هر آنچه باید درباره پلی استایرن بدانید

پلی استایرن (PS) چیست؟

پلی استایرن با یک پلیمر مصنوعی است که از مونومر استایرن ساخته شده است. در فرایند پلیمریزاسیون استایرن ساخته می شود. استایرن نوعی ماده بلوک ساختمانی است که برای تولید انواع محصولات پلاستیکی استفاده می شود. همچنین به طور طبیعی (توت فرنگی ، دارچین ، قهوه و آبجو) یافت می شود.

این پلیمر پلاستیکی یک ترموپلاستیک شفاف طبیعی است. که به دو شکل جامد و همچنین یک ماده فوم سفت و سخت در دسترس است. مواد PS استفاده شده از نظر خاصیت شفاف ، سخت و شکننده است.

معمولاً از این پلاستیک برای تولید انواع محصولات بخش نهایی استفاده می شود. فرم جامد پلاستیک به طور گسترده ای برای تولید محصولاتی که به وضوح نیاز دارند استفاده می شود. این محصولات اغلب با ترکیبی از مواد رنگی ، مواد افزودنی و سایر اشکال پلاستیک برای تولید کالاهایی مانند لوازم الکترونیکی، قطعات خودرو، گلدان های باغبانی ، تجهیزات و غیره استفاده می شوند.

PS از مواد کف ساخته شده است و به آن پلی استایرن منبسط شده (EPS) یا پلی استایرن اکسترود شده (XPS) گفته می شود. که به دلیل خاصیت عایق بندی و بالشتگی معروف است.

فرم جامد این ماده معمولاً برای کاربردهای وسایل پزشکی (لوله های آزمایشگاهی ، ظروف پتری و غیره) یا برای موارد روز مانند آشکارسازهای دود ، سی دی ها ، ظروف غذا ، فنجان های قهوه و غیره استفاده می شود. فرم کف پلیمر معمولاً به عنوان یک ماده بسته بندی برای انواع محصولات استفاده می شود.

پلی استایرن در ابتدا توسط ادوارد سیمون ، یک دکان دار برلینی کشف شد. از استوراکس ، رزین درخت صمغ شیرین ترکی Liquidambar نوعی ماده روغنی را به نام استیرول مقطر می کند. پس از چند روز کشف ، سایمون دریافت که استایرول تولید شده از مونومر به دلیل اکسیداسیون به فرم ژله ای غلیظ شده است که وی آن را “Styroloxyd” نامید.

در سال 1845 شیمیدان جان بلیت و یک شیمی دان آلمانی دیگر آگوست ویلهلم فون هوفمن نمایانگر همان تغییر شکل استیرول در غیاب اکسیژن بودند. این ماده به عنوان “متاستیرول” نامیده شد. بعداً ، تجزیه و تحلیل نشان داد که خصوصیات شیمیایی هر دو ماده تولید شده یکسان است.

بعلاوه در سال 1866 مارسلین برتهلوت به درستی تشکیل متاتیرول / ناهار خوری از استیرول را با فرآیند پلیمریزاسیون تجزیه و تحلیل کرد.

پس از 80 سال فاصله زمانی ، بر اساس تز شیمی دان ارگانیک آلمانی “Hermann Staudinger (1881-1965)” ، مشخص شد که گرم شدن استیرول منجر به یک واکنش زنجیره ای می شود. که چندین ماکرومولکول به نام پلاستیک PS تولید می کند.

این یک نوع پلاستیک همه کاره برای ساخت انواع محصولات پلاستیکی قسمت انتهایی استفاده می شود. پلیمر PS نوعی ماده شفاف ، آمورف و غیر قطبی است که به راحتی قابل پردازش و تبدیل به تعداد زیادی کالای نیمه تمام مانند کف ، فیلم و ورق است. از نظر حجم ، به دلیل خصوصیاتی که دارد یکی از بزرگترین پلاستیک های مورد استفاده است:

• از مقاومت بالایی در برابر ضربه و حرارت برخوردار است.
• این پلیمرها عایق الکتریکی خوبی با وضوح نوری عالی هستند.
• PS مقاومت شیمیایی زیادی در برابر اسیدها و بازهای رقیق دارد.
• این یک مایع چسبناک بالاتر از دمای شیشه آن است که امکان ساخت آسان تعداد زیادی کالای نهایی را فراهم می کند.
• آنها به راحتی قابل انبساط هستند و جریان خوبی را امکان پذیر می کنند.
• این مواد از نظر ماهیت به شدت ضد شعله هستند.

