Споживні властивості виробів зі спіненого полістиролу. Сфера застосування

Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство освіти і науки України

Київський Національний університет будівництва і архітектури

Будівельно-технологічний факультет

Кафедра товарознавства і комерційної діяльності в будівництві

Індивідуальна робота

На тему: "Споживні властивості виробів зі спіненого полістиролу. Сфера застосування"

Виконав: Дешко Є.А.

Перевірив: Півень Н.М.

Київ-2016

Вступ

Ситуація, яка склалася нині з енергозбереженням у будівництві, переконливо свідчить про актуальність широкого впровадження енергозберігаючих технологій і застосування сучасних теплоізоляційних матеріалів. Статистика свідчить, що майже 95% вітчизняного житлового фонду збудовано за старими нормативами з енергозбереження або взагалі без теплоізоляції огороджувальних конструкцій. Незважаючи на зниження темпів введення в експлуатацію житла, прогнозований обсяг ринку теплоізоляційних матеріалів для нового будівництва становить 3,5 млн. куб. м, а для теплової санації - 1,5 млн. куб. м. Загальний потенціал ринку для теплової санації при незмінному споживанні теплоізоляційних матеріалів протягом 30-40 років досягає 60 млн. куб. м. Як бачимо, є значний простір для розвитку. Останнім часом все ширшого використання в Україні набуває теплоізоляція зі спіненого полістиролу, внаслідок чого зростає кількість компаній, які його виробляють. За даними Агентства індустріального маркетингу, частка пінополістиролу в загальному обсязі ринку теплоізоляційних матеріалів зросте на 10%, в той час як кам'яної та скловати - лише на 5% та 3%. Зазвичай використовується спінений полістирол - матеріал білого кольору, виготовлений методом термального спучення гранул пінопласту під дією газоутворювача. Розмір гранул пінопласту, які спікаються між собою, становить 5-15 мм. Вони неоднорідні за своєю структурою і мають мільярди тонкостінних мікроосередків, завдяки чому пінополістирольні блоки на 98% складаються з повітря. Фахівці наголошують, що пінополістирол є сучасним екологічно чистим матеріалом, що забезпечує не лише високу тепло- та звукоізоляцію, а й пожежобезпечність. Цей матеріал незамінний для утеплення підземних частин будівель, де застосування інших видів теплоізоляції є неприпустимим унаслідок капілярного підняття грунтових вод. Він характеризується високою вологостійкістю, є надійним і довговічним. Пінополістирольні блоки майже невагомі, а тому зручні при транспортуванні та монтажі. Гарантований термін їх експлуатації - не менше 50 років.

Що таке EPS?

Згідно з ДСТУ Б ЕN 13163:2012 спінений полістирол (Expandable Poly Styrene) - жорсткий теплоізоляційний матеріал виготовлений із спученого полістиролу, або цього сополімерів, що має закриту заповнену повітрям пористу структуру.

У світі використовуються такі стандартні абревіатури:

PS - polystyrene, полістирол (ПС)

GPPS - general purpose polystyrene (полістирол загального призначення, неударопрочний, блоковий, іноді званий "кристалічним", ПСЕ, ПСС або ПСМ маркування залежить від способу отримання)

MIPS - medium-impact polystyrene (середньої удароміцності)

HIPS - high-impact polystyrene (ударостійкий, УПС, ПСС)

EPS - expandable polystyrene (полістирол, що спінюється, ПСВ)

Абревіатура MIPS використовується порівняно рідко.

Сополімери стиролу:

ABS - Акрилонітрил-бутадієн-стирольний сополімер (АБС-пластик, АБС сополімер) теплоізоляційний полістирол енергозберігаючий

ACS - Акрилонітрил-хлоретілом-стіроловий сополімер (АГС сополімер)

AES, A / EPDM / S - Сополімер акрилонітрилу, СКЕПТ і стиролу (АЕС сополімер)

ASA - Сополімер акрилового ефіру, стиролу і акрилонітрилу (АСА-сополімер)

ASR - Ударостійкий сополімер стиролу (Advanced Styrene Resine))

MABS, M-ABS - Сополімер метилметакрилату, акрилонітрилу, бутадієну й стиролу, прозорий АБС

MBS - метилметакрилат бутадієн стірольний сополімер (МБС сополімер)

MS, SMMA - Сополімер метилметакрилату і стиролу (МС)

MSN - Сополімер метилметакрилату, стиролу і акрилонітрилу (МСН)

SAM - Сополімер стиролу і метилстиролом (САМ)

SAN, - AS - Сополімер стиролу і акрилонітрилу (САН, СН)

SMA, S / MA - Стирол малеїнової ангідридних сополімер.

Сополімери стиролу - термопластичні еластомери:

ESI - Етилен-стірольний інтерполімер

SB, S / B - Стирол-бутадієновий сополімер

SBS, S / B / S - Стирол-бутадієн-стирольний сополімер

SEBS, SE / BS - Стирол-етилен-бутилен-стірольний сополімер

SEEPS, SEE / PS - Стирол-этилен-этилен/пропилен- стірольний сополімер

SEP - Стирол-етилен-пропіленовий сополімер

SEPS, SE / PS - Стирол-етилен-пропілен-стірольний сополімер

SIS - Стирол-ізопрен-стірольний сополімер

Виробництво полістиролу

Промислове виробництво полістиролу засноване на радикальної полімеризації стиролу. Розрізняють 3 основних способу його отримання:

Емульсійний (ПСЕ)

Найбільш застарілий метод отримання, не отримав широкого застосування у виробництві. Емульсійний полістирол отримують в результаті реакції полімеризації стиролу у водному розчині лужних речовин при температурі 85-95 ° C. Для цього методу потрібні: стирол, вода, емульгатор і ініціатор полімеризації. Стирол попередньо очищають від інгібіторів: требут-пірокатехіна або гідрохінону. Як ініціаторів реакції застосовують водорозчинні сполуки, двоокис водню або персульфат калію. Як емульгаторів застосовують солі жирних кислот, лугу (мило), солі сульфокислот. Реактор наповнюють водним розчином касторової олії і ретельного перемішуючи вводять стирол та ініціатори полімеризації, після чого отримана суміш нагрівається до 85-95 ° C. Мономер, розчинений в міцелах мила, починає полімеризоватися, вступаючи з крапель емульсії. В результаті чого утворюються полімер-мономерні частинки. На стадії 20% полімеризації міцелярної мило витрачається на освіту адсорбованих шарів і процес далі протікає всередині частинок полімеру. Процес закінчується, коли вміст вільного стиролу стане менше 0,5%. Далі емульсія транспортується з реактора на стадію осадження з метою подальшого зниження залишкового мономера, для цього емульсію коагулюють розчином кухонної солі і сушать, отримуючи порошкоподібну масу з розмірами частинок до 0,1 мм. Залишки лужних речовин впливають на якість отриманого матеріалу, оскільки повністю усунути сторонні домішки неможливо, а їх наявність надає полімеру жовтуватий відтінок. Даним методом можна отримувати полістирол з найбільшою молекулярною масою. Полістирол отримується за цим методом має абревіатуру - ПСЕ, яка періодично зустрічається в технічній документації та старих підручниках з полімерних матеріалів.

Суспензійний (ПСС)

Суспензійний метод полімеризації проводиться з періодичної схемі в реакторах з мішалкою і тепловідводної сорочкою. Стирол готують, суспендіруя його в хімічно чистій воді за допомогою застосування стабілізаторів емульсії (полівінілового спирту, поліметакрилат натрію, гідроксиду магнію) та ініціаторів полімеризації. Процес полімеризації проводиться при поступовому підвищенні температури (до 130 ° С) під тиском. Результатом є - отримання суспензії з якої полістирол виділяють шляхом центрифугування, потім його промивають і сушать. Даний метод отримання полістиролу також є застарілим і найбільш придатний для отримання та кополімерів стиролу. Даний метод в основному застосовується у виробництві пінополістиролу.

Блоковий або отримується в масі (ПСМ)

Розрізняють дві схеми виробництва: повної та неповної конверсії. Термічна полімеризацією в масі по безперервній схемі являє собою систему послідовно з'єднаних 2-3 колонних апарату-реактора з мішалками. Полімеризацію проводять постадійно в середовищі бензолу - спочатку при температурі 80-100 ° С, а потім стадією 100-220 ° С. Реакція припиняється при ступеня перетворення стиролу в полістирол до 80-90% маси (при методі неповної конверсії ступінь полімеризації доводять до 50-60%). Прореагували стирол-мономер видаляють з розплаву полістиролу вакуумуванням, знижуючи вміст залишкового стиролу в полістиролі до 0,01-0,05%, не прореагували мономер повертається на полімеризацію. Полістирол, отриманий блоковим методом відрізняється високою чистотою і стабільністю параметрів. Дана технологія найбільш ефективна і практично не має відходів. Під дією внутрішнього тиску, гранули полістиролу збільшуються в обсязі до 50 разів, перетворюючись у всьому знайомі легкі, білі кульки.

Споживчі властивості спіненого полістиролу

Прекрасні термоізолюючі характеристики досягаються завдяки повітрю, що знаходиться всередині закритих осередків спіненого полістиролу. Повітря становить не менше 98% від усього обсягу пінополістиролу, інакше кажучи, для виготовлення цілої ізоляційної плити або блоку, необхідно лише 2% вихідної сировини. Після процесу полімеризації, полістирольні гранули насичуються газом пентаном, який є вспінюючим агентом. У процесі переробки гранули розігріваються і розм'якшуються насиченою водяною парою, внаслідок чого пентан переходить в летючий стан і випаровується. Під дією внутрішнього тиску, гранули полістиролу збільшуються в обсязі до 50 разів, перетворюючись у всім знайомі легкі, білі кульки. В процесі вилежування в силосах, осередки в кожній кульці наповнюються повітрям і набувають пружність. Після цього, спінені гранули завантажуються в прес-форму, де під впливом пари вони склеюються між собою, утворюючи легкий, однорідний, стійкий до стиснення і збереження розмірів ізоляційний матеріал.

Завдяки проникності водяної пари, всередині будівель і конструкцій, ізольованих EPS не утворюється цвіль і відсутнє явище конденсату на стінах (шкідливий для здоров'я людини). EPS будучи продуктом переробки нафти, може бути повторно використаний в якості сировини, він екологічно сумісний і нешкідливий для навколишнього середовища.

Матеріали і вироби зі спіненого полістиролу, абсолютно стабільні і з часом не втрачають своїх властивостей в порівнянні з традиційними матеріалами для будівництва (вапно, гіпс, незахищені і ізольовані цементи), цеглу, цементні блоки. Вони стабільні навіть у водних розчинах кислот (35% di HCl; 50% HNO3; 95% H2SO4), лугів (гідрат натрію, гідрат калію, аміачна вода), в спирті (метиловий і етиловому), стабільні навіть в бітумі і в бітумних мастиках на водній основі. У разі тривалої експлуатації матеріали ззовні повинні бути захищені від прямих сонячних променів і UV випромінювання.

Аналіз впливу різних факторів навколишнього середовища таких як, часті перепади температур, вологість, наліт морської солі, забруднення навколишнього середовища і т.д., робочі навантаження, до яких схильні конструкції зі спіненого полістиролу, показав дивовижні і виняткові результати, обумовлені особливими характеристиками матеріалу. Було продемонстровано, що пінополістирол може гарантувати на необмежений період відмінні експлуатаційні характеристики, необхідні як підрядникам, так і проектувальникам на рівні структурної надійності, термозвукоізоляціі, захисту від вогню і т.д. Ці чудові характеристики дозволяють звільнити від цивільної, або кримінальної відповідальності як проектувальника і будівельну фірму, так і замовника, а також захистити структуру будівлі від збитків нанесених зовнішніми факторами. Це доведено роками практичного застосування спіненого полістиролу в світовому масштабі, особливо завдяки численним перевіркам експлуатаційних характеристик будівель, які експлуатуються в світі більше 50 років, проведених на світовому рівні в будь-яких кліматичних умовах (холод або спека перевищують середньо-сезонні).

Матеріал виготовляється, використовується і утилізується без шкоди для навколишнього середовища і здоров'я людей. EPS це найбільш чистий і безпечний теплоізоляційний матеріал. Це підтверджується фактом, що він використовується і в якості пакувального матеріалу для продуктів харчування, в іграшках і т.п. Вироби зі спіненого полістиролу нетоксичні, не виділяють неприємних запахів, не містить CFC (хлорфторуглеродов), HFC (гідрофторвуглеців), HCFC (гідрохлорфторвуглеводів), які завдають шкоди озоновому шару землі. Упаковка або відходи EPS, не забруднюють ні грунт, ні воду, ні атмосферу. EPS (спінений полістирол) на 100% може бути використаний повторно. Він може бути змішаний з спіненими гранулами для виробництва нового матеріалу.

Вибравши пінополістирол, перш за все Ви значно скоротите споживання палива, що спалюється при виробництві. За результатами дослідження, в ході якого EPS порівнювали з ізоляційним матеріалом зі скловолокна, витрата енергії, необхідний для виробництва ізоляційного матеріалу з пінополістиролу виявився на 24% менше, ніж для виробництва такого ж обсягу ізоляційного матеріалу з скловолокна з такою ж теплопровідністю. При зменшенні споживання енергії, зменшується і кількість побічних продуктів горіння, які утворюють зміг і сприяють глобальному потеплінню.

З точки зору шкідливих для людства викидів, спінений полістирол не містить будь-якого газу руйнуючого озоновий шар, не випромінює радіації, не виділяє Радон. Зменшення викидів CO2 також пов'язано зі значним зниженням споживання енергії для обігріву та охолодження приміщень, яке отримуємо, використовуючи EPS для термоізоляції будь-якого типу цивільних, або промислових будівель. У будинку при будівництві якого використовувалися будівельні матеріали EPS, такі як ізоляційні панелі, або бетонні конструкції з термоізоляційним покриттям, в порівнянні зі схожим будинком, побудованим з двошарового обрізного пиломатеріалу, знижені енерговитрати на опалення в такій мірі, що Ви на 2-3 тонни в рік зменшите викиди СО 2 в атмосферу. Протягом 30-річної іпотеки, будинок при будівництві якого використовувалися будівельні матеріали EPS, вбереже нашу атмосферу від викидів 60-90 тонн вуглекислого газу. Пінополістирол не підтримує освіту живильного середовища для поширення грибків, бактерій, або інших шкідливих для здоров'я людини мікроорганізмів, саме тому на ньому не утворюється цвілі. Також, EPS не схильний до гниття завдяки своїй інертності і стабільності. Пінополістирол не є їжею для таких живих організмів як терміти, гризуни і т.д.

До переваг від використання виробів зі спіненого полістиролу відноситься споживання палива для його виробництва, з якими пов'язаний викид вуглекислого газу (1куб.метр метану залишає в атмосфері 1куб.метр вуглекислого газу) і економія теплової енергії, якої сприяють унікальні ізолюючі якості матеріалу. Все це сприяє підтриманням профілактичних заходів проти негативних наслідків парникового ефекту, повністю дотримуючись директиви протоколу Кіото (нуль вуглекислого газу до 2012 року), підписаного Європейським Союзом і понад 55 націями. У будівництві використовується як термічний і звуковий ізолятор більше п'ятдесяти років, будучи матеріалом безпечним і схильним до самозагасання, завдяки спеціальним добавкам.

EPS вимагає певної енергії для загоряння, одна іскра, або одна запалена сигарета є недостатніми. Роль полістиролу в умовах енергетичного балансу пожежі дуже мала, відповідно до свого низьким об'ємною вагою: 1дм.куб EPS 15кг / м.куб. має теплову здатність 590 Дж, проти 9200 Дж того ж обсягу ялинової деревини.

Горіння EPS супроводжується виділенням в основному вуглекислого газу, як і дерев'яні матеріали, присутні в конструкції і меблювання, але в пропорціях набагато менших, також не виділяє діоксину. Коли полістирол горить стабільним полум'ям при хорошій підтримці кисню, головними продуктами згоряння є вуглекислий газ, монооксид вуглецю, вода і частки.

Поведінка EPS спіненого пінополістиролу:

Температура декомпозиції 260-300 ° C перші ознаки просідання

Температура ініціювання полум'я 360-370 ° C (DIN 54836) 345-360 ° C (ASTM D1929)

Температура самозаймання 450-500 ° C 490 ° C (ASTM D1929)

Температура самозаймання стиролу 490 ° C

Полістирол - це вуглеводень, що складається з водню і вуглецю і за своєю природою горючий. Варіант, який має здатність до самозагасання, містить добавку (антипірен), вона дозволяє отримати матеріал з затримкою поширення полум'я. Поширення вогню відбувається спонтанно при використанні звичайного EPS, якщо є в наявності достатня кількість кисню, в той же час при використанні EPS з антипіреном, поширення припиняється незалежно від причин загоряння. Згідно з нормативами, відповідно класифікують поведінку горючих матеріалів. Звичайний полістирол знаходиться зазвичай в класі Е, або D, а з антипіреном (згідно EN 13501-1) EN це європейська норма.

