جدول المحتويات
أصل البوليسترين
البوليسترين، المعروف أيضًا باسم البوليسترين، هو بوليمر يستخدم على نطاق واسع. بوليمر ينتج عن بلمرة الستايرين.
وهو مادة شفافة وصلبة وهشة تأتي في أشكال مختلفة مثل البوليسترين الممدد (EPS) والبوليسترين المبثوق (XPS). يُستخدم البوليسترين على نطاق واسع في التعبئة والتغليف والعزل والحاويات وغيرها من المنتجات اليومية.
وهو مقاوم للماء وخامل كيميائياً ومقاوم للأحماض والقواعد، ولكنه حساس للمذيبات العضوية. بدأ الإنتاج التجاري للبوليسترين في ثلاثينيات القرن الماضي ويتم تصنيعه ومعالجته في جميع أنحاء العالم.
EPS، وهو شكل من أشكال البوليسترين، غالبًا ما يستخدم في التعبئة والتغليف والعزل والبناء.
بلورة PS
يوجد البوليسترين في شكلين رئيسيين: البوليسترين اللاكتيكي والبوليسترين المتلازمي.
البوليسترين اللاأكتيكي غير متبلور، مما يعني أنه ليس له بنية منتظمة ومرتبة وبالتالي ليس له بلورة. التبلور التبلور.
من ناحية أخرى، يتميز البوليسترين متعدد التكتيكات ببنية منتظمة ومرتبة للغاية، حيث تقع مجموعات الفينيل بالتناوب على العمود الفقري الكربوني الخطي. يسمح هذا الانتظام للجزيئات بالتجمع بسهولة في بلورات، مما يؤدي إلى تكوين بنية بلورية.
يؤدي تبلور البوليسترين المخلوط إلى ارتفاع درجة حرارة الانصهار. درجة حرارة انصهار أعلى وصلابة أكبر مقارنةً بالبوليسترين الأتاكتيكي.
ومع ذلك، من المهم أن نلاحظ أنه لا يوجد بوليمر متبلور بالكامل، حيث أن البوليمر المتبلور بالكامل سيكون هشًا للغاية لاستخدامه كبلاستيك. إن وجود مناطق غير متبلورة في البوليمرات، بما في ذلك البوليسترين، يمنحها صلابة تسمح للبوليمر بالانحناء دون أن ينكسر ويمتص الطاقة.
درجة انصهار البولي سيترول
البوليسترين هو بلاستيك حراري يكون عادةً في حالة صلبة في درجة حرارة الغرفة ولكنه يذوب عند تسخينه ليتم تشكيله أو بثقه.
تختلف درجة انصهار البوليسترين باختلاف شكله وبنيته. وتبلغ
لا ينصهر البوليسترين غير المتبلور، الذي لا يحتوي على بنية منتظمة، عند درجة حرارة محددة، ولكنه يلين تدريجيًا بدءًا من 100 درجة مئوية تقريبًا، وهي ما تُعرف بدرجة حرارة الانتقال الزجاجي. وترتبط هذه الاختلافات في درجة حرارة الانصهار بالترتيب الجزيئي وتبلور البوليسترين.
يكون البوليسترين الصلب النقي عديم اللون وقاسٍ وله مرونة محدودة. يمكن صبه في قوالب ذات تفاصيل دقيقة ويمكن صنعه شفافاً أو بألوان مختلفة. وهو اقتصادي ويستخدم في صناعة مجموعات النماذج البلاستيكية وإطارات لوحات الأرقام وأدوات المائدة البلاستيكية وعلب الأقراص المدمجة “الجواهر” وصناعة النماذج، كما يستخدم كمادة بديلة للتسجيلات والعديد من الأشياء الأخرى التي تتطلب بلاستيكاً اقتصادياً صلباً إلى حد ما.
يمكن أن يكون البوليسترين في شكل صلب أو رغوي. والبوليستيرين العام شفاف وصلب وهش. وهو راتينج غير مكلف لكل وحدة وزن وله نقطة انصهار منخفضة نسبيًا. وهو واحد من أكثر أنواع البلاستيك استخداماً ويبلغ إنتاجه عدة ملايين من الأطنان سنوياً.
الثبات الحراري ل PS
يعتمد الثبات الحراري للبوليسترين على بنيته وتركيبته. فالبوليسترين النقي غير مستقر في درجات الحرارة العالية ويميل إلى التحلل الحراري.
ومع ذلك، يمكن تحسين الثبات الحراري بإضافة مثبتات. ويكون البوليسترين متساوي التوجه، الذي له بنية منتظمة، أكثر ثباتًا حراريًا بشكل عام من البوليسترين غير المتبلور.
يمكن قياس الاستقرار الحراري للبوليسترين باستخدام طرق مختلفة، بما في ذلك رقاقة DSC (DSC) أو بواسطة تحليل قياس الثبات الحراري (TGA) باستخدام STA L82.
تقيس طريقة DSC كمية الحرارة التي تمتصها أو تطلقها المادة أثناء ارتفاع درجة الحرارة المتحكم فيها وبالتالي تتيح تحديد نقاط الانصهار والليونة وكذلك دراسة التحولات الطورية والتفاعلات. أما طريقة TGA فتقيس التغير في وزن المادة كدالة لدرجة الحرارة ويمكن استخدامها لتحديد الثبات الحراري ودرجات حرارة تحلل المواد.
