خواص پلی استایرن : خواص شیمیایی پلی استایرن
پلی استایرن پلاستیکی است گرمانرم، شفاف، سبک، بیبو، بدون طعم، عایق بسیار خوب الکتریکی و حرارتی، دارای قابلیّت جذب آب کم، ارزان قیمت، فرآیندپذیری آسان (شکل‌دهی)، و بالاخره غیرسمی است.
پلی استایرن در مقابل آب پایدار است ولی در تماس با آب جوش، مقاومت آن اندک می باشد.
میزان پارامتر انحلال پلیاستایرن برابر با (۱۵٫۶-۲۱٫۱) (MPa)0.5 است، و به دلیل ماهیّت آمورف خود، در تماس با حلاّلهای متعددی حل میشود، در حالی که در مقابل بعضی از آنها نیز پایدار است.
در جدول (۱) تعدادی از مهمترین حلّالها، و غیر حلّالهای پلی استایرن دارای مصارف عمومی معرفی شده اند.
پلاستیک آمورف | حلاّل ها |
پلی استایرن | متیلنکلراید، بنزن، اتیلاستات، تولوئن، کلروفرم، سیکلوهگزانون، گزایلن، کربن‌دی سولفاید، دیمتیل فتالات، دی اُکسان، THF,MEK |
پلاستیک آمورف | غیر حلّال ها |
پلی استایرن | استن، الکلها، دیاتیل اتر، فنل، هیدروکربورهای اشباع، تریکرزیل فسفات |
جدول (۱) معرفی تعدادی از مهمترین حلّالها، و غیر حلّالهای پلی استایرن دارای مصارف عمومی
مصرف این پلاستیک در فضای باز خصوصاً در معرض خورشید توصیه نمی‌شود، زیرا پلیمر پایدار نشده در برابر نور فرابنفش خورشید، زرد رنگ می گردد.
خواصّ حراتی پلی استایرن
این پلیمر در گروه پلاستیکهای آمورف قرار دارد و درجه حرارت انتقال شیشهای آن ۱۰۰ ºC می باشد، درجه حرارت نسبتاً کم این ویژگی مهم باعث می شود تا این پلاستیک از کاربردهای بالاتر از دمای ۱۰۰ ºC محروم گردد.
نوع دیگری از پلی استایرن وجود دارد که کریستال است، به دلیل بلوری بودن ساختار آن، تمام خواصّ فیزیکی و مکانیکی آن با پلی استایرن دارای مصارف عمومی تفاوت دارد، بهعنوان مثال ظاهر آن کدر، و محدوده ذوب آن حوالی ۲۲۰ ºC قرار دارد.
در جدول (۲) مهمترین خواصّ حرارتی پلی استایرن دارای کاربردهای معمولی، ارائه شده است.
Values | Condition | Unites | Properties |
۱۰۰ | DMA, TMA | °C | Glass transition temperature |
----- | DSC | °C | Melting range |
۹۵ | ASTM D 648 | °C | Heat deflection temperature, (at 0.45 MPa) |
۶۰ | ------- | °C | Max. servicing temperature |
۳۰۰ | ------- | °C | Thermal decomposition temperature |
۰٫۱۰۵ | ------- | W/(m × °K) | Thermal conductivity, (at 0 °C) |
۰٫۱۱۶ | ------- | W/(m × °K) | Thermal conductivity, (at 50 °C) |
۴۰۲ | ------- | °C | Ignition temperature |
۱۷٫۸ | ------- | % | LOI |
جدول (۲) ارائه مهمترین خواصّ حرارتی پلی استایرن دارای کاربردهای معمولی
خواص پلی استایرن: خواصّ مکانیکی پلی استایرن
پلیاستایرن پلاستیکی است گرمانرم، شفاف، سبک، جامد، سخت، دارای مدول و استحکام کششی نسبتاً بالا، مقاوم الکتریکی و حرارتی بسیار خوب به عنوان عایق، و جذب آب آن نیز کم است.
از نقاط ضعف مهم این پلاستیک شکنندگی آن است که بزرگترین ویژگی منفی مکانیکی آن به حساب می آید، برای رفع این نقیصه، با کوپلیمره کردن آن با اکریلونیتریل و یا بوتادیان، و تشکیل پلاستیکهای ABS, SAN, HIPS، یا با آلیاژ کردن آن با بعضی از لاستیکها، و حتی تقویت کردن پلیاستایرن با الیاف شیشه، باعث افزایش مقاومت در برابر ضربه آن میشود.
درجدول (۳) تعدادی از مهمترین خواصّ مکانیکی پلی استایرن دارای مصارف معمولی نشان شده اند.
Values | ASTM | Unites | Properties |
۳۰-۴۰ | D 638 | MPa | Tensile strength, at break |
۱-۴ | D 638 | % | Tensile strain, at break |
۳۹۰۰۰-۱۸۶۰۰۰ | D 638 | Psi | Tensile modulus |
۳۱۰۰ | D 790 | MPa | Flexural modulus |
۹۵ | D 790 | MPa | Flexural strength |
۹۵ | D 790 | MPa | Compressive strength |
۳۰۰۰ | D 690 | MPa | Compressive modulus |
۳۰۰۰ | D 690 | MPa | Bulk modulus |
۱۲۰۰ | D 690 | MPa | Shear modulus |
۱۳۰ | D 685 | HRR | Hardness Rockwell |
۸-۱۹ | D 256 | J.m-1 | Izod impact, notched |
۰٫۳۲۵-۰٫۳۳ | D | ---- | Poisson´s Ratio |
جدول (۳) بیان تعدادی از مهمترین خواصّ مکانیکی پلی استایرن دارای مصارف معمولی
فرآیند پلیمریزاسیون بر کیفیّت خواص پلی استایرن چه تاثیری دارد؟
۱- پلیمریزاسیون به روش توده[۲]
پلی‌استایرنی که از روش توده روی منومر تهیه شده باشد، پلیمری با شفافیت و خلوص بالا است، این پلیمر از نظر جرم مولکولی توزیع وسیعی را نشان می‌دهد، و از قابلیت خیلی خوب عایق الکتریکی برخوردار است.
