پلی استایرن یا پلی استیرن نوعی پلیمر مصنوعی معطر می باشد که از مونومر استایرن به وجود آمده است و در واقع هیدروکربن مایع و یکی از مشتقات نفتی است. PS در دمای اتاق جامد بوده و دارای ساختمانی انعطاف پذیر است اما در دماهای بالاتر ذوب شده و می تواند به شکل قالب در آید. این پلیمر در ساخت ساندویچ پانل ها کاربرد فراوانی دارد و به عنوان یک عایق صوتی و حرارتی خوب در انواع ساندویچ پانل های سقفی و دیواری مورد استفاده قرار می گیرد .
امروزه به دلیل وزن سبک، دوام بالا، عایق حرارتی بالا، اقتصادی بودن و کارایی بالای پلی استایرن، از آن در صنایع مختلف استفاده می کنند. پانل پلی استایرن یک متریال ساختمانی ارزان قیمت است که دارای ویژگی های مناسبی جهت عایق نمودن ساختمان ها می باشد.
با توجه به اهداف مدنظر در صنعت ساختمان، نظیر پایداری و بهره وری انرژی، استفاده مناسب از عایق ها همیشه مهمترین مسئله بوده است. راه های مختلفی برای ایزوله کردن ساختمانها وجود دارد و یکی از متریال های پر طرفدار و مورد استفاده جهت عایق کردن ساختمان ها فوم پلی استایرن می باشد که از دیر باز محبوب بوده است.
ساختار پلی‌استایرن
پلی استایرن از مونومر‌های استایرن ساخته می‌شود. هر واحد استایرن هم دهنده و هم گیرنده الکترون فعال است؛ از همین رو، مهمترین خاصیت پلی استایرن، توزیع وزن مولکولی تحت شرایط پلیمرزاسیون است. این موضوع، به زبان ساده و غیر علمی به مقاومت بالای این پلاستیک در مقابل آب و یا سایر حلال‌ها اشاره دارد.
از نظر شیمیایی، پلی‌استیرن یک هیدروکربن بُلَندزَنجیر است که در آن مراکز متغیر کربنی به گروه‌های فنیل (نامی که به بنزن حلقه‌ای داده می‌شود) متصل اند. فرمول شیمیایی پلی‌استایرن n(C8H8) است. این ماده حاوی موله‌های عناصر شیمیایی کربنی و هیدروژن است .
ویژگی‌های ماده توسط جذب کوتاه‌مدت واندِروالسی بین زنجیرهای پلیمری تعیین می‌شوند. از آنجایی که مولکول‌ها هیدروکربن‌های بلندزنجیری هستند که از هزاران اتم تشکیل می‌شوند، نیروی کششی کلی بین مولکول‌ها بزرگ می‌باشد. هنگام حرارت دادن (یا به سرعت بدشکل شدن به علت ترکیب با ویژگی‌های ویسکوالاستیک viscoelastic و عایق حرارتی ) زنجیره‌ها سازگاری بیشتری به دست آورده، از کنار یکدیگر سُر می‌خورند. این سستی بین‌مولکولی (در مقابل قدرت بالای بین‌مولکولی به علت استقامت هیدروکربنی) حالت انعطاف‌پذیری و کِشسانی به این ماده می‌دهد. قابلیت سیستم برای بدشکل شدن آن در دمای بالاتر از دمای تبدیل شیشه‌ای‌اش، به پلی‌استرین (و به‌طورکلی پلیمرهای نرمش‌پذیر در مقابل حرارت) این امکان را می‌دهد تا هنگام حرارت دادن به‌راحتی نرم شده، به شکل‌های گوناگون درآید.
اگر بخواهیم خصوصیات فیزیکی پلی استایرن را به‌صورت یکپارچه بررسی کنیم در ابتدا با بررسی چگالی پلی استایرن متوجه خواهیم شد، که این پلیمر معمولاً می‌تواند از 10 تا 50 کیلوگرم بر مترمکعب متغیر باشد و این مورد بر حجم و اندازه آن تاثیر بسازی دارد. اندازه‌گیری در صنعت، حرف اول و آخر را می‌زند و از همین رو قبل از هر چیزی چگالی آن را در نظر داشته باشید. پس از آن نوبت می‌رسد به خاصیت شناور شدن آن بر روی آب که در مصارف صنعتی استفاده‌های بسیاری برای آن وجود دارد. همین موضوع هم باعث می‌شود تا این پلیمر، مقاومت، استحکام کششی و استحکام ضربه متغیری بر اساس میزان خالصی آن داشته باشد. مثلا مدل‌های معمولی این پلیمر مقاومت بسیار کمی در برابر شیشه دارند و مدل‌های مستحکم شده آن در صنعت، برای ساخت مقاوم‌ترین اشیا استفاده می‌شوند.
تاریخچه پلی استایرن
پلی استایرن اولین بار توسط ادوارد سایمون متخصص پزشکی از برلین، آلمان در سال ۱۸۳۹ کشف شد که خودش نمی‌دانست چه ماده با ارزشی کشف کرده. تهیه تجاری منومر استایرن و پلیمریزاسیون آن به سال ۱۹۳۴ بر می‌گردد که کمپانی «داو» توانست استایرن را از فراورده‌های نفتی سنتز نماید و سپس آن را پلیمریزه کند. تجربیات به دست آمده از این محصول در زمان جنگ جهانی دوم موجب گردید تا در سال‌های بعد از جنگ به عنوان یک پلاستیک گرمانرم، ارزان و با خواص خوب معرفی شود. با گذر زمان و انتشار تئوری‌های مختلف (از جمله تئوری هرمان استاودینگر در سال ۱۹۲۲ در مورد پلیمر)، در نهایت شرکت BASF در ابتدای سال ۱۹۵۰ یک فرایند دو مرحله‌ای برای تولید فوم پلی استایرن را گسترش داد.
در این فرایند مرحله اول شامل تهیه دانه‌های حاوی توزیع یکنواخت عامل پف زا توسط روش پلیمریزاسیون سوسپانسیونی مونومر استایرن بوده که در مرحله دوم این ماده در داخل یک قالب فرایند می‌گردد. سهولت تولید محصول به هر شکل و اندازه از مزایای این روش بوده که باعث توسعه آن شد. این ماده اولین بار در سال ۱۹۵۰ تولید گردید.
انواع پلی استایرن
- پلی استایرن معمولی یا GPPS
- پلی استایرن مقاوم یا HIPS
- پلی استایرن انبساطی یا EPS
پلی استایرن معمولی GPPS
که با نام GPPS معروف است، جهت مصارف عمومی مورد استفاده قرار می گیرد. آنها باید دارای یک سری ویژگی ها مانند مقاومت خوب در برابر ضربه، خاصیت ضربه پذیری مناسب و در زمان فرآیند سیالاتی خوب باشند. این نوع پلی استایرنها کاربردهای الکتریکی زیادی دارند و دلیل آن هم دارا بودن خواص دی الکتریکی و استحکام زیاد آنهاست. این محصول در بازار ایران با نام تجاری پلی استایرن کریستال شناخته می شود. پلی استایرن معمولی به دلیل اینکه بسیار شفاف است سهولت فرآیند پذیری ناشی از ساختار آمورف آن، مزایای بالایی نسبت به سایر مواد پلیمری دارد. و شکل ظاهری آن این ماده را بسیار مطلوب کرده است.
کاربرد و مصارف پلی استایرن معمولی
بیشتر در تولید ظروف مصرفی مثل بشقاب، لیوان و فنجان، کالاهای مصرفی با مقاومت بالا همانند ظروف خانگی و قوطی‌ها ،برای تولید ظروف یک بارمصرف، وسایل الکترونیکی، بدنه ساعت، تلویزیون، رادیو، لوازم ورزشی، اسباب بازی، عایق برودتی دربدنه یخچال‌ها، فریزرها و کالاهای ویژه بسته بندی همانند جعبه های لوح فشرده و قاب‌های نازک و ظریف، ظروف بسته بندی ویژه مواد دارویی و … به کار می‌رود
پلی استایرن مقاوم HIPS
این نوع پلی استایرن مقاومت خوبی در برابر ضربه دارد و. به طور کلی هر شی پلاستیکی که به آن فکر کنید را می توان با استفاده از پلی استایرن HIPS ساخت. نام تجاری این محصول در بازار ایران هایمپک است.
*کاربرد های پلی استایرن مقاوم
این پلی استایرنها به دلیل اینکه مقاوم هستند در ساخت خانه سازی و ساخت ظروف و بدنه لوازم خانگی و پوشش‌ها استفاده می شود.و همچنین در ساخت لوازم ورزشی و اسباب بازی ها کاربرد دارند و تقریبا هر شی پلاستیکی که در ذهن داشته باشید را می توان به وسیله پلی استایرن HIPS تولید کرد.
امروزه یکی از تصمیمات جالبی که گروهی از تولیدکنندگان ساندویچ پانل گرفته اند این است که لایه سخت و محافظ ساندویچ پانل ها را از جنس پلی استایرن سخت بسازند و لایه داخلی آن را از پلی استایرنهای EPS ویا XPS بسازند.
پلی استایرن انبساطی
که به اختصار EPS یا Expanded polystyrene نامیده می شود، یک نوع پلیمر سفید است که خاصیت ضد آتش دارد که به آنها یک ماده فوم کننده اضافه می شود. این نوع پلی استایرن در بازار ایران با نام یونولیت شناخته می شود.
پلی استایرن انبساطی EPS یک پلیمر بسیار سبک می باشد که خواص عایق حرارتی بالایی دارد. همچنین این پلیمر، سبب جلوگیری از اتلاف انرژی می شود. EPS از لحاظ شیمیایی خنثی می باشد. مقاوم به حملات باکتری می باشد، قیمت مناسبی دارد و همچنین استحکام به ضربه و پایداری ابعادی عالی دارد.
پس به طور کلی پلی استایرن انبساطی EPS دارای انتقال حرارت بسیار پایین به علت داشتن سلول بسته می باشد، دارای استحکام فشاری بالا می باشد که تحمل بار زیادی را خواهد داشت. بسیار سبک می باشد و دانسیته پایینی دارد. حداکثر تغییر در اندازه ابعاد در EPS حدود 2 درصد است و پایداری ابعادی عالی دارد. حتی وقتی در آب غوطه ور شود نیز جذب آب کمی دارد . EPS مقاوم به پیر سازی و شراط آب و هوایی می باشد. هرچند که در معرض نور مستقیم آفتاب بر اثر UV زرد می شود.
*کاربردهای پلی استایرن انبساطی EPS:
صنایع ساختمان سازی: به واسطه خاصیت عایق بودن ، بی اثر بودن شیمیایی ، مقاومت در برابر باکتریها و آفات و غیره در پلی استایرن انبساطی به طور گسترده ای در صنعت ساختمان و استفاده می شود ، ساختار سلول بسته آن تنها جذب آب کمی را امکان پذیر می کند بادوام ، مقاوم است و می تواند به عنوان سیستم های عایق بندی شده برای صفحات نما ، دیوارها ، سقف ها و کف در ساختمان استفاده شود. لذا از مزایای استفاده از پلی استایرن انبساطی EPS در صنعت ساختمان می توان به کاهش مصرف انرژی، قابلیت بازیافت، بهبود کیفیت فضای داخل و… اشاره نمود.
بسته بندی مواد غذایی: با استفاده از مواد پلی استایرن انبساطی EPS می توان ورق و صفحات تهیه کرده و از آن ها با استفاده از فرایندهایی مانند ترموفرمینگ و وکیوم فرمینگ در صنایع بسته بندی بهره گرفت.
*سایر کاربردهای پلی استایرن انبساطی EPS
در کلاه ایمنی ورزشی، صندلی ماشین نوزاد، صندلی اتومبیل
کاربرد اصلی استایرن انبساطی در ساخت ساندویچ پانل ها و انواع کانکس می باشد و به همین دلیل بسیار مورد توجه تولید کنندگان ساندویچ پانل می باشد.
این پلی استایرن ها بسیار سبک هستند و رسانایی گرمایی پایین، مقاومت بالا در برابر فشرگی و توانایی بالا در جذب ضربه، آن را به ماده ایده آل برای بسته بندی و عایق بندی در صنایع مختلف تبدیل نموده است
سرعت و سهولت در اجرای سقف ,صرفه جویی در گچ و خاک و آهن آلات,پایدار در مقابل زلزله,حمل و نقل آسان, سبک بودن ,مقاوم در برابر فشردگی و ضربه , سرعت زیاد در اجرا و کاهش هزینه ها
برای تولید بلوکهای پلاستوفوم (مناسب ترین جایگزین بلوکهای سیمانی) به منظور عایق صوتی و حرارتی- برودتی در سردخانه ها و یخچالهای صنعتی و همچنین ساخت انواع فومهای بسته بندی و ظروف یکبار مصرف نگهداری غذا استفاده می شود. عایق برودتی در سردخانه‌ها و یخچالهای صنعتی. ساخت انواع فومهای بسته بندی و انواع یخدان و ترموس.
