy a gyártóknak teljes mértékben vállalniuk kell a felelősséget az általuk értékesített PS csomagolóanyagok újrahasznosításáért vagy ártalmatlanításáért.

Ezeknek a műanyag termékeknek az újrahasznosítása nagy összegű beruházást igényel a folyamat elvégzéséhez szükséges tömörítők és logisztikai rendszerek felállításához. Az újrahasznosított anyagformát az újonnan előállított PS anyagokkal együtt PS lapok és habok előállítására használják.

A külön-külön újrahasznosított PS törmelék olyan termékek előállítására használható, mint például ruhák, fogasok, parki padok, virágcserepek, játékok, vonalzók, tűzőgéptestek, palántatartók, képkeretek és építészeti díszlécek stb.

.