خصوصیات فیزیکی پلی استایرن عبارتند از:

فرمول شیمیایی: PS (C8H8) n

تراکم: 0.96–1.04 گرم در سانتی متر مکعب

نقطه ذوب: تقریبا 240 درجه سانتیگراد (464 درجه فارنهایت ؛ 513 کیلوگرم) برای PS ایزوتاکتیک

حلالیت: محلول در آب – محلول در استون

هدایت حرارتی : 0.033 W / (M · K) (کف ، ρ 0.05 گرم / سانتی متر مکعب)

ضریب شکست: 1.6

ثابت دی الکتریک: 2.6 (1 کیلوهرتز – 1 گیگاهرتز)

گرچه پلی استایرن پرکاربردترین ترموپلاستیک است و همچنین برای سایر کاربردها نسبت به سایر رقبا ترجیح داده می شود ، اما همچنان محدودیت های خاصی در استفاده دارد که عبارتند از:

• قابل اشتعال است اما گریدهای عقب مانده نیز موجود است.
• مقاومت کم در برابر حلال دارند و ممکن است توسط بسیاری از مواد شیمیایی مورد حمله قرار گیرند.
• همو پلیمرها ماهیتی شکننده دارند.
• در معرض استرس و ترک خوردگی محیطی است.
• پایداری حرارتی ضعیفی دارند.

پلاستیک های PS معمولاً در مراکز بازیافت در قسمت حاشیه پذیرفته نمی شود. از مراکز و تکنیک های مختلف برای بازیافت PS استفاده می شود. در بعضی از کشورها مانند آلمان قانونی وجود دارد که تولیدکنندگان را ملزم می کند مسئولیت بازیافت یا دفع مواد بسته بندی PS را که به فروش می رسانند کاملاً بر عهده بگیرند.

بازیافت این محصولات پلاستیکی به سرمایه گذاری بالایی برای راه اندازی دستگاه های فشرده سازی و لجستیکی برای انجام فرآیند نیاز دارد. فرم بازیافت شده با مواد PS تولید شده جدید برای تولید ورق و فوم PS استفاده می شود.

ضایعات PS قابل بازیافت به صورت جداگانه می تواند برای تولید محصولاتی مانند لباس ، آویز ، نیمکت پارک ، گلدان های گل ، اسباب بازی ها ، حاکمان ، بدن منگنه ، ظروف نهال ، قاب عکس و قالب های معماری از غیره استفاده شود

روند قیمت گذاری پلی استایرن

تولید پلی استایرن

از طریق فرآیند پلیمریزاسیون مانند سایر پلیمرهای پلاستیکی تولید می شود. این پلیمر زمانی حاصل می شود که مونومرهای استایرن هنگام پلیمریزاسیون با یکدیگر ارتباط برقرار کنند.

در این فرآیند ، پیوند کربن IT از گروه وینیل تجزیه می شود. و یک پیوند کربن جدید ایجاد می کند ، و بیشتر به کربن مونومر استایرن دیگر در زنجیره متصل می شود. پیوند تازه تشکیل شده بسیار قوی تر از پیوند اخیر است به همین دلیل سخت شدن پلیمری شدن پلیمر مشکل می شود.

در درجه اول پلی استایرن به دو شکل مختلف تولید می شود:

پلی استایرن آتاکتیک

پلی استایرن آتاکتیک از لحاظ تجاری شکل مهمی از PS تولید شده است. برای تولید PS atactic، گروه های فنیل به طور تصادفی در هر دو طرف زنجیره پلیمر توزیع می شوند. این موقعیت یابی تصادفی از تراز شدن زنجیره ها جلوگیری می کند. و میزان منظم کافی را برای دستیابی به تبلور مطلوب فراهم می کند. این پلیمر پلاستیکی دارای دمای انتقال شیشه ای 90 درجه سانتی گراد است. و فرآیند پلیمریزاسیون به شدت توسط رادیکال های آزاد آغاز می شود.

پلی استایرن سینوتیک تاکتیک

برای تولید PS سیندیوتاکتیک از فرآیند “پلیمریزاسیون زیگلر-ناتا” استفاده می شود. در این فرآیند پلیمریزاسیون ، گروههای فنیل در دو طرف متناوب ستون فقرات هیدروکربنی قرار می گیرند. این یک فرم کاملاً بلوری از پلیمر PS است که با دمای انتقال 270 درجه سانتیگراد تولید می شود. این نوع PS در حال حاضر با استفاده از کاتالیزور متالوسن برای واکنش پلیمریزاسیون با نام تجاری XAREC توسط شرکت Idemitsu تولید می شوند.

در تولید پلیمر به طور کلی ، چهار فرآیند پلیمریزاسیون و سه روش کف سازی استفاده می شود. سه فرآیند مورد استفاده در ابتدا ، تعلیق جرم ، امولسیون و محلول پلیمریزاسیون هستند. کف دوم – کف بسته قالب EPS ، اکستروژن EPS و اکستروژن تزریق مستقیم GPPS است.

بازار جهانی پلی استایرن

ظرفیت جهانی PS در سال 2016 14.7 میلیون تن بوده است. چین پیشروترین کشورها با بالاترین ظرفیت تولید بود. آسیا منطقه پیشرو است که بیشترین سهم از ظرفیت تولید جهانی این پلیمر را به خود اختصاص داده است. این 55.1٪ از ظرفیت تولید را به خود اختصاص داده است.

منطقه آسیا بزرگترین بازار پلاستیک های PS است که بیش از نیمی از ظرفیت تولید جهانی را نیز عهده دار است. دومین منطقه بزرگ آمریکای شمالی است که 17 درصد و پس از آن اروپا با 16.3 درصد قرار دارد.

بازار PS تا سال 2020 بیش از 28 میلیارد دلار رشد کرده است. این بازار در سال 2016 حدود 24 میلیارد دلار بود و طبق تجزیه و تحلیل صنعت ، تا سال 2020 از 28 میلیارد دلار عبور شده است. بازار پلاستیک PS از چند سال گذشته به سرعت در حال رشد است. و همچنین انتظار می رود در سال های آینده نیز افزایش یابد.

PS یک پلاستیک همه کاره است که در بازارهای مختلف بخش انتهایی استفاده می شود. PS به طور گسترده ای برای تولید محصولات مصرفی روزمره مانند یخچال ، تهویه هوا ، تلویزیون ، کامپیوتر و ظروف یکبار مصرف (لیوان های کف دار ، بشقاب ها و کاسه ها) استفاده می شود.

عوامل محرک بازار پلی استایرن

مهمترین عوامل محرک بازار PS رشد جمعیت ، افزایش شهرنشینی و صنعتی شدن ، افزایش درآمد طبقه متوسط ​​است.

بخش بسته بندی و الکترونیک دو بخش عمده برجسته ای هستند که در سال های اخیر شاهد رشد تقاضا برای PS بوده اند. و همچنین پیش بینی می شود که به رشد بازار جهانی PS نیز دامن بزنند.

چشم انداز منطقه ای

چین بزرگترین بازار PS برای سال (2016-17) می باشد که سایر اقتصادهای در حال ظهور در مناطق آسیا و اقیانوسیه دنبال می شوند. حتی اگر کشورهای آسیا و اقیانوسیه بزرگترین مصرف کنندگان PS در سراسر جهان هستند. اما هنوز کشورهای دیگر مانند همچنین انتظار می رود آفریقا ، اروپا و آمریکای جنوبی در سالهای آینده تقاضا را افزایش دهند.

محدودیت ها

همچنین در دوره پیش بینی شده تحت محدودیت های خاصی مانند نوسان قیمت مواد اولیه (بنزن ، مونومر استایرن و غیره) قرار می گیرد. مشکلات دفع مربوط به این ماده و ارزش منفی قراضه آن نیز ممکن است رشد بازار را مختل کند.

تولید کنندگان برجسته

بهترین تولید کنندگان PS در بازار جهانی:

• BASF SE (آلمان)
• Styrosolution Group (آلمان)
• Videolar S / A
• (سائو پائولو)
• SABIC (عربستان سعودی)
• شرکت پلاستیک فرموسا (تایوان)

درجه های مختلف پلاستیک پلی استایرن

PS یکی از مهمترین و پرکاربردترین پلاستیک کالایی در بازار به حساب می آید. حجم تولید کوپلیمرهای PS و استایرن در جهان چندین میلیون تن در سال است.

این محصول با نام های تجاری مختلفی از جمله (Styrofoam، Styropor، Styron، Carinex، Styro-Flex، Cellofoam، Depron XPS، Fostarene، Styraclear، Lustrex1، SABIC PS و INEOS Styrenics) در سطح جهانی به فروش رسیده است.

به طور کلی ، این پلیمرها در سه درجه مختلف مهم موجود هستند:

GPPS 

GPPS همچنین به عنوان PS شفاف شناخته می شود. این شکل از پلاستیک کاملاً شفاف ، سفت و سخت است. و معمولاً PS کم هزینه ای است که از مونومر استایرن ساخته می شود. GPPS یک فرم جامد PS است. که به صورت گلوله های 5-5 میلی متر PS تولید می شود.

