پلی استایرن چیست؟ – ویژگی ها، انواع و کاربرد
پلی استایرن نوعی زنجیره ی طویل شیمیایی است که دارای کاربرد فراوانی است. پلی استایرن در گروه فنیل ها قرار می گیرد و این زنجیره ی شیمیایی در صنایع پتروشیمی از اهمیت خاصی برخوردار است. از بین مواد و ترکیب های شیمیایی، پلی استایرن دارای یکی از بلند ترین زنجیره های کربنی است. ماده ی مذکور در ساختار خود، دارای دو عنصر هیدروژن و کربن است. این ماده ی شیمیایی با فرمول شیمیایی n(C۸H۸) نشان داده می شود. پلی استایرن دارای خواص ویژه ای است. در این مقاله نشریه جهان شیمی فیزیک به انواع، ویژگی های مختلف و همچنین کاربرد این ماده آلی می پردازیم.
پلی استایرن چیست؟
ماده مورد بحث در این مقاله یک نوع پلیمر است که از مونو مرهای استایرن که جزء مواد پتروشیمی است، تشکیل می شود. ماده ی شیمیایی ماده یک پلیمر مصنوعی بوده و دارای انواع مختلفی است. این پلیمر معطر، انواع معمولی، مقاوم و انبساطی دارد. مونومر پلی استایرنها یا همان استایرن که یکی از مشتقات نفتی نیز است، هیدرو کربن مایع است. امروزه پلی استایرن به دلیل ویژگی های خاص خود که مزیت هایی به آن بخشیده است، کاربرد های فراوانی در صنایع مختلف دارد. صنایع پتروشیمی، ساختمانی و الکتریکی از جمله ی این صنعت ها هستند.
همچنین این ماده به عنوان یک ماده ی ترمو پلاستیک نیز در نظر گرفته می شود. این ترکیب، ماده اولیه پلاستیک مقاوم و سخت است. پلی استایرنها به آسانی قابل تولید و ساخت بوده و یکی از پر کاربرد ترین پلاستیک های ساخته شده توسط انسان است. به طور کلی این ماده ی شیمیایی را با نام اختصاری GPPS (پلی استایرنهای عمومی) می شناسند و به کار می برند.
تاریخچه ی اکتشاف شیمیایی پلی استایرنها
در سال ۱۸۳۲ میلادی، پلیمر پلی استایرنها توسط ادوارد سایمون به طور کاملاً اتفاقی به کشف رسید. اما در سال ۱۹۳۴ میلادی، کمپانی داو برای اولین بار به منظور اهداف تجاری، استایرن و پلی استایر ن را تولید کرد. این کمپانی موفق به تولید مونومر استایرن از فراورده های نفتی و همچنین پلیمریزاسیون این ماده و تولید پلی استایرن شد. پس از جنگ جهانی دوم، ماده ی شیمیایی پلی استایرنها به عنوان یک ماده ی عایق الکتریسیته و همچنین یک پلاستیک نرم پر کاربرد، به صرفه و با قیمت مناسب شناخته می شدند. پس از منتشر شدن تئوری هایی مانند تئوری هرمان استاودینگر (در سال ۱۹۲۲) که مربوط به پلیمرها است، تولید گسترده ی فوم پلی استایرنها آغاز گردید.
در سال ۱۹۵۰ میلادی شرکتی به نام BASF به تولید گسترده ی فوم پلی استایرن پرداخت. در فرایند های مختلف ساخت و تولید فوم پلی استا یرن از شیوه ی پلیمریزاسیون سوسپانسیونی مونومر استایرن استفاده شد. تولید این محصول آسان بود و همین امر موجب گسترش تولید آن شد. بنا براین این ماده ی شیمیایی در سال ۱۹۵۰ میلادی برای نخستین بار به تولید رسید.
ساختار مولکولی و ویژگی های پلی استایرن
همان طور که پیش تر به آن اشاره کردیم، پلیمر پلی استایرن از مونومرهای استایرن تشکیل می شود. پلی استایرنها و پلاستیکی که از آن تهیه می شود دارای مقاومت بسیار زیادی نسبت به آب و حلال های دیگر از این دست است. دلیل مقاومت این ماده توزیع وزن مولکولی در شرایط پلیمر شدن است که پر اهمیت ترین ویژگی پلی استارینها به حساب می آید. هر استایرن هم خاصیت دهندگی الکترون و هم خاصیت گیرندگی آن را دارد که خود علت اصلی ویژگی مهم مذکور است.
گاهی بعضی از همین ویژگی های منحصر به فرد استایرن و پلی استایر ن موجب معایبی برای این پلیمر پر کاربرد می شوند. از جمله ی این معایب می توان به شکنندگی و خشکی بسیار زیاد این پلاستیک اشاره نمود. همین شکنندگی و خشکی بالای این پلاستیک باعث شده است تا به این ماده کریستال نیز بگویند. با این که این پلاستیک پلیمری در درجه ی حرارت حدود ۳۰۰ درجه که درجه حرارت بالایی است تخریب می شود، اما تک مرحله ای بودن این فرایند عیب بسیار بزرگی برای این ماده به حساب می آید.
این پلاستیک بسیار اشتعال زا بوده و در برابر اشعه ی UV ضعف مقاومتی دارد و همین دو نیز از معایب دیگر آن هستند.
انواع پلی استایرن
سه نوع مختلف پلی استایرنها وجود دارد که در صنایع مختلف به کار گرفته می شوند. پلی استایرنهای عمومی، نوع مقاوم و نوع انبساطی سه نوع مختلف پلی استایرنها به حساب می آیند. پیش تر اشاره کردیم که GPPS نام اختصاری پلی استایر ن است. اما در حقیقت این نام، نام اختصاری پلی استایرن معمولی است. از ویژگی های این نوع پلی استایرنها می توان به مقاومت بالا در برابر حرارت، قدرت ضربه پذیری مناسب و میزان مناسب سیالیت در زمان فرایند اشاره کرد.
علاوه بر مصارف عمومی از این نوع در مصارف الکتریکی هم استفاده می کنند. علت این امر استحکام بالا و خواص دی الکتریکی آن ها است. در ایران این نوع با نام تجاری کریستال شناخته می شود.
نوع مقاوم پلی استایرن با نام اختصاری HIPS شناخته می شود. این نوع پلی استایرن در تولید ظروف و بدنه ی وسایل خانگی به کار می رود. علت این کاربرد نیز مقاومت این نوع در برابر ضربه است. هایمپک نام تجاری است که این نوع با آن در ایران شناخته می شود. یونولیت ها یا پلی استایرنها انبساطی با نام اختصاری EPS نشان داده می شود. این پلیمر سفید رنگ با افزودن یک عامل سفید کننده ساخته می شود. یونولیت نیز همان نام تجاری این نوع پلی استایرن در ایران است.
کاربرد متفاوت انواع مختلف پلی استایرن ها
تولید ظروف پلاستیکی یک بار مصرف از گسترده ترین و مهم ترین کاربرد های پلی استایرن ها است. از ویژگی های مهم و مثبت این ظروف یک بار مصرف، شفاف بودن و تراکم بالای آن ها است. علاوه بر این، مقاومت بالای این ظروف از دیگر مزیت های آن ها است. علاوه بر خاصیت های ذکر شده، خاصیت دی الکتریک پلی استایر ن ها آن ها را در صنایع الکتریکی پر کاربرد و مهم کرده است.
از پلی استایر ن های معمولی برای ساخت ظروف یک بار مصرف، لوازم الکترونیکی، بدنