Polistyren Polistyren (-[CH2CH(C6H5])n- jest jednym z najczęściej używanych tworzyw sztucznych, ponieważ charakteryzuje się bardzo dobrymi właściwościami.

Prezentacja na temat: "Polistyren Polistyren (-[CH2CH(C6H5])n- jest jednym z najczęściej używanych tworzyw sztucznych, ponieważ charakteryzuje się bardzo dobrymi właściwościami."— Zapis prezentacji:

1 Polistyren Polistyren (-[CH2CH(C6H5])n- jest jednym z najczęściej używanych tworzyw sztucznych, ponieważ charakteryzuje się bardzo dobrymi właściwościami mechanicznymi, niską ceną i dobrą przetwarzalnością.

2 Polistyren- właściwości
Ogólne właściwości tworzywa: budowa liniowa i duży ciężar cząsteczkowy najlżejsze z termoplastów (gęstość 1,03 - 1,06 g/cm3 ) kruche i mało elastyczne przezroczyste (przepuszcza 90% światła widzialnego, ale dzięki licznym możliwościom barwienia, gotowe wyroby z polistyrenu nie są najczęściej przezroczyste) doskonałe właściwości dielektryczne dobra odporność chemiczna niska chłonność wody bardzo mała przewodność cieplna rozszerzalność ośmiokrotnie większa niż stali mała udarność

3 Polistyren- właściwości
interesujące właściwości optyczne (współczynnik załamania światła nD (20ºC) = 1, ,5927, krytyczny kąt padania światła - 38º55") palne rozpuszcza się w benzenie, toluenie, styrenie, tetrawodorofuranie, dioksanie, cykloheksanie, dwusiarczku węgla i trichloroetylenie nie rozpuszcza się węglowodorach alifatycznych, niższych alkoholach, eterze, fenolu, kwasie octowym i w wodzie odporne na działanie kwasów (z wyjątkiem azotowego), zasad, węglowodorów nasyconych, alkoholi, olejów mineralnych i roślinnych w stosunku do polietylenu i polipropylenu ma niższa temperaturę mięknięcia (Tm = ºC) i mniejszą lepkość stopu, dzięki czemu łatwiej jest z niego otrzymywać w procesie formowania wtryskowego niewielkie przedmioty o złożonych kształtach depolimeryzuje dopiero przy 300ºC

4 Zachowanie polistyrenu w płomieniu
Polistyren wprowadzony do płomienia palnika zapala się gwałtownie i pali się również po usunięciu źródła ciepła, żółtopomarańczowym, silnie kopcącym płomieniem (odróżnienie od polimetakrylanu metylu). Dymy mają zapach hiacyntów.

5 Synteza styrenu Monomer: Otrzymywanie styrenu: Tw = 145ºC
d = 0,906 g/cm3 wybucha na powietrzu, Tzapłonu = 30ºC styren Otrzymywanie styrenu: etylobenzen styren

6 Synteza styrenu Zanieczyszczenia w monomerze:
Friedla- Craftsa (AlCl3) etylobenzen diwinylobenzen Zanieczyszczenia usuwa się przez rektyfikacje pod zmniejszonym ciśnieniem.

7 Styren Przed polimeryzacją ze styrenu usuwa się wodę przez:
przepuszczenie przez kolumny z wodorotlenkiem (NaOH, KOH) wymrożenie w temperaturze -15ºC Usuwa się też hydrochinon (inhibitor) przez przemywanie roztworem wodorotlenku.