HIPS PS

PS دارای تأثیر زیاد معمولاً 5 تا 10٪ لاستیک (بوتادین) دارد. و برای تولید محصولاتی است که به مقاومت در برابر ضربه بیشتر نیاز دارند. HIPS PS معمولاً نوعی کوپلیمر پیوند است که PS را به عنوان بازوهای کناری دارد. فرآیند پیوند زمانی اتفاق می افتد که برخی رادیکال ها با پیوند دوگانه پلی بوتادین واکنش نشان دهند.

EPS  

این درجه از پلاستیک ها از گلوله های کوچک یا مهره های حاوی ماده دمنده (معمولاً پنتان) تشکیل شده است. EPS یا پلاستوفوم انبساطی عایق حرارتی با مقاومت در برابر ضربه بالا و پردازش آسان است.

کاربردهای پلاستیک پلی استایرن

این یک فرم ارزان و به راحتی در دسترس پلیمر است. این برای بسیاری از برنامه ها مانند الکترونیک ، پزشکی ، نوری ، قطعات خودرو و بسته بندی مواد مصرفی مورد استفاده قرار می گیرد. تعداد زیادی از کالاهای تولید شده با استفاده از PS توسط قالب تزریق از جمله ظروف غذاخوری ، فنجان ها ، موارد CD ، ظروف و روکش های آرایشی و غیره تشکیل می شود.

این ماده بیشتر برای تولید دو نوع محصول نیمه تمام – ورق PS و کف فوم استفاده می شود. این کالای نیمه تمام به طور گسترده ای برای تولید محصولات نهایی برای انواع مختلف بازار نهایی مورد استفاده قرار می گیرد.

1. ورق پلی استایرن

PS به طور گسترده ای برای تولید ورق های استایرن با مقاومت بالا استفاده می شود. که بیشتر برای تولید مدل ها ، نمونه های اولیه ، علائم ، نمایشگرها ، محفظه ها و موارد دیگر استفاده می شود. این ورق ها از مواد کم هزینه هستند. و برای مصارف عمومی استفاده می شوند. ورق های PS برای انواع محصولات به عنوان فرم دیگر ورق ها ترجیح داده می شوند:

• مقاوم در برابر آب در برابر چگالی بالا
• سبک وزن
• حساس به دما
• با دوام
• غیر سمی و بدون بو است
• خواص شکل گیری عالی
• دارای ابعاد پایدار و جذب آب کم
• حرارت و قابل بسته شدن به صورت الکترونیکی
• مقرون به صرفه

خواص فیزیکی ورق پلی استایرن شامل مورد زیر است:

دمای تشکیل: 325 درجه فارنهایت تا 350 درجه فارنهایت

حداکثر دما: 180 درجه فارنهایت

استاندارد: مطابق با استانداردهای FDA

رنگ: مات

اندازه استاندارد ورق های فروخته شده: 40 ″ x 72

2. فوم پلی استایرن

فوم PS شکل دیگری از کالای نیمه تمام پلیمر است که بیشتر برای تولید محصولات مصرفی بخش نهایی استفاده می شود. فوم های PS 95-98٪ هوا را تشکیل می دهند. آنها عایق های حرارتی خوبی هستند ، بنابراین به طور گسترده ای به عنوان مواد عایق ساختمان استفاده می شود.

خاصیت میرایی فوم PS آن را برای صنعت بسته بندی بسیار مناسب می کند. PS در صنعت بسته بندی در مقیاس بسیار گسترده ای استفاده می شود.

خواص مناسب و هزینه کم کف پلاستیک ثابت می کند که رقابت شدیدی برای سایر اشکال پلیمرهای مورد استفاده در صنعت بسته بندی است. فوم های PS همچنین در بخش ساخت و ساز برای ساخت بخشهای معماری بدون وزن مانند ستون های تزئینی مورد استفاده قرار گرفتند.

خصوصیات عمومی PS Foam شامل موارد زیر است:

• سبک و قابل حمل
• قابل بازیافت
• قابلیت لمینیت با رزین اپوکسی
• عایق حرارتی بالای
• ایده آل برای کارهای خارجی / داخلی
• مقاوم در برابر رطوبت و فشرده سازی
• قیمت پایین
• بسیار بادوام
• اشکال ، اندازه ها و مواد فشرده سازی مختلف

فوم های PS معمولاً به دو شکل مختلف تولید می شوند:

1. پلی استایرن منبسط شده (EPS)

EPS نوعی کف سفت و سخت و بسته است. از نظر ظاهری معمولاً سفید است و از دانه های PS که از قبل منبسط شده اند تولید می شود. EPS یکی از پرمصرف ترین فوم های PS در زندگی روزمره است. کف سفید معمولاً برای نوشیدنی های گرم ، در یخچال ، عایق بندی و بسته بندی و غیره استفاده می شود.

مواد EPS ارزان و سبک است (15-30 کیلوگرم در متر مکعب) با گذشت زمان خاصیت اساسی خود را از دست نمی دهد و برای حفظ تعادل محیط کاملاً بازیافت و مورد استفاده مجدد قرار می گیرد.

به دلیل خصوصیات فنی و فیزیکی مطلوبی مانند وزن کم ، استحکام و شکل پذیری ، پلاستوفوم اصفهان برای کاربردهای گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرد. این حتی برای تولید ورقهای قالب ریزی شده که برای عایق بندی ساختمان و مواد بسته بندی استفاده می شود ، مورد استفاده قرار می گیرد

2. پلی استایرن اکسترود شده (XPS)

XPS شکل دیگری از کف است که زبری سطح را بهبود می بخشد و سختی بیشتری را با کاهش رسانایی گرمایی ارائه می دهد. دامنه چگالی حدود 28-45 کیلوگرم در متر مکعب است ^.  تقریباً همان ترکیب شیمیایی EPS دارد که با فناوری دیگری تولید می شود. EPS در سه رنگ اصلی صورتی ، آبی و سبز و غیره وجود دارد که معمولاً برای ساخت پانل های نمایشی و در قسمت ساخت و ساز استفاده می شود.

مصارف عمومی پلی استایرن

مهمتری کاربرد پلی استایرن برای عایق بندی و ورق های یونولیتی می باشد. همچنین PS برای انواع صنایع کاربر نهایی برای تولید تعدادی کالا در اشکال مختلف کاربرد دارد. این ماده در صنایع مختلف از جمله:

لوازم خانگی – در تعدادی از وسایل خانگی مانند یخچال ، تهویه مطبوع ، اجاق گاز ، مایکروویو ، جاروبرقی و مخلوط کن و غیره استفاده می شود. این به صورت جامد یا فوم به طور گسترده ای برای تولید این لوازم خانگی استفاده می شود. زیرا بی اثر است (با مواد واکنش نشان نمی دهد ) ، مقرون به صرفه و با دوام.

خودرو – PS (جامد و فوم) در تولید بسیاری از قطعات خودرو از جمله دستگیره ها ، پانل های ابزار ، تزئینات ، پانل های درب جذب کننده انرژی و حتی کف مرطوب کننده صدا استفاده می شود.

الکترونیک – برای مسکن و همچنین در سایر قسمت های تلویزیون ، رایانه و انواع مختلف تجهیزات فناوری اطلاعات ، جایی که ترکیب فرم ، عملکرد و زیبایی مورد نیاز است ، استفاده می شود.

سرویس غذا – PS در مقایسه با رقبای خود سهم عمده ای در بخش بسته بندی دارد. این به طور گسترده ای در بسته بندی مواد غذایی استفاده می شود زیرا عایق بندی بهتری دارد ، غذا را برای مدت طولانی تازه نگه می دارد و مقرون به صرفه است.

عایق بندی – فوم سبک PS در تعدادی از کاربردها مانند دیوار ساختمان ، سقف ، یخچال ، فریزر و حتی در تأسیسات سردخانه صنعتی عایق حرارتی بسیار خوبی است. PS برای عایق بودن ترجیح داده می شود. زیرا بی اثر ، با دوام تر و مقاوم در برابر آسیب آب است.

پزشکی – به دلیل شفافیت و سهولت در استریل کردن ، PS برای طیف گسترده ای از مصارف پزشکی از جمله سینی های کشت بافت ، لوله های آزمایشگاهی ، ظروف پتری ، اجزای تشخیصی و سایر دستگاه های پزشکی مورد استفاده قرار می گیرد.

بسته بندی – این ماده در بخش قالب سازی و بسته بندی بسیار مورد استفاده و ترجیح است. به طور گسترده ای برای محافظت از محصولات مصرفی مانند موارد CD و DVD ، بادام زمینی بسته بندی فوم برای حمل کالا ، بسته بندی مواد مصرفی ، سینی های گوشت و مرغ و همچنین کارتن تخم مرغ و غیره استفاده می شود. آنها ماده مناسبی برای بسته بندی هستند که از کالاها در برابر آسیب و فساد محافظت می کند.