درجة حرارة التحول الزجاجي للبوليسترين
درجة حرارة الانتقال الزجاجي درجة حرارة الانتقال الزجاجي (Tg) للبوليسترين عادةً حوالي 100 درجة مئوية. وتمثل درجة الحرارة هذه انتقال البوليمر غير المتبلور من الحالة الزجاجية الصلبة إلى الحالة المطاطية اللينة.
يمكن قياس Tg باستخدام رقاقة DSC، التي تقيس كمية الحرارة التي تمتصها المادة أو تطلقها أثناء ارتفاع درجة الحرارة المتحكم فيه، مما يسمح بتحديد نقاط الانصهار والتليين والتحقيق في التحولات الطورية والتفاعلات.
تُعد درجة حرارة التحول الزجاجي معلمة مهمة تؤثر على الخواص الميكانيكية وقابلية معالجة البوليسترين. ويصبح البوليسترين فوق درجة حرارة التحول الزجاجي أكثر من درجة حرارة التحول الز جاجي طرياً وقابلاً للطرق، مما يجعله مناسباً لتقنيات المعالجة مثل القولبة بالحقن، بينما يكون البوليسترين تحت درجة حرارة التحول الزجاجي صلباً وهشاً.
إنتاج أجزاء البوليسترين عن طريق القولبة بالحقن
إن إنتاج أجزاء البوليسترين عن طريق القولبة بالحقن هي عملية شائعة يتم فيها حقن البوليسترين المنصهر في قالب للحصول على الشكل المطلوب. تتطلب هذه العملية ماكينات وقوالب حقن خاصة، والتي عادةً ما تكون مصنوعة من الصلب أو الألومنيوم.
البوليسترين مناسب تمامًا للقولبة بالحقن حيث إنه يتمتع بقابلية جيدة للتدفق والقولبة. يمكن تحسين قوة المادة وقابليتها للقولبة باستخدام DIL L75 أو TMA يمكن قياسها. جهاز DIL L75 هو مقياس التمدد الذي يقيس التغير في طول المادة كدالة لدرجة الحرارة، وبالتالي يسمح باستخلاص استنتاجات حول التمدد والانكماش الحراري للمادة.
يقيس التحليل الميكانيكي الحراري (التحليل الميكانيكي الحراري) التغير في طول المادة اعتمادًا على درجة الحرارة والقوة المبذولة على المادة، وبالتالي يتيح تحديد درجات حرارة الانتقال الزجاجي ودرجات حرارة التليين وكذلك التحقيق في التغيرات في الشكل والضغوط في المادة.
أنواع مختلفة من PS
البوليسترين هو بوليمر متعدد الاستخدامات يستخدم في أشكال وتطبيقات مختلفة.
تشمل الأنواع المختلفة من البوليسترين ما يلي
بوليسترين صلب:
- شفافة وصلبة وهشة وقوية إلى حد ما في حالتها غير المعدلة. يُستخدم لإنتاج مجموعات النماذج البلاستيكية وإطارات لوحات السيارات وأدوات المائدة البلاستيكية وأغلفة الأقراص المدمجة.
البوليسترين الموسع (EPS):
- يستخدم كعزل رغوي في صناعة البناء والتشييد. ويستخدم أيضاً في شكل حبيبات لإنتاج خرسانة البوليسترين التي تستخدم كمادة بناء في صناعة البناء.
فيلم بوليسترين:
- تُستخدم في إنتاج الأفلام وهي شفافة ومتينة وقابلة للطباعة.
الاستخدام: حبيبات PS
GERÄT | CHIP-DSC 1 (Chip-DSC L66 Basic) |
|---|---|
| Heizrate | 50 K/Minute |
| Probenmasse | ca. 15 mg |
| Probenschale | Offene Aluminiumpfannen |
| Gas | Statische Luft |
التأثير البيئي للبوليسترين
للبوليسترين، ولا سيما البوليسترين الممدد (EPS)، تأثير كبير على البيئة. يتطلب إنتاج البوليسترين استخدام النفط الخام، مما يؤدي إلى تأثير كبير على المناخ والبيئة.
بعد الاستخدام، يعد البوليسترين مساهماً رئيسياً في النفايات البرية والبحرية. وهو عنصر شائع في النفايات الساحلية ويمكن أن يلوث البيئة لفترة طويلة لأنه يتحلل ببطء شديد.
كما يمكن للبوليستيرين أن يرشح مواد كيميائية في مواقع طمر النفايات، مما يؤدي إلى مزيد من المشاكل البيئية. وعلاوة على ذلك، فإن البوليسترين يشكل خطراً على صحة الإنسان والحيوان لأنه يتكسر إلى قطع صغيرة يمكن أن تبتلعها الحيوانات كغذاء.
بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يتسبب الستايرين، وهو أحد المكونات الرئيسية للبوليسترين، في تلف الكبد وتلف الأنسجة العصبية. وبسبب هذه الآثار البيئية، فإن استخدام البوليسترين مقيد أو محظور بالفعل في بعض المناطق.