8 Metody polimeryzacji styrenu
wolnorodnikowa – ataktyczny, amoficzny polimer jonowa: kationowa (wobec inicjatorów o charakterze elektrofilowym) lub anionowa (wobec inicjatorów o charakterze nukleofilowym) koordynacyjna (na katalizatorach Zieglera-Natty) – polimer stereoregularny: izotaktyczny (wobec heterogenicznych kat.Z-N, o stopniu krystalizacji 40-60% i Tt ≈ ºC) i syndiotaktyczny (wobec heterogenicznych kat.Z-N, o stopniu krystalizacji % i Tt ≈ 270ºC) Największe znaczenie w praktyce przemysłowej ma polimeryzacja wolnorodnikowa (ze względu na cenne właściwości użytkowe tak otrzymanego polimeru i umiarkowane koszty wytwarzania): blokowa > suspensyjna > emulsyjna

9 Metoda blokowa syntezy polistyrenu
Inicjator: nadtlenki głównie benzoilu bądź AIBN Polistyren może również samoistnie inicjować polimeryzacje. Metoda dwuetapowa polimeryzacji w masie (proces do pełnej konwersji): polimeryzacja wstępna do 30% konwersji polimeryzacja właściwa do 99% konwersji (w reaktorze wieżowym) 1 – zbiornik z monomerem 2 – prepolimeryzator (aluminiowy reaktor z płaszczem grzejno – chłodzacym o obj. 2 m3) 3 – wieża polimeryzacyjna (reaktor sześcioczłonowy o obj.1,5 m3, średnicy 0,75 m i długości 6 m) 4 – wytłaczarka 5 – rozdrabniarka 1 Azot Azot Woda Woda (para) (para) Styren 2 2 Azot Para Dowtherm Woda 3 Woda 4 5 Polistyren metoda wieżowa polimeryzacji styrenu

10 Metoda blokowa syntezy polistyrenu
Metoda blokowa z niepełną konwersją Prepolimer (stopień konwersji 35%) podaje się w sposób ciągły na ogrzewane (parą wodną od wewnątrz do temp.ok.200ºC) walce znajdujące się w komorze próżniowej. Tam biegnie polimeryzacja pod zmniejszonym ciśnieniem (p = 1333 – 2000 Pa). Otrzymany polimer jest zgarniany nożami na tace i rozdrabniany na młynach nożowych. Wydajność kg/h. 1 – prepolimeryzator 2 – dwa walce w zamkniętej obudowie (walce o średnicy 0,5 m i długości 1 m, obroty 1,5 – 2/min.) 1 1 2 metoda bębnowa polimeryzacji styrenu

11 Suspensyjna polimeryzacja styrenu
Do rektora wprowadza się: kondensat wodny stabilizator suspensji: poli(alkohol winylowy) lub fosforany, węglany styren wolny od inhibitora roztwór inicjatorów: mieszanina nadtlenku benzoilu i nadbenzoesanu butylu Temperatury rozkładu tych inicjatorów są różne co umożliwia prowadzenie procesu w dwóch zakresach temperatur, co z kolei umożliwia otrzymanie polimeru zawierającego minimalne ilości nieprzereagowanego styrenu i skrócenie czasu polimeryzacji.

12 Schemat technologiczny polimeryzacji oddziału produkcji polistyrenu suspensyjnego
1 – reaktor z płaszczem grzejno – chłodzącym (o obj. 15 – 60 m3, obroty mieszadła 100 – 200/min); temp. reakcji ºC (prawie całkowita konwersja styrenu) 2 – zbiornik (rozłożenie nieorg. stabilizatora suspensji; zawiesina perełek w wodzie) 3 – wirówka 4 - suszarka 2 3 1 4

13 Schemat technologiczny sekcji przetwórstwa polistyrenu suspensyjnego
1 1 – cyklon 2 – zasobnik 3 – dozowniki 4 – mieszalnik 5 – wytłaczarka 6 – krajalnica 7 – sito 8 – młyn P - produkt 2 3 4 6 7 2 P 5 8

14 Przetwórstwo tworzyw polistyrenowych
Do kształtowania polistyrenów najczęściej stosuje się metodę wtrysku, termoformowania a w przypadku odmian wysokoudarowych – także wytłaczanie. Technologia wtrysku ma utrwalone miejsce wśród różnych technik przetwarzania tworzyw sztucznych, szczególnie kształtowania formowego. Wiąże się to z bardzo oszczędnym zużyciem materiału. Metodą wtrysku przetwarza się % tworzyw polistyrenowych.      

