Polistiren (PS): Producție, piață, preț și proprietățile sale

Ce este polistirenul (PS)?

Este un polimer sintetic fabricat din monomerul stiren. PS este fabricat prin polimerizarea stirenului, care este un fel de material de bază utilizat pentru a produce o varietate de produse din plastic. Se găsește, de asemenea, în mod natural (căpșuni, scorțișoară, cafea și bere).

Acest polimer plastic este un termoplastic natural transparent care este disponibil atât sub formă solidă, cât și sub formă de material spumă rigidă. Materialul PS utilizat în general este transparent, dur și cu proprietăți fragile.

Este un plastic utilizat în mod obișnuit pentru a produce o varietate de produse de segment final. Forma solidă a plasticului este utilizată pe scară largă pentru a produce produse care necesită claritate. Acestea sunt adesea folosite cu o combinație de coloranți, aditivi și alte forme de plastic pentru a produce bunuri cum ar fi aparate electronice, piese de automobile, ghivece de grădinărit, echipamente etc.

PS este fabricat din material spumos și este denumit polistiren expandat (EPS) sau polistiren extrudat (XPS) care este cunoscut pentru proprietățile sale de izolare și amortizare.

Forma solidă a acestui material este utilizată în mod obișnuit pentru aplicații de dispozitive medicale (eprubete, vase Petri etc.) sau pentru articole de zi cu zi, cum ar fi detectoare de fum, CD-uri, recipiente pentru alimente, cești de cafea etc. Forma de spumă a polimerului este folosită în mod obișnuit pentru ca material de ambalare pentru o varietate de produse.

Tendința prețurilor polistirenului

Producția polistirenului

Este produs ca și alți polimeri de plastic printr-un proces de polimerizare. Acest polimer rezultă atunci când monomerii de stiren se interconectează între ei în timpul polimerizării.

În acest proces, legătura de carbon IT a grupării vinilice se descompune și formează o nouă legătură de carbon, care se atașează mai departe de carbonul altui monomer de stiren din lanț. Legătura nou formată este mult mai puternică decât ultima, motiv pentru care devine dificil de de-polimerizat polimerul.

Se produce în principal sub două forme diferite:

Polistiren tactic

Este o formă importantă de PS produsă din punct de vedere comercial. Pentru a produce PS atactic, grupările fenil sunt distribuite aleatoriu pe ambele părți ale lanțului polimeric. Această poziționare aleatorie împiedică lanțurile să se alinieze și asigură o cantitate suficientă de regularitate pentru a obține cristalinitatea dorită. Acest polimer plastic are o temperatură de tranziție vitroasă de 90° C și procesul de polimerizare este puternic inițiat de radicalii liberi.

Polistirenul sindiotactic

Pentru a produce PS sindiotactic se folosește procesul de „polimerizare Ziegler-Natta”. În acest proces de polimerizare, grupările fenil sunt poziționate pe laturile alternative ale coloanei vertebrale a hidrocarburilor. Aceasta este o formă foarte cristalină de polimer PS produsă cu o temperatură de tranziție de 270° C. Aceste tipuri de PS sunt produse în prezent sub marca XAREC de către Idemitsu Corporation prin utilizarea unui catalizator metalocenic pentru reacția de polimerizare.

În producția de polimeri, în general, se folosesc patru procese de polimerizare și trei metode de spumare. Cele trei procedee utilizate inițial sunt polimerizarea în masă, în suspensie, în emulsie și în soluție. Cele din urmă sunt- spumarea în matriță închisă a EPS, extrudarea EPS și extrudarea prin injecție directă a GPPS.

Capacitatea globală de producție a polistirenului

Capacitatea globală de PS în 2016 a fost de 14,7 milioane de tone. China a fost liderul țărilor cu cea mai mare capacitate de producție. Asia este principala regiune care reprezintă cea mai mare parte a capacității globale de producție a polimerului. A ocupat 55,1% din capacitatea de producție.

Regiunea asiatică este cea mai mare piață pentru materialele plastice PS este, de asemenea, responsabilă pentru mai mult de jumătate din capacitatea de producție globală. A doua cea mai mare regiune este America de Nord, care reprezintă 17%, urmată de Europa, cu 16,3%.

Prognoza pieței globale pentru polistiren

Se preconizează că piața pentru PS va crește cu mai mult de 28 miliarde de dolari până în 2020. Piața a fost de aproximativ 24 mld. dolari în 2016 și va trece de 28 mld. dolari până în 2020, conform analizei industriei. Piața de plastic PS a crescut rapid din ultimii ani și se preconizează că va crește și în anii următori.

PS este un plastic versatil, cu o serie de utilizări în diferite piețe de segmente finale. PS este utilizat pe scară largă pentru a produce produse de consum de uz zilnic, cum ar fi frigidere, aparate de aer condiționat, televizoare, computere și ustensile de unică folosință (pahare, farfurii și boluri din spumă).

Modelatori de piață

Factorii majori care conduc piața PS sunt creșterea populației, creșterea urbanizării și industrializării, creșterea veniturilor clasei de mijloc.

Sectorul de ambalare și sectorul electronic sunt două sectoare majore proeminente care au asistat la creșterea cererii de PS în ultimii ani și sunt, de asemenea, anticipate pentru a alimenta în continuare creșterea pieței globale de PS.

Perspective regionale

Se preconizează că China va fi cea mai mare piață pentru PS pentru anul (2016-17), care este urmată de alte economii emergente din regiunile Asia-Pacific.Chiar dacă țările din Asia-Pacific sunt cei mai mari consumatori de PS la nivel mondial, dar totuși și alte țări, cum ar fi Africa, Europa și America de Sud, sunt de asemenea așteptate să aibă o cerere crescută în anii următori.

Constrângeri

Este, de asemenea, supusă anumitor restricții în perioada prognozată, cum ar fi fluctuația prețurilor materiilor prime (benzen, monomer de stiren etc.). Problemele de eliminare legate de acest material și valoarea negativă a deșeurilor sale pot, de asemenea, să împiedice creșterea pieței.

Principali jucători

Cei mai importanți jucători de PS de pe piața globală sunt BASF SE (Germania), Styrosolution Group (Germania), Videolar S/A. (Sao Paulo), SABIC (Arabia Saudită) și Formosa Plastic Corporation (Taiwan), printre toți ceilalți producători.

Istoria polimerului PS

A fost descoperit inițial de Eduard Simon, un boticar din Berlin. Din storax, rășina arborelui turcesc de gumă dulce Liquidambar a distilat un fel de substanță uleioasă numită stirol. După câteva zile de la descoperire, Simon a constatat că stirolul produs din monomer s-a îngroșat din cauza oxidării într-o formă gelatinoasă pe care a numit-o „Styroloxyd”.

În 1845 chimistul John Blyth și un alt chimist german August Wilhelm Von Hofmann au reprezentat aceeași transformare a stirolului în absența oxigenului. Această substanță a fost denumită „metastyrol”. Ulterior, analiza a descris faptul că proprietățile chimice ale ambelor substanțe produse sunt aceleași.

În continuare, în 1866, Marcelin Berthelot a analizat în mod corect formarea de metatyrol/dining din stirol prin procesul de polimerizare.

După 80 de ani de decalaj în timp, pe baza tezei chimistului organicistului german „Hermann Staudinger (1881-1965)”, s-a descoperit că încălzirea stirolului are ca rezultat o reacție în lanț care produce mai multe macromolecule denumite materiale plastice PS.

Proprietăți ale materialelor plastice PS

Este o formă versatilă de plastic folosită pentru fabricarea unei varietăți de produse din plastic de segment final. Polimerul PS este un tip de material transparent, amorf, nepolar, care poate fi ușor prelucrat și transformat într-un număr mare de produse semifinite, cum ar fi spume, filme și foi. În termeni de volum, este unul dintre cele mai utilizate materiale plastice datorită proprietăților sale, cum ar fi:

• Acești polimeri au o rezistență ridicată la impact și la căldură.
• Acești polimeri sunt un bun izolator electric cu o claritate optică excelentă.
• PS are o rezistență chimică puternică la acizi și baze diluate.
• Este un lichid vâscos peste temperatura sa de sticlă, ceea ce permite fabricarea ușoară într-un număr mare de produse finite.
• Sunt ușor expandabili și permit o bună curgere.
• Aceste materiale sunt puternic ignifuge în natură.

Proprietăți fizice ale PS

• Formula chimică folosită pentru PS este (C8H8)n
• Densitate- 0,96-1.04 g/cm3
• Punctul de topire este ~ 240 °C (464 °F; 513 K) Pentru PS izotactic
• Solubilitate în apă-insolubilă
• Solubilitate-Nu solubilă în acetonă
• Conductivitatea termică a polimerului este de 0.033 W/ (M-K) (spumă, ρ 0,05 g/cm3)
• Indicele de refracție este de 1,6; constanta dielectrică 2,6 (1 kHz – 1 GHz)

Diferite grade de materiale plastice PS

PS se numără printre cele mai importante și mai larg utilizate materiale plastice de bază de pe piață. Volumul producției de PS și de copolimeri de stiren se ridică la câteva milioane de tone pe an la nivel mondial.

Se vinde sub diferite denumiri comerciale, cum ar fi (Styrofoam, Styropor, Styron, Carinex, Styro-Flex, Cellofoam, Depron XPS, Fostarene, Styraclear, Lustrex1, SABIC PS și INEOS Styrenics ) la nivel mondial.

În general, acești polimeri sunt disponibili în trei calități diferite importante, care sunt:

GPPS

GPPS denumit și Crystal-clear PS. Această formă de plastic este complet transparentă, rigidă și este, de obicei, PS cu costuri reduse fabricat din monomer de stiren. GPPS este o formă solidă de PS fabricată sub formă de granule de PS de 2-5 mm.

HIPS

PPS cu impact ridicat conține de obicei între 5 și 10% de cauciuc (butadienă) și este destinat fabricării produselor care necesită o rezistență mai mare la impact. HIPS PS este de obicei un fel de copolimer grefat care are ca brațe laterale PS. Procesul de grefare are loc atunci când un radical reacționează cu dubla legătură a polibutadienei.

EPS

Acest grad de plastic constă în microperle sau bile care conțin agent de suflare (de obicei pentan). EPS sau PS expandat este termoizolant, cu rezistență mare la impact și ușor de prelucrat.

Aplicații ale materialelor plastice PS

Este o formă ieftină și ușor de obținut a polimerului. Este utilizat pentru multe aplicații, cum ar fi electronice, medicale, optice, piese auto și ambalarea de consumabile. Un număr mare de bunuri produse folosind PS sunt formate prin turnare prin injecție, inclusiv ustensile de masă, căni, carcase pentru CD-uri, recipiente și capace pentru produse cosmetice etc.

Se utilizează în principal pentru producerea a două tipuri de produse semifinite- PS Sheet și PS Foam. Acest bun semifabricat este utilizat pe scară largă pentru a produce produse finale pentru o varietate de segmente de piață finală.

Foaie de polistiren

PS este utilizat pe scară largă pentru a produce foi de stiren cu impact ridicat care sunt utilizate ulterior pentru producerea de modele, prototipuri, semne, afișaje, carcase și altele. Aceste foi sunt materiale cu costuri reduse și sunt utilizate pentru utilizări generale. Foile PS sunt preferate față de o altă formă de foi pentru o varietate de produse, deoarece acestea sunt:

• Rezistente la apă până la densitate mare
• Greutate redusă
• Sensibile la temperatură
• Durabile
• Nu-toxic și inodor
• Proprietăți excelente de formare
• Stabilitate dimensională & absorbție scăzută de apă
• Sigilabil la căldură & electronic
• Economic

Foi PS – Proprietăți fizice

• Temperatura de formare: 325°F până la 350°F
• Temperatura maximă: 180°F
• Îndeplinește standardele FDA
• Opac cu finisaj mat
• Dimensiunea standard a foilor vândute- 40″ x 72

Spumă de polistiren

Spuma PS este o altă formă a bunului semifabricat al polimerului care este utilizat ulterior pentru a produce produse de consum din segmentul final. Spuma de PS cuprinde 95-98% de aer. Ele sunt buni izolatori termici, prin urmare, sunt utilizate pe scară largă ca material de izolare a clădirilor.

Proprietatea de amortizare a spumei PS o face foarte potrivită pentru industria ambalajelor. PS este utilizat pe scară foarte largă în industria ambalajelor.

Proprietățile adecvate și costul redus al spumei din plastic se dovedesc a fi o concurență puternică pentru alte forme de polimeri utilizate în industria ambalajelor. Spumele de PS au mâncat, de asemenea, utilizate în sectorul construcțiilor pentru construcția sectoarelor arhitecturale care nu suportă greutate, cum ar fi stâlpii ornamentali.

Proprietăți generale ale spumei PS

• Lightweight and portable,
• Easily recyclable,
• Can may be easily laminated with epoxy resin,
• PS foams have high thermal insulation,
• Este ideală pentru lucrări în aer liber/în interior,
• Rezistentă la umiditate și compresie,
• Preț redus și foarte durabilă
• Fabricată în diferite forme, dimensiuni și materiale de compresie.

Spumele PS sunt produse în mod obișnuit în două forme diferite:

A. Polistiren expandat (EPS)

EPS este un tip de spumă rigidă, rezistentă și închisă. De obicei, are un aspect alb și este produsă din bile de PS preexpansate. EPS este una dintre cele mai frecvent utilizate spumă PS în viața de zi cu zi. Spuma albă este folosită în mod obișnuit pentru băuturi calde, în frigidere, pentru izolație și ambalaje etc.

Materialul EPS este ieftin și ușor (15-30 kg pe metru cub) Nu își pierde proprietatea fundamentală cu timpul și este complet reciclat și este reutilizat pentru a menține echilibrul de mediu.

