رزین پلی استایرن

رزین پلی استایرن (PS) – (PolyStyrene) یک پلیمر مصنوعی است. که از مونومرهای هیدروکربن آروماتیک استایرن ساخته شده است.

پلی استایرن می تواند جامد یا فوم باشد. پلی استایرن همه منظوره شفاف، سخت و شکننده است.

این یک رزین ارزان قیمت در واحد وزن است. سد ضعیفی در برابر هوا و بخار آب است و نقطه ذوب نسبتاً کمی دارد. پلی استایرن یکی از پرمصرف ترین پلاستیک هاست که مقیاس تولید آن چندین میلیون تن در سال است. پلی استایرن به طور طبیعی شفاف است. اما می توان آن را با رنگ ها رنگ کرد.

موارد استفاده شامل بسته بندی محافظ (مانند بسته بندی بادام زمینی و در جواهرات مورد استفاده برای نگهداری دیسک های نوری مانند سی دی و گاهی اوقات دی وی دی)، ظروف، درب، بطری، سینی، لیوان، کارد و چنگال یکبار مصرف.

در ساخت مدل ها، و به عنوان یک ماده جایگزین برای رکوردهای گرامافون.

پلی استایرن به عنوان یک پلیمر ترموپلاستیک در دمای اتاق در حالت جامد (شیشه ای) قرار دارد. اما اگر بالای 100 درجه سانتی گراد یعنی دمای انتقال شیشه ای آن گرم شود، جریان دارد.

با سرد شدن دوباره سفت می شود. این رفتار دمایی برای اکستروژن (مانند فوم استایروفوم) و همچنین برای قالب‌گیری و شکل‌دهی خلاء مورد استفاده قرار می‌گیرد، زیرا می‌توان آن را در قالب‌هایی با جزئیات ظریف ریخت. رفتار دما را می توان با فتو متقاطع کنترل کرد.

طبق استانداردهای ASTM، پلی استایرن به عنوان زیست تخریب پذیر در نظر گرفته نمی شود. در محیط بیرون، به ویژه در امتداد سواحل و آبراه‌ها، به‌ویژه در شکل کف آن، و در اقیانوس آرام، به‌عنوان شکلی از زباله در حال انباشته شدن است.

تاریخچه پلی استایرن

پلی استایرن در سال 1839 توسط ادوارد سیمون، داروساز از برلین کشف شد.او از storax، رزین درخت شیرین شرقی Liquidambar orientalis، ماده روغنی را تقطیر کرد. که نام آن را استایرول گذاشت. که امروزه به آن استایرن می‌گویند.

چند روز بعد، سایمون متوجه شد. که به ژله ای ضخیم تبدیل شده است. که اکنون به عنوان یک پلیمر شناخته می شود. که او آن را اکسید استایرول (“Styroloxyd”) نامید. زیرا تصور می کرد که از اکسیداسیون ناشی شده است. (استایرن اکسید یک ترکیب متمایز است).

در سال 1845 جان بادل بلیت شیمیدان متولد جامائیکایی و آگوست ویلهلم فون هافمن شیمیدان آلمانی نشان دادند. که همان تغییر شکل استایرول در غیاب اکسیژن صورت گرفت. آنها این محصول را “متا استایرول” نامیدند.

تجزیه و تحلیل نشان داد که از نظر شیمیایی با استیرولوکسید سیمون یکسان است. در سال 1866 مارسلین برتلو به درستی تشکیل متا استایرول/استایرولوکسید از استایرول را به عنوان یک فرآیند پلیمریزاسیون شناسایی کرد.

حدود 80 سال بعد متوجه شد که حرارت دادن استایرول یک واکنش زنجیره‌ای را آغاز می‌کند. که در آن ماکرومولکول‌ها تولید می‌شود، به دنبال تز شیمی‌دان آلی آلمانی هرمان استودینگر (1881-1965).

این در نهایت منجر به دریافت نام فعلی خود، پلی استایرن، ماده شد.

شرکت I. G. Farben تولید پلی استایرن را در لودویگشافن در حدود سال 1931 آغاز کرد. به این امید که جایگزین مناسبی برای دایکاست روی در بسیاری از کاربردها باشد.

موفقیت زمانی به دست آمد که آنها یک مخزن راکتوری ساختند که پلی استایرن را از طریق یک لوله گرم شده و برش اکسترود می کرد و پلی استایرن را به شکل گلوله تولید می کرد.

اوتیس ری مک اینتایر (1918-1996)، مهندس شیمی داو کیمیکال، فرآیندی را که برای اولین بار توسط مخترع سوئدی کارل مانترز ثبت شده بود، دوباره کشف کرد.

به گفته موسسه تاریخ علم، “دو حقوق روش مانترز را خرید و شروع به تولید ماده ای سبک وزن، مقاوم در برابر آب و شناور کرد که برای ساخت اسکله ها و کشتی های آبی و عایق کاری منازل، ادارات و سوله های مرغ بسیار مناسب به نظر می رسید.” در سال 1944، استایروفوم به ثبت رسید.

ساختار پلی استایرن

از نظر شیمیایی، پلی استایرن یک هیدروکربن با زنجیره بلند است. که در آن مراکز کربن متناوب به گروه های فنیل (مشتق شده از بنزن) متصل می شوند.
خواص این ماده توسط جاذبه های کوتاه برد واندروالس بین زنجیره های پلیمری تعیین می شود.

از آنجایی که مولکول ها از هزاران اتم تشکیل شده اند. نیروی جاذبه تجمعی بین مولکول ها زیاد است. هنگامی که حرارت داده می شود. (یا به دلیل ترکیبی از ویژگی های ویسکوالاستیک و عایق حرارتی با سرعت زیادی تغییر شکل می دهند)، زنجیره ها می توانند درجه بالاتری از تایید را به خود بگیرند و از کنار یکدیگر بگذرند.

این ضعف بین مولکولی (در مقابل استحکام درون مولکولی بالا به دلیل ستون فقرات هیدروکربنی) باعث انعطاف پذیری و کشش می شود. توانایی سیستم برای تغییر شکل سریع بالاتر از دمای انتقال شیشه‌ای خود به پلی استایرن (و به طور کلی پلیمرهای ترموپلاستیک) اجازه می‌دهد تا به راحتی نرم شوند و بر اثر حرارت قالب‌گیری شوند.

پلی استایرن اکسترود شده تقریباً به اندازه یک آلومینیوم بدون آلیاژ استحکام دارد. اما بسیار انعطاف پذیرتر و چگالی کمتری دارد (1.05 گرم در سانتی متر مکعب برای پلی استایرن در مقابل 2.70 گرم در سانتی متر مکعب برای آلومینیوم).

تولید

پلی استایرن یک پلیمر افزودنی است. که هنگام پلیمریزه شدن مونومرهای استایرن (به هم پیوستگی) ایجاد می شود. در پلیمریزاسیون، پیوند کربن- کربن π گروه وینیل شکسته می شود. و یک پیوند σ کربن-کربن جدید تشکیل می شود که به کربن مونومر استایرن دیگر به زنجیره متصل می شود.

از آنجایی که تنها یک نوع مونومر در تهیه آن استفاده می شود. آن هم پلیمر است. پیوند σ تازه تشکیل شده قوی تر از پیوند π است که شکسته شده است.

بنابراین پلی استایرن زدایی دشوار است. حدود چند هزار مونومر معمولاً شامل زنجیره ای از پلی استایرن هستند که جرم مولی 100000-400000 گرم در مول را ایجاد می کنند.