15 Przetwórstwo tworzyw polistyrenowych
Kształtowanie polistyrenu metodą wtrysku Tworzywo w postaci granulek lub proszku jest dostarczane do ogrzewanego cylindra, gdzie staje się półpłynne i pod wpływem nacisku tłoka przechodzi przez dyszę do chłodzonej formy, w której zastyga. Temperatura cylindra zależy od rodzaju przetwarzanego tworzywa. Przeważnie mieści się ona w granicach °C, wzrastając w kierunku zgodnym z kierunkiem przesuwania się tworzywa. Cykl wtryskowy dla polistyrenu trwa od 15 s do 180 s (czasami nawet krócej). Tworzywo znajduje się pod wysokim ciśnieniem tłoka osiągającym wartość kilkuset kilogramów na cm2.

16 Przetwórstwo tworzyw polistyrenowych
Metoda wytłaczania Tworzywo jest przetłaczane wzdłuż ogrzewanego cylindra przez obracający się ślimak i w stanie „gęstego syropu” przechodzi przez ustnik profilujący lub szczelinę, a po ochłodzeniu zastyga w postaci ciągłego wyrobu o pożądanym profilu. Temperatura procesu mieści się w takim samym zakresie jak w przypadku metody wtrysku.

17 Polistyren W Polsce produkowane są dwa typy polistyrenu:
polistyren S o własnościach przeciętnych (PN-71/C-89292) polistyren K wysokoudarowy (PN-71/C-89293), modyfikowany kauczukiem butadienowym lub butadienowo-styrenowym. Dzielą się one na rodzaje określane dodatkową literą i trzy gatunki oznaczane rzymskimi cyframi. W handlu polistyren znajduje się w postaci perełek, proszku lub granulatu o różnym zabarwieniu, przezroczystych - T, przeświecających - P, inkrustowanych - S itd.

18 Zastosowanie polistyrenu
Polistyren ogólnego stosowania (general purpose polystyrene GPPS) Polistyren niskoudarowy otrzymuje się w polimeryzacji wolnorodnikowej. Jest polimerem bezpostaciowym, o właściwościach dielektrycznych, przejrzystym i łatwo poddającym się barwieniu. Jest odporny na związki chemiczne, jednak rozpuszcza się w rozpuszczalnikach organicznych. Główne kierunki zastosowania GPPS to: przedmioty gospodarstwa domowego, wyroby galanteryjne, zabawki, wkłady wewnętrzne do kasków, wyroby elektrotechniczne.

19 Zastosowanie polistyrenu
Polistyren wysokoudarowy (high impact polystyrene PS-HI) PS wysokoudarowy jest wytwarzany na drodze polimeryzacji wolnorodnikowej styrenu w mieszaninie z kauczukiem polibutadienowym, w wyniku której otrzymuje się łańcuch PS ze szczepionymi łańcuchami polibutadienu. Łańcuchy polibutadienu stanowią oddzielną fazę (polibutadien i polistyren nie mieszają się ze sobą), dzięki czemu polistyren jest sztywny i jednocześnie odporny na uderzenia. PS-HI jest polimerem półprzejrzystym. Główne kierunki zastosowania polistyrenu wysokoudarnościowego to: opakowania do żywności, opakowania jednostkowe (kasety i płyty CD, kasetki na biżuterię), towary konsumpcyjne (zabawki, kabiny prysznicowe), artykuły jednorazowe (kubki, sztućce), drobny sprzęt medyczny (pojemniki na odpady, szalki Petriego), artykuły AGD (m.in. obudowy telewizorów, komputerów, konstrukcja nośna lodówek i zamrażarek).

20 Zastosowanie polistyrenu
Polistyren wysokoudarowy (high impact polystyrene PS-HI) Główne kierunki zastosowania polistyrenu wysokoudarnościowego to: opakowania do żywności, opakowania jednostkowe (kasety i płyty CD, kasetki na biżuterię), towary konsumpcyjne (zabawki, kabiny prysznicowe), artykuły jednorazowe (kubki, sztućce), drobny sprzęt medyczny (pojemniki na odpady, szalki Petriego), artykuły AGD (m.in. obudowy telewizorów, komputerów, konstrukcja nośna lodówek i zamrażarek).

21 Styropian Najbardziej masowym zastosowaniem polistyrenu jest produkcja jego formy spienionej, nazywanej styropianem (polistyren ekspandowany). Styropian – wygląd makroskopowy Styropian ma zwartą budowę komórkową (zdjęcie w powiększeniu).

22 Styropian – metody otrzymywania
Metoda z prasowaniem: Etapy: 1) Mieszanie, 2) Prasowanie, 3) Spienianie Polistyren emulsyjny miele się w młynie kulkowym ze związkiem, który rozpada się pod wpływem temperatury z wydzieleniem gazu (stały porofor), np. polistyren do spieniania AIBN (rozkłada się w temp ºC z wydzieleniem N2) węglan amonu (rozpada się na 2NH3 + CO2 + H2O, zachodzi to w temp ºC) Stosuje się mieszanki: na 100 cz. wag. PS bierze się cz. wag. AIBN na 100 cz. wag. PS bierze się 0, cz. wag. AIBN, 3-4 cz. wag. (NH4)2CO3, 2-3 cz. wag. EtOH Nasypuje się to następnie do prasy i prasuje w temp ºC, pod ciśnieniem MPa przez ok. 2 minuty. Na koniec w celu spienienia polimer umieszcza się w komorze grzejnej (ogrzewanej parą wodną lub gorącą wodą).

23 Styropian – metody otrzymywania
Metoda bez prasowania: Czynnikiem spieniającym jest tu niskowrzący weglowodór – np. eter naftowy (Tw = ºC pod ciśnieniem atmosferycznym), dodawany w czasie polimeryzacji suspensyjnej. Etapy:1) Polimeryzacja perełkowa (warunki panujące w reaktorze: T = ºC, p = atmosfer) , 2) Ekspandowanie wstępne, 3) Sezonowanie, 4) Formowanie Spienienie uzyskuje się przez podgrzanie granulek zazwyczaj parą wodną (zachodzi dwuetapowo: etap 2 i 4) Styropian składa się z zamkniętych komórek o obłych kształtach (to były te granulki), wewnątrz których znajduje się pianka polistyrenowa. Komórki są ze sobą połączone i występują między nimi niewielkie pustki powietrzne (ich ilość i wielkość zależy od gęstości materiału), co uwidacznia się na przełomie styropianu.

24 Styropian – metoda bez prasowania
Sam proces produkcji styropianu nie jest specjalnie skomplikowany. Podstawowym półproduktem do produkcji styropianu jest polistyren. Polistyren, jako surowiec syntetyczny, ma w postaci handlowej formę twardego, szklistego granulatu o średnicy od 0,2 do 2,5 mm. Jego gęstość nasypowa wynosi ok. 650 kg/m3. Powiększenie objętości dokonuje się dzięki ekspansji granulek polistyrenu pod wpływem podgrzewania. Zawierają one składnik porotwórczy, jakim jest np. pentan. Podgrzewanie odbywa się zwykle przy użyciu pary o temperaturze ok. 100oC. Proces trwa od 2 do 5 minut. Granulki polistyrenu powiększają swoją objętość od 15 do 40 razy. Po spienieniu następuje proces schładzania granulatu. Resztki środka spieniającego oraz para wodna, która znalazła się w spienionych granulkach kondensują, wytwarzając podciśnienie w ich wnętrzu. Dlatego przed dalszą obróbką granulat musi przejść etap sezonowania w przewiewnych silosach. Dzięki dyfuzji i wnikaniu powietrza do wnętrza, materiał uzyskuje stabilność niezbędną dla dalszych etapów produkcji. Czas sezonowania wynosi od 6 do 48 godzin w zależności od gęstości nasypowej.

25 Styropian – metoda bez prasowania
Produkcja wyrobów ze styropianu polega na wypełnieniu metalowej formy ustabilizowanym granulatem spienionego polistyrenu. Doprowadzenie gorącej pary wznawia proces spieniania granulatu, który staje się dzięki temu plastyczny. Poprzez dalsze ekspandowanie zamykane są wolne przestrzenie pomiędzy kulkami, a stykające się ze sobą powierzchnie ulegają spieczeniu, tworząc w ten sposób kształtkę styropianową zgodną z kształtem formy. Po wyjściu z formy styropian jest sezonowany. Sezonowanie odbywa się w temperaturze powyżej 10oC.

