Chemická struktura polystyrenu a jeho využití

Polystyren (PS, též polyvinylbenzén) je velmi rozšířeným plastem, který se vyrábí polymerací styrenu. Jedná se o termoplast, což znamená, že při zvýšení teploty nezachovává svůj původní tvar. Polystyren patří již více než 60 let mezi nejběžněji používané termoplasty a spolu s polyethylenem, polypropylenem a polyvinylchloridem tvoří skupinu velkotonážních, komoditních plastů. V přirozeném stavu je to tuhá, křehká hmota, dokonale bezbarvá a průsvitná, může být ale i neprůhledná.

Chemická struktura polystyrenu

Chemická struktura polystyrenu je založena na dlouhém řetězci uhlíkových atomů, na kterém je pravidelně navázána fenylová skupina (benzenové jádro). Základní stavební jednotkou je styren, z něhož polymerací vzniká polystyren. Chemický vzorec polystyrenu je (C8H8)n.

Polystyren může být amorfní nebo semikrystalický. Komerční amorfní PS je ataktický polymer, který vzhledem k nepravidelnosti makromolekulárního řetězce nemůže krystalizovat. Je tedy amorfní, a to spolu s jeho chemickou strukturou je hlavní příčinou jeho vynikajících optických vlastností. Existují i jiné formy krystalizujícího polystyrenu s uspořádanou chemickou strukturou, jako je izotaktický a syndiotaktický polystyren, které jsou semikrystalické a tají při 240 °C, resp. 270 °C. Izotaktický polystyren však krystalizuje velmi pomalu, a proto v průmyslovém zpracování nehraje roli. Syndiotaktický PS krystalizuje dostatečně rychle a lze jej zpracovávat při vstřikování.

Polymerizace je možné uskutečnit blokovou technologií (ve hmotě), suspenzní i emulzní. Roztavený polystyren se poté granuluje. Podle potřeby se dá vyrobit ve formě prášku, pěny nebo perličkového materiálu.

Typy polystyrenu a jejich vlastnosti

Standardní polystyren neboli polystyren pro všeobecné použití (GPPS) je často pro svoji vynikající průhlednost a krystalickou čirost nazýván krystalický, i když ve skutečnosti vůbec nekrystalizuje.

Čtěte také: Bezpečné upevnění pro každou situaci

Pěnový polystyren (EPS)

V průběhu výroby se polystyren napění pomocí nadouvadla a v uzavřené buněčné struktuře se vytvoří miliony drobných buněk naplněných vzduchem. Tento vzduch je klíčový pro vynikající izolační vlastnosti EPS. Díky své chemické struktuře je polystyren snadno zpracovatelný - dá se přesně řezat, frézovat a tvarovat bez ztráty izolačních vlastností. To umožňuje vyrábět širokou škálu EPS desek a tvarovek pro stavebnictví, balicí techniku i speciální technické aplikace.

Extrudovaný polystyren (XPS)

Extrudovaný polystyren (XPS) byl vyvinut chemickou společností Dow Chemical ve čtyřicátých letech minulého století. Liší se od pěnového polystyrenu nejen svojí homogenní strukturou pěnové hmoty s uzavřenými buňkami a barvou, ale zejména významně vyšší pevností v tlaku, minimální nasákavostí a hladkou plochou po opracování (díky homogenní struktuře desek). Právě minimální hodnoty nasákavosti XPS jej předurčily jako tepelnou izolaci, kterou je možné položit na hydroizolaci a vystavit po celou dobu životnosti střechy působení vlhkosti a teplotním vlivům - tedy vytvořit tzv. obrácenou střechu. Vlastnosti XPS jej předurčují pro použití tam, kde vyniknou jeho vlastnosti - vyšší pevnost a hladký řez.

Další styrenové polymery

• ABS (Akrylonitrilbutadienstyren) je kopolymer (terpolymer) akrylonitrilu, butadienu a styrenu, jehož řetězce jsou tvořeny mery trojího druhu. Obsah styrenu je obvykle 45-70 %.
• ASA (Akrylonitrylstyrenakrylát) je další kopolymer ze skupiny styrenových polymerů a kopolymerů, který se od ABS liší tím, že namísto butadienstyrenového kaučuku obsahuje akrylátový kaučuk. ASA vyniká lepší odolností vůči UV záření (na rozdíl od ABS nežloutne), rázovou houževnatostí a stálostí za zvýšených teplot.

Vlastnosti polystyrenu

Mimořádného rozšíření doznal polystyren díky svým přednostem:

• Dobrá tuhost a tvrdost
• Vynikající optické vlastnosti, mimořádná průhlednost (propouští až 90 % dopadajícího světla)
• Kvalitní lesklý povrch výrobků
• Výborná zpracovatelnost
• Malá nasákavost vody a nízká navlhavost - lze jej dlouhodobě vystavit vzdušné vlhkosti, aniž by byly ovlivněny jeho vlastnosti
• Velmi dobré elektrické a dielektrické vlastnosti, podmíněné tím, že polystyren neobsahuje v makromolekule polární skupiny
• Stabilní chemická struktura přispívá k hygienické nezávadnosti. Materiál neuvolňuje vlákna ani prach, nehnije, neplesniví a nepodporuje růst mikroorganismů.
• Dobře tepelně a zvukově izoluje
• Dobře se barví
• Odolný proti nárazu
• Výrobky mají průhlednou barvu, dají se lepit a leštit.

Tyto přednosti jsou na druhé straně doprovázeny některými nevýhodami:

• Poměrně vysoká křehkost - při běžných teplotách použití je polystyren pod svojí teplotou skelného přechodu (80-100 °C), takže je ve sklovitém stavu, a tudíž křehký.
• Nízká chemická odolnost, zejména vůči organickým rozpouštědlům, benzinu, aromatickým a chlorovaným uhlovodíkům a dalším činidlům (ketony, estery, terpentýn, éter, petrolej). Odolává běžným neoxidujícím kyselinám, louhům, alkoholům, některým olejům a tukům, roztokům solí a vodě.
• Sklon ke korozi za napětí, kdy se společným účinkem vnějšího prostředí a mechanického zatížení vytvářejí jemné vlasové trhlinky, projevující se jako známé zbělení postižených míst.
• Nízká odolnost vůči teplu - jen do 60-100 °C (podle zpracování). Bez větších problémů lze výrobky z polystyrenu dlouhodobě používat při teplotách do 60 °C až 90 °C.

Tabulka vlastností polystyrenu (PS)

Zpracování a použití

Polystyren se zpracovává vstřikováním a vyfukováním, vytlačováním. Z polystyrenu se zhotovují kuchyňské potřeby, jako jsou misky a struhadla, hračky, obaly (např. křehké krabičky nebo krabičky na cédéčka), stavebnice budov, v elektrotechnice, stavebnictví (pěnový polystyren), potravinářském průmyslu (obaly), spotřební výrobky pro každodenní použití (např. plastové nádobí). Je ceněn pro své dobré izolační vlastnosti a nízkou navlhavost. Chemická struktura polystyrenu - dlouhý uhlíkový řetězec s fenylovými skupinami a uzavřená buněčná pěnová forma - stojí za mimořádnými tepelněizolačními vlastnostmi, nízkou hmotností, dlouhou životností a možností recyklace pěnového polystyrenu EPS.

Čtěte také: Nejvyšší zatížení betonu s chemickou maltou

Z hlediska životního prostředí je chemická struktura polystyrenu výhodná i pro recyklaci. EPS lze opakovaně mechanicky drtit a znovu použít ve stavebních směsích, izolačních výrobcích nebo jako plnivo. Lze jej také chemicky recyklovat zpět na styren, ze kterého se vyrábí nový polystyren.

Čtěte také: Více o chemii polystyrenu

tags: #chemicka #struktura #polystyrenu #informace

Oblíbené příspěvky:

• Řešení pro kabely a OSB desky
• Vše o strukturálních fasádách
• Vše o revizních kusech pro kanalizaci KG PVC-U
• Tradiční vápenné omítky
• Historie a péče o vinylové desky