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Poliestireno (PS): un examen detallado


Tabla de contenidos:

    1. Origen del Poliestireno (PS)
    2. Cristalinidad del PS
    3. Punto de Fusión del Poliestireno
    4. Estabilidad Térmica del PS
    5. Temperatura de Transición Vítrea del Poliestireno
    6. Producción de Piezas de Poliestireno por Moldeo por Inyección
    7. Diferentes Tipos de PS
    8. Aplicación: Gránulos de PS
    9. Impactos Ambientales del Poliestireno

El origen del poliestireno

Poliestireno, también conocido como poliestireno, es un polímero ampliamente utilizado fabricado mediante la polimerización del estireno.

Es un material transparente, duro y quebradizo que se presenta en diversas formas, como el poliestireno expandido (EPS) y el poliestireno extruido (XPS). El poliestireno se utiliza comúnmente en envases, aislantes, envases y otros productos de consumo.

Es impermeable al agua, químicamente inerte y resistente a ácidos y bases, pero sensible a los solventes orgánicos. La producción comercial de poliestireno comenzó en la década de 1930, y se fabrica y procesa en todo el mundo.

El EPS, una forma de poliestireno, se utiliza frecuentemente en envases, aislamiento y construcción.

Aislamiento térmico de poliestireno

La cristalinidad del PS

El poliestireno existe en dos formas principales: el poliestireno atáctico y el poliestireno sindiotáctico.

El poliestireno atáctico es amorfo, lo que significa que no tiene una estructura regular u ordenada y, por lo tanto, no tiene cristalinidad.

Por otro lado, el poliestireno sindiotáctico tiene una estructura muy regular y ordenada, con grupos fenilo alternando en la cadena de carbono lineal. Esta regularidad permite que las moléculas se apilen fácilmente en cristales, lo que lleva a la formación de una estructura cristalina.

La cristalinidad del poliestireno sindiotáctico se traduce en una temperatura de fusión más alta y una mayor rigidez en comparación con el poliestireno atáctico.

Sin embargo, es importante tener en cuenta que ningún polímero es completamente cristalino, ya que un polímero completamente cristalino sería demasiado quebradizo para usarse como plástico. La presencia de regiones amorfas en los polímeros, incluido el poliestireno, les confiere resistencia, lo que permite que el polímero se doble sin romperse y absorba energía.

El punto de fusión del poliestireno

El poliestireno es un plástico termoplástico que generalmente es sólido a temperatura ambiente, pero se derrite cuando se calienta para ser moldeado o extruido.

El punto de fusión del poliestireno varía según su forma y estructura. El poliestireno isotáctico, que tiene una estructura regular, tiene un punto de fusión de alrededor de 240 °C, mientras que el poliestireno sindiotáctico, que también tiene una estructura regular, tiene un punto de fusión ligeramente más alto, alrededor de 270 °C. Este punto de fusión se puede medir utilizando un calorímetro de barrido diferencial (DSC), que permite una determinación precisa de la temperatura de fusión y otras propiedades térmicas de los materiales.

El poliestireno amorfo, que no tiene una estructura regular, no se funde a una temperatura específica, sino que se ablanda gradualmente a alrededor de 100 °C, lo que se conoce como temperatura de transición vítrea. Estas diferencias en el punto de fusión están relacionadas con la disposición molecular y la cristalinidad del poliestireno.

El poliestireno sólido puro es incoloro, duro y tiene flexibilidad limitada. Puede moldearse en moldes con detalles finos y fabricarse transparente o en diferentes colores. Es económico y se utiliza para la fabricación de maquetas de plástico, marcos de placas de matrícula, cubiertos de plástico, estuches de CD “Jewel”, modelos a escala, materiales alternativos para discos de vinilo y muchos otros objetos que requieren un plástico bastante rígido y económico.

El poliestireno puede estar en forma sólida o expandida. El poliestireno estándar es transparente, duro y quebradizo. Es una resina económica por unidad de peso y tiene un punto de fusión relativamente bajo. Es uno de los plásticos más comúnmente utilizados, con una producción de varios millones de toneladas al año.

Funda de poliestireno para CD

Estabilidad térmica del PS

La estabilidad térmica del poliestireno depende de su estructura y composición. El poliestireno puro no es estable a altas temperaturas y tiende a descomponerse térmicamente.

Sin embargo, la estabilidad térmica puede mejorarse mediante la adición de estabilizantes. El poliestireno isotáctico, que tiene una estructura regular, suele ser más estable térmicamente que el poliestireno amorfo.