26 Styropian – ogólne cechy
lekki (gęstość od 0, ,04 g/cm3, co w praktyce oznacza mały ciężar) mały współczynnik przewodnictwa cieplnego (ok.1000J/mkh) materiał termoizolacyjny (do temperatury + 80oC) odporny na wilgoć (tworzywo silnie hydrofobowe) bardzo odporne biologicznie (nie gnije, odporne na działanie grzybów i bakterii) odporny na kwasy i zasady (oprócz HNO3) żywotność (odporność na starzenie się) nieszkodliwość dla zdrowia potwierdzona dopuszczeniem do kontaktów z produktami spożywczymi

27 Styropian – ogólne cechy
łatwość obróbki (nie pyli, nie powoduje uczuleń, nie wymaga stosowania środków ochrony osobistej) ekologiczność (małe zużycie energii pierwotnej do wyprodukowania styropianu, znaczące obniżenie emisji szkodliwych substancji z budynków ocieplonych tym materiałem, wielorakie możliwości recyklingu) doskonały stosunek ceny do użyteczności  Te i wiele innych zalet powodują, że stale zyskuje on na znaczeniu i popularności   

28 Styropian – aspekty zdrowotne
Badania naukowe, prowadzone do chwili jego wynalezienia, udowadniają, że styropian jest całkowicie bezpieczny dla zdrowia. W przeciągu 50 lat jego istnienia nie stwierdzono żadnego zagrożenia dla ludzi i zwierząt ani w trakcie produkcji, ani w obróbce czy też w czasie jego zastosowania. Dowodem na to jest dopuszczenie styropianu do kontaktu z produktami spożywczymi. Od lat stosuje się na całym świecie przeróżnego rodzaju tacki, opakowania dla żywności. W styropianowych kubkach podaje się zimne i ciepłe napoje. W czasie użytkowania styropian nie wydziela żadnych substancji toksycznych. Badania przeprowadzone w Niemczech udowadniają, że styropian nie emituje żadnego promieniowania ani alfa, ani beta, ani gama.

29 Styropian – aspekty ekologiczne
Ekologiczność wynika z kilku czynników: ze zmniejszonej emisji CO2 do atmosfery z budynków zaizolowanych styropianem z braku ryzyka dla powietrza, gleby lub wody przy produkcji styropianu z faktu, że polistyren jest wolny od pochodnych chloru i fluoru niszczących warstwę ozonową. Podobnie używany do spieniania petan, jako niskowrzący węglowodór nie należy do grupy gazów cieplarnianych, nie szkodzi więc warstwie ozonowej z produkcji bezodpadowej, gdyż wszelkiego rodzaju skrawki i obrzynki są powtórne wykorzystywane z niskiego zapotrzebowania na energię w czasie samego procesu technologicznego (ocenia się, że nakład energii pierwotnej na wyprodukowanie styropianu amortyzuje się już po kilku tygodniach podczas pierwszych okresów grzewczych; tu konkurencyjne materiały wypadają znacznie gorzej) z szerokich możliwości zastosowania recyklingu, np. powtórne wykorzystywanie opakowań; zmielone odpady służą jako izolacyjno- cieplny dodatek do betonu, cegły pełnej i tynku, czy wreszcie granulat z recyklingu wykorzystywany jako podłoże dla roślin i uszlachetnienia gleby poprzez drenażowanie i spulchnianie (to również argument o biologicznej obojętności)

30 Styropian – rodzaje Przy produkcji styropianu często dodaje się do niego środki obniżające jego palność. Wytworzona w ten sposób odmiana określana jest jako samogasnąca, tzn. przestaje palić się po odsunięciu od źródła ognia (płomienia). Odmiany styropianu oznacza się symbolami: S - zwykłe FS - samogasnące W zależności od stopnia spienienia uzyskuje się styropiany o różnej gęstości. Styropiany o małej gęstości są słabe mechanicznie i łatwo ulegają zgnieceniu, o większej są twardsze i umożliwiają wykonanie niektórych elementów narażonych na obciążenie (np. elementy do formowania ścian i stropów żelbetowych, meble).