۲- بسپارش به شیوهی انحلالی[۳]
محصول نهایی تهیه شده به روش پلیمریزاسیون انحلالی مشکلاتی را به بار می‌آورد، مانند وجود خطوط تیره در محصول، حلّال به عنوان عاملی برای انتقال عامل فعال عمل می‌کند، که سبب کاهش جرم مولکولی پلیمر خواهد شد.
۳- پلیمریزاسیون در تعلیق[۴]
در این روش بسیاری از مشکلات روش محلول[۵] که در ارتباط با حلاّل پیش می‌آید وجود ندارد، اما آلودگی‌هایی با آب و عامل تعلیق را به همراه خواهد داشت، ضمن آن که پلیمر باید خشک شود، سپس جمع‌آوری، متراکم و انبار گردد، تا برای فروش آماده شود.
۴- پلیمریزاسیون به روش امولسیون[۶]
روش امولسیون برای پلیاستایرن به ندرت مورد استفاده قرار میگیرد، زیرا در این شیوه مقداری زیادی صابون وارد محیط پلیمریزاسیون میشود، که تأثیر منفی زیاد روی شفافیت و ضریب دی‌الکتریک این پلاستیک می‌گذارد.
این فرآیند برای تولید لاتکس پلیاستایرن مورد استفاده قرار میگیرد.
گریدهای در دسترس پلیاستایرن
۱- گونه دارای مصرف عمومی[۷]
در این گونه از پلیاستایرن، خواص پلی استایرن مانند مقاومت حرارتی نسبتاً خوب، دمای استفاده و عملکرد نسبتاً بالا، خواصّ جاری شدن خوب و مقاومت منطقی در برابر ضربه بهینه شده‌اند
۲- گونه های دارای جرم مولکولی بالا
مقاومت در برابر ضربه و نقطه نرمی[۸] این پلاستیک، به میزان جرم مولکولی پلیمر بستگی دارد.
اگر جرم مولکولی پلیاستایرن کمتر از ۰۰۰/۵۰ باشد مقاومت کمی در برابر ضربه از خود نشان خواهد داد.
افزایش زیاد جرم مولکولی باعث افزایش مقاومت در برابر ضربه پلی استایرن خواهد شد.
با افزایش جرم مولکولی تا ۰۰۰/۱۰۰ خواص به سرعت بهبود می‌یابد.
از ۰۰۰/۱۰۰ به بالا تأثیر کمی روی خواصّ کششی آن خواهد داشت.
پلی استایرن‌های تجارتی، دارای جرم مولکولی متوسط (۰۰۰/۲۰۰ - ۰۰۰/۵۰) هستند.
۳- گونه‌های مقاوم در برابر حرارت
با کاهش میزان مواد فرّار، نقطه نرمی پلیاستایرن افزایش می‌یابد، به عنوان مثال اگر میزان منومرهای موجود از ۵% به صفر برسد نقطه نرمی پلیاستایرن از C° ۷۰ به C° ۱۰۰ می رسد.
گرید تجاری مقاوم در برابر حرارت معمولا دارای نقطه نرمی C° ۷ بالاتر از نقطه نرمی گریدهای دارای مصرف عمومی است.
در جدول (۴) دو نوع خواص پلی استایرن مقاوم شده در برابر شعله و مناسب برای مصارف عمومی باهم مقایسه شده اند.
GP-Flame | GP-PS | unit | ASTM | Properties |
۱٫۰۸ | ۱٫۰۴-۱٫۰۹ | --- | D792 | Specific gravity |
Fair to good | Fair to good | --- | ---- | Machining qualities |
۷۰۰۰ | ۵۰۰۰-۱۲۰۰۰ | Psi | D 638 | Tensile strength |
۲٫۰ | ۱٫۰-۲٫۵ | D 638 | Elongation | |
۴٫۵ | ۴٫۵-۵٫۰ | Psi×۱۰۶ | D 638 | Tensile modulus |
- | ۱۱۵۰۰-۱۶۰۰۰ | D 695 | Compressive modulus | |
- | ۸۰۰۰-۱۴۰۰۰ | Psi | D 790 | Flexural yielding strength |
۰٫۲۵ | ۰٫۲۵-۰٫۴ | ft.lb/ | D 256 | (Impact strength(Izod |
M70 | M65-M80 | M | D 785 | Hardness Rockwell |
- | ۴٫۰-۴٫۷ | Psi×۱۰۶ | D 790 | Flexural modulus |
- | - | Psi×۱۰۶ | D 895 | Compressive modulus |
۰٫۳۲ | ۰٫۳۲ | cal/°C/g | - | Specific heat |
۶٫۰-۸٫۰ | ۶٫۰-۸٫۰ | D 696 | Thermal expansion | |
Transparent | Transparent | --- | - | Clarity |
۸۷ | ۸۷-۹۲ | % | - | Transmittance |
- | <0.1-3.0 | % | - | Haze (%) |