Datorită proprietăților sale tehnice și fizice favorabile, cum ar fi greutatea redusă, rigiditatea și formabilitatea, EPS este adus în uz pentru o gamă largă de aplicații. Este utilizat chiar și pentru producerea de foi turnate care sunt folosite pentru izolarea clădirilor și materiale de ambalare

B. Polistirenul extrudat (XPS)

XPS este o altă formă de spumă care oferă o rugozitate îmbunătățită a suprafeței și o rigiditate mai mare, cu o conductivitate termică redusă. Intervalul de densitate este de aproximativ 28-45 kg/m3. Are aproape același tip de compoziție chimică ca și cea a EPS, dar este produsă cu un alt tip de tehnologie. EPS este disponibil în trei culori de bază: roz, albastru și verde etc. Este utilizat în mod obișnuit pentru fabricarea panourilor demonstrative și în domeniul construcțiilor.

Utilizări generale ale polistirenului

Se aplică unei varietăți de industrii de utilizatori finali pentru producerea unui număr de bunuri în diferite forme. A devenit polimerul cel mai frecvent utilizat în diverse industrii, cum ar fi:

Aparate – Este utilizat într-o serie de aparate, cum ar fi frigidere, aparate de aer condiționat, cuptoare, cuptoare cu microunde, aspiratoare și mixere etc. Este utilizat pe scară largă sub formă solidă sau de spumă pentru fabricarea acestor aparate, deoarece este inert (nu reacționează cu materialele), rentabil și de lungă durată.

Automobiliare – PS (solid și spumă) este utilizat în producția multor piese auto, inclusiv butoane, panouri de instrumente, ornamente, panouri de ușă cu absorbție de energie și chiar spumă de amortizare a sunetului.

Electronică – Este utilizat pentru carcase și, de asemenea, în alte părți ale televizoarelor, calculatoarelor și diferitelor tipuri de echipamente IT, unde este necesară o combinație de formă, funcție și estetică

Servicii alimentare – PS deține o cotă majoră în sectorul ambalajelor în comparație cu concurenții săi. Este utilizat pe scară largă în ambalarea produselor alimentare, deoarece izolează mai bine, păstrează alimentele proaspete pentru o perioadă lungă de timp și este rentabilă.

Insolație – Spuma ușoară de PS se dovedește a fi o izolație termică excelentă într-o serie de aplicații, cum ar fi pereții clădirilor, acoperișuri, refrigerare, congelatoare și chiar în depozitele frigorifice industriale. Este preferată pentru izolare deoarece este mai inertă, durabilă și rezistentă la deteriorarea de apă.

Medical – Datorită clarității sale și ușurinței de sterilizare, PS este utilizat pentru o gamă largă de utilizări medicale, inclusiv tăvițe pentru culturi de țesuturi, eprubete, plăci Petri, componente de diagnosticare și alte dispozitive medicale de testare.

Ambalaje- Este un material foarte utilizat și preferat în sectorul ambalajelor. Este utilizat pe scară largă pentru a proteja produsele de consum, cum ar fi carcasele de CD-uri și DVD-uri, alune de ambalaj din spumă pentru transportul mărfurilor, ambalaje pentru consumabile, tăvi pentru carne și păsări de curte și, de asemenea, cutii de ouă etc. Sunt un material potrivit pentru ambalaje, deoarece protejează bunurile împotriva deteriorării și stricăciunii.

Dezavantaje ale materialelor plastice PS

Deși este cel mai utilizat termoplastic și, de asemenea, preferat față de alți concurenți pentru o serie de utilizări, are totuși anumite limitări în utilizare, care sunt:

• Este inflamabil, dar sunt disponibile și grade cu întârziere.
• Sunt puțin rezistente la solvenți și ar putea fi atacate de multe substanțe chimice.
• Homo-polimerii sunt fragili prin natura lor.
• Sunt supuse la stres și la crăpături din mediul înconjurător.
• Au o stabilitate termică slabă.

Reciclarea materialelor plastice PS

De obicei, nu este acceptată în colectarea la bordură la centrele de reciclare. Diferite centre și tehnici sunt utilizate pentru reciclarea PS. În anumite țări, cum ar fi Germania, există o lege care obligă producătorii să își asume în totalitate responsabilitatea reciclării sau eliminării oricărui material de ambalaj PS pe care îl vând.

Reciclarea acestor produse din plastic necesită o sumă mare de investiții pentru a instala compactoare și sisteme logistice pentru a realiza procesul. Forma reciclată a materialului este folosită împreună cu materiale PS nou produse pentru a produce plăci și spume PS.

Substanțele PS reciclate individual pot fi folosite pentru a produce produse precum haine, umerașe, bănci de parc, ghivece de flori, jucării, rigle, corpuri de capsatoare, recipiente pentru răsaduri, rame de tablouri și mulaje arhitecturale din etc.

.