31 Zastosowanie styropianu
styropian stosowany jest często w budownictwie jako płyty izolacyjne (można stosować tylko odmianę FS) styropian jest masowo stosowany jako wypełniacz opakowań tekturowych profile i listwy dekoracyjne elementy ozdobne kasetony sufitowe rozety ozdobne kaski rowerowe foteliki samochodowe kształtki i opakowania

32 Polistyren ekstrudowany
Polistyren ekstrudowany zwany również styrodurem to materiał podobny do styropianu - służący do wykonywania ociepleń. Produkuje się go tak jak styropian z granulek polistyrenu, jednak inny jest proces produkcji i otrzymujemy materiał o odmiennych właściwościach. Jest to materiał znacznie twardszy i o mniejszej nasiąkliwości niż styropian. Jest również znacznie cieplejszy od styropianu. Współczynnik przewodności cieplnej dla styropianu wynosi około 0,035W/mK, natomiast dla styroduru wynosi około 0,022W/mK. Oznacza to, że płyta z polistyrenu o grubości 5 cm ociepla tak samo jak płyta ze styropianu o grubości cm. Płyty z polistyrenu łatwo odróżnić od styropianowych ponieważ płyty polistyrenowe są kolorowe. W zależności od producenta płyty mogą mieć kolor niebieski, zielony lub różowy. Struktura komórkowa polistyrenu ekstrudowanego

33 Polistyren ekstrudowany - właściwości
Produkty z ekstrudowanej pianki polistyrenowej mają jednorodną, zamkniętokomórkową budowę, której zawdzięczają swoje charakterystyczne właściwości: dobrą wytrzymałość mechaniczną wysoką odporność na działanie wilgoci niski współczynnik przewodności cieplnej Inne właściwości produktów z polistyrenu ekstrudowanego: wrażliwość na promieniowanie ultrafioletowe palność (w procesie produkcji produktów z ekstrudowanego polistyrenu dodawana jest domieszka opóźniająca palność) dobra odporność termiczna (płyty mogą być stosowane w przedziale temperatur od -50°C do +75°C)

34 Polistyren ekstrudowany - zastosowanie
Parametry wytrzymałościowe i odporność na działanie wilgoci w połączeniu z niskim współczynnikiem przewodzenia ciepła, pozwalają na wykorzystanie ekstrudowanej pianki polistyrenowej do produkcji płyt, które znajdują zastosowanie w: dachach o odwróconym układzie warstw izolacjach ścian piwnic od zewnątrz podłogach na gruncie izolacjach podłoży drogowych i kolejowych Są to zastosowania, w których materiały narażone są na bezpośrednie działanie wilgoci i poddane dużym obciążeniom mechanicznym.

35 Kopolimery styrenu Rodzaje: SAN SMA SMM SBS Terpolimer: ABS

36 Kopolimery styrenu SAN (styren + akrylonitryl)
Kopolimery styren/akrylonitryl są produkowane metodą emulsyjną, suspensyjną lub ciągłą metodą polimeryzacji w masie. Zawartość związanego akrylonitrylu w handlowych gatunkach SAN wynosi 15-35%.Największe znaczenie ma kopolimer o azeotropowym stosunku styrenu do akrylonitrylu 7:25. Wzrost udziału akrylonitrylu powoduje zwiększenie odporności chemicznej SAN przy równoczesnym zwiększeniu tendencji do żółknięcia kopolimeru w podwyższonej temperaturze. Kopolimery SAN charakteryzują się lepszą odpornością cieplną od polistyrenu. Kopolimery SAN znalazły zastosowanie do wytwarzania elementów dla przemysłu motoryzacyjnego, przedmiotów domowego użytku, baterii, zapalniczek oraz opakowań.

37 Kopolimery styrenu SMA (styren + bezwodnik maleinowy)
styren : bezw.maleinowy (1:1) Kopolimery SMA otrzymuje się ciągłą metodą polimeryzacji w masie w obecności rozpuszczalnika lub w procesie blokowo-suspensyjnym. Otrzymane kopolimery charakteryzują się bardzo dobra płynnością podczas przetwórstwa i zwiększoną odpornością cieplną do temp.131ºC. Są dobrze rozpuszczalne w rozpuszczalnikach polarnych, takich jak aceton, metanol i octan etylu, a nierozpuszczalne w rozpuszczalnikach niepolarnych. Kopolimery SMA mają lepszą udarność i większa sztywność niż polistyren. Kopolimer SMA nadają się do bezpośredniego kontaktu z żywnością i są stosowane do wyrobu opakowań do potraw gorących, pieczywa, oleju, produktów mlecznych lub octu. Stosuje się je również do wyrobu grzejników mikrofalowych, szyb kontrolnych w pralkach automatycznych, wyrobów spienionych do produkcji różnych części samochodowych. nie homopolimeryzuje

38 Kopolimery styrenu SMM (styren + metakrylan metylu)
zaw. metakrylanu metylu ok. 60% Kopolimery SMM są przeźroczyste i posiadają lepsza odporność na żółknienie i promieniowanie UV niż polistyren.

39 Kopolimery styrenu SBS (styren + butadien) styren: butadien (3:1)
SBS jest kopolimerem blokowym otrzymywany najczęściej metodą kopolimeryzacji anionowej tych komonomerów w stosunku 3:1. Kopolimer blokowy styren/butadien charakteryzuje się przeźroczystością podobną do polistyrenu, dużym połyskiem, elastycznością i sprężystością. Kopolimery SBS stosuje się do produkcji opakowań w postaci dmuchanych lub lanych folii, przeznaczonych na ściśle przylegające opakowania środków spożywczych i leków, oraz jako dodatki modyfikujące do superudarowych gatunków polistyrenu albo do modyfikacji terpolimerów ABS.

40 Terpolimer styrenu ABS (akrylonitryl + butadien +styren)
Terpolimery ABS (o gęstości 1.04 g/cm3) charakteryzują się: dużą twardością, udarnością oraz odpornością na zarysowania brakiem odporności na działanie światła i promieniowania UV dobrymi właściwościami izolacyjnymi zadawalającą odpornością na działanie ługów, rozcieńczonych kwasów, węglowodorów alifatycznych, olejów i tłuszczów nieodpornością na działanie kwasów, estrów oraz ketonów dużą odpornością cieplną

41 ABS Metody otrzymywania terpolimeru:
metoda mechaniczna (mieszanie mechaniczne polibutadienu (lub kopolimeru butadieno-styrenowego z kopolimerem SAN) przy jednoczesnym szczepianiem kopolimeru SAN na polibutadienie) metoda chemiczna dwuetapowa (polimeryzacja wolnorodnikowa): a) polimeryzacja butadienu, b) kopolimeryzacja akrylonitrylu ze styrenem techniczna możliwość otrzymywania ABS: a) emulsyjna, b) kombinowana w masie i suspensji

42 Metody produkcji ABS Mieszanie mechaniczne:
-polega na mechanicznym wymieszaniu kopolimeru S/AN z polibutadienem (lub kauczukiem butadienowo-akrylowym) w temperaturze plastyczności na gorących walcach i wytłaczarkach ślimakowych. Niewielki dodatek nadtlenków powoduje częściowe usieciowanie, co zmniejsza kompatybilność składników, ale polepsza wytrzymałość. -typowa mieszanina to 70 części kopolimeru styren/akrylonitryl (70:30) i 30 części kauczuku butadienowo-akrylonitrylowego ( 65:35) -zmiana stosunku molowego reagentów pozwala na uzyskanie produktów o różnych właściwościach przetórczych i użytkowych (odporność na niską i wysoką temperaturę, twardość, elastycznosc )

43 Metody produkcji ABS 2) Procesy polimeryzacyjne: metoda emulsyjna
W procesie emulsyjnym można wyróżnić następujące etapy: • otrzymywanie lateksu polibutadienowego, • kopolimeryzacja (akrylonitryl/styren, akrylonitryl /butadien i szczepienie na polibutadienie), • stabilizacja tworzywa ABS, • koagulacja wytrąconej zawiesiny tworzywa, • wydzielenie i przemywanie tworzywa na wirówce, • suszenie, rozdrabnianie, mieszanie tworzywa z dodatkami ( fotostabilizatory, substancje antystatyczne, barwniki i pigmenty, napełniacze itp..), • granulowanie i pakowanie gotowego produktu

44 Metoda emulsyjna otrzymywania ABS
A- woda, emulgator, inicjator B- butadien C-nie przereagowany butadien D- stabilizator E- styren F- akrylonitryl G- barwniki i pigmenty, stabilizatory itp.. Schemat : 1-autoklaw zaopatrzony w płaszcz grzejno-chłodzący, 2- chłodnica zwrotna, 3-kolumna odgazywująca pod zmniejszonym ciśnieniem 4- zbiornik przejściowy z lateksem butadienowym, 5-reaktor do kopolimeryzacj,6- aparat do wytrącania, 7-fiiltr, 8- wirówka, 9-suszarka fluidyzacyjna, 10-zbiornik przejściowy( lub magazyn), 11-mieszalnik, 12-granulator terpolimeru

45 Metody produkcji ABS b) metoda w masie Jest to proces trójetapowy:
•przygotowanie mieszaniny substratów, •otrzymanie prepolimeru o stopniu konwersji 15-30%, •polimeryzacja, kopolimeryzacja i szczepienie prowadzone metodą w masie c) metoda kombinowana - dwuetapowy proces: -w pierwszym etapie (w masie) zachodzi polimeryzacja rodnikowa w obecności inicjatorów nadtlenkowych butadienu, a w drugim (w suspensji) kopolimeryzacja akrylonitrylu ze styrenem( powstaje S/AN) i jednocześnie szczepienie powstałego kopolimeru S/AN na polibutadienie

46 Metody produkcji ABS- proces kombinowany
Przebieg procesu: mieszanie rozdrobnionego kauczuku butadienowego lub butadienowo-styrenowego i wprowadzenie komonomerów (styrenu, akrylonitrylu) inicjatora polimeryzacji i regulatora masy cząsteczkowej, -prepolimeryzacja w masie komonomerów i polibutadienu w temp. ok C, po 8h uzyskuje się ok % przereagowania, -sporządzenie suspensji wodnej z dodatkiem środków pomocniczych(ok..2% PAW), -polimeryzacja suspensyjna, temp C, przez ok.. 8 h po usunięciu nie przereagowanych komonomerów otrzymane w postaci perełek tworzywo ABS oddziela się na wirówce, suszy -mieszanie tworzywa z substancjami pomocniczymi na walcachi homogenizacja w wytłaczarce z głowicą granulującą.

47 Dwuetapowy proces produkcji ABS (w masie, a następnie w suspensji)
A-polibutadien B-styren C-akrylonitryl D-inicjatory, regulator ciężaru cząsteczkowego E-emulgator,woda F-stabilizator suspensji G-środek powierzchniowo- czynny (2% PAW) H-środki pomocnicze Schemat: 1-zbiornik do mieszania składników, 2- reaktor do prepolimeryzacji, 3- reaktor do polimeryzacji w suspensji, 4-zbiornik suspensji, 5-wirówka, 6-suszarka, 7-separator (cyklon), 8-zasobnik, 9-młyn do rozdrabniania, 10-ugniatarka walcowa, 11-granulator

48 Zastosowanie ABS Terpolimery ABS stosuje się do wyrobu:
korpusów urządzeń elektrycznych, radioodbiorników, telewizorów i magnetofonów urządzeń sanitarnych obudowy sprzętu AGD elementów wnętrz samochodowych osłon wlotów powietrza składników kompozytów polimerowych armatury wewnętrznej sprzętu sportowego elementów mebli galanterii ozdobnej zabawek