Застосування полістиролу

З полістиролів виробляють найширшу гаму виробів, які в першу чергу застосовуються в побутовій сфері діяльності людини (одноразовий посуд, упаковка, дитячі іграшки тощо), а також будівельної індустрії (теплоізоляційні плити, незнімна опалубка, сандвіч панелі), облицювальні й декоративні матеріали (стельовий багет, стельова декоративна плитка, полістирольні звукопоглинальні елементи, клейові основи, полімерні концентрати), медичний напрям (частини систем переливання крові, чашки Петрі, допоміжні одноразові інструменти). Стаканчик для йогурту з ударостійкого полістиролу. Основні методи переробки: екструзія, лиття під тиском. Діапазон температур переробки лежить в межах 190-240 С. Полістирол, що спінюється після високотемпературної обробки водою або парою може використовуватися в якості фільтруючого матеріалу (фільтруючої насадки) в колонних фільтрах при водопідготовці і очищенні стічних вод. Високі електротехнічні показники полістиролу в області надвисоких частот дозволяють застосовувати його у виробництві: діелектричних антен, опор коаксіальних кабелів. Можуть бути отримані тонкі плівки (до 100 мкм), а в суміші з сополімерами (стирол-бутадієн-стирол) до 20 мкм, які також успішно застосовуються в пакувальній та кондитерської індустрії, а також виробництві конденсаторів.

Ударостійкий полістирол і його модифікації отримали широке застосування у сфері побутової техніки та електроніки (корпусні елементи побутових приладів).

Завдяки своїм унікальним властивостям полістирол знайшов широке застосування в самих різних областях діяльності. Основними сферами використання матеріалу є наступні:

* конструювання, будівництво, оформлення інтер'єрів приміщень і фасадів будівель. Полістирол спіненого типу застосовується як утеплювач зовнішніх стін будівель і споруд;

* виготовлення одноразових стерильних інструментів і тари для потреб медицини;

* виробництво електроізоляційних виробів, корпусів, кожухів для електротехнічних пристроїв та обладнання;

* створення рекламних та інформаційних вивісок, як для внутрішньої, так і для зовнішньої установки: покажчики, направляючі і пояснюють написи, лайтбокси, таблички на двері та багато іншого;

* виготовлення основи для трафаретів в друкованій індустрії;

* в харчовій промисловості з полістиролу виготовляють більшу частину одноразового посуду і тари для упаковки молочної, м'ясної продукції, лотків для яєць;

* в сільськогосподарській галузі полістирол прозорого типу застосовується як замінник скла при зведенні парників, теплиць, оранжерей, квітників;

* матеріал застосовується в якості огороджувальних конструкцій душових кабін, перегородок у ванних приміщеннях. Багато елементів санітарно-технічних приладів виконуються також з полістиролу.

Висновок

Сьогодні спінені полімерні матеріали займають великий сегмент на світовому ринку пластмас, вони займають до 10% від сукупного обсягу споживання полімерних смол. В даний час світовий ринок піноматеріалів продовжує активно розвиватися. При цьому полістирол є тут одним з найпопулярніших пінопластиків після поліуретану. На його частку припадає чверть світового попиту - 25%.

Найбільшими виробниками полістиролу, що спінюється в Європі можна назвати наступні компанії (в порядку убування): BASF, Nova Chemicals, Polimeri Europa, Styrochem. . Компанія BASF є лідером на Європейському ринку. В Америці працює понад 60 виробників спіненого полістиролу, серед яких найбільшим є "Nova Chemicals" з обсягом виробництва 170 тис. тонн. Іншим великим виробником є BASF. Потужність заводу в Altamira, Мексика становить 165 тис. тонн.

Застосування екструдованого полістиролу для утеплення будинків та інших будівель - кращий варіант з усіх можливих. Такий доступний і якісний теплоізолятор гарантує високі показники комфорту і затишку в будинку, забезпечує захист будови від попадання вологи, суттєво економить гроші на обігріві.

В даний час вибір полістиролу на вітчизняному ринку просто величезний. Багато компаній пропонують матеріали з унікальними характеристиками і за різними цінами, що відкриває перед споживачами широкі можливості.

Список використаних джерел

1. ДСТУ Б В.2.7-8-94- Міністерство України у справах будівництва і архітектури; Київ -1994

2. ДСТУ Б ЕN 13163:2012 - Міністерство регіонального розвитку, будівництва та житлово-комунального господарства; Київ-2013

3. ДСТУ Б ЕN 13164:2012 Матеріали будівельні теплоізоляційні. Вироби із екструдованого пінополістиролу (XPS). Технічні умови (ЕN 13164:2008, IDТ)

4. Малкін А.Я. Полістірол. Фіз. хім. основи отримання та переробки. - М .: Хімія, 1975 - 263 с.

Размещено на Allbest.ru