La estabilidad térmica del poliestireno se puede medir mediante diferentes métodos, incluyendo el uso de un calorímetro diferencial de barrido (DSC) o a través de un análisis termogravimétrico (TGA) utilizando un STA PT 1000.

El método DSC mide la cantidad de calor que un material absorbe o libera durante un aumento controlado de la temperatura, lo que permite determinar los puntos de fusión y ablandamiento, así como estudiar las transiciones de fase y las reacciones. El método TGA mide el cambio de peso de un material en función de la temperatura y se puede utilizar para determinar la estabilidad térmica y las temperaturas de descomposición de los materiales.

Envases alimentarios de poliestireno

La temperatura de transición vítrea del poliestireno

La temperatura de transición vítrea (Tg) del poliestireno suele estar alrededor de los 100 °C. Esta temperatura marca la transición del polímero amorfo de un estado duro y vítreo a un estado blando y caucho.

La Tg se puede medir utilizando un Calorímetro Diferencial de Barrido (DSC), que mide la cantidad de calor absorbida o liberada por un material durante un aumento controlado de la temperatura, permitiendo así determinar los puntos de fusión y ablandamiento, así como estudiar las transiciones de fase y las reacciones.

La temperatura de transición vítrea es un parámetro importante que influye en las propiedades mecánicas y en la transformabilidad del poliestireno. Por encima de la Tg, el poliestireno se vuelve blando y maleable, lo que lo hace adecuado para técnicas de procesamiento como la inyección de moldes, mientras que por debajo de la Tg, se vuelve duro y quebradizo.

Vaso de poliestireno para llevar

Fabricación de piezas de poliestireno mediante moldeo por inyección

La fabricación de piezas de poliestireno mediante inyección de plástico es un proceso común en el cual el poliestireno fundido se inyecta en un molde para obtener la forma deseada. Este proceso requiere máquinas de inyección de plástico especiales y moldes generalmente fabricados en acero o aluminio.

El poliestireno es adecuado para la inyección de plástico porque tiene una buena fluidez y maleabilidad. La resistencia y maleabilidad del material se pueden medir utilizando un DIL L75 o mediante un análisis termomecánico (TMA). El DIL L75 es un dilatómetro que mide la variación de longitud de un material en función de la temperatura, lo que permite deducir la expansión y contracción térmica del material.

Un análisis termomecánico (TMA) mide la variación de longitud de un material en función de la temperatura y la fuerza aplicada al material, lo que permite determinar las temperaturas de transición vítreas y de ablandamiento, así como estudiar los cambios de forma y las tensiones en el material.

Moldes de inyección de poliestireno

Diferentes tipos de PS

El poliestireno es un polímero versátil que se utiliza en diversas formas y aplicaciones. Los diferentes tipos de poliestireno incluyen

  • Polystyrène solide : Il est transparent, dur, cassant et modérément résistant dans son état non modifié. Il est utilisé dans la fabrication de maquettes en plastique, de porte-plaques d’immatriculation, de couverts en plastique, et de boîtiers de CD.

Soporte de matrícula de poliestireno

Placas de poliestireno

  • Polystyrène expansé (EPS) : Il est utilisé comme isolant en mousse dans la construction. Il est également utilisé sous forme de granulés pour la fabrication de béton polystyrène, utilisé dans l’industrie de la construction comme matériau de construction.
  • Film en polystyrène : Utilisé dans la production cinématographique, il est transparent, durable et peut être imprimé.

Tiras de película de poliestireno

Aplicación: gránulos de PS

Dispositivo Chip-DSC 1
Velocidad de calentamiento 50 K/minuto
Masa de la muestra acerca de 15 mg
Bandeja de muestras Estufas abiertas de aluminio
Gas Aire estático

El impacto medioambiental del poliestireno

El poliestireno, en particular el poliestireno expandido (EPS), tiene impactos ambientales significativos. La producción de poliestireno requiere el uso de petróleo, lo que tiene un impacto climático y ambiental importante.

Después de su uso, el poliestireno contribuye como un componente importante a los desechos terrestres y marinos. Es comúnmente encontrado en los desechos costeros y puede contaminar el medio ambiente durante largos períodos de tiempo debido a su lenta descomposición.

Además, el poliestireno puede liberar productos químicos en los vertederos, lo que causa otros problemas ambientales. Además, el poliestireno representa un peligro para la salud humana y animal ya que se fragmenta en pequeñas partículas que pueden ser ingeridas por los animales.

Además, el estireno, un componente importante del poliestireno, puede causar daños al hígado y al tejido nervioso. Debido a estos impactos ambientales, el uso del poliestireno ya está limitado o prohibido en algunas regiones.

Impacto medioambiental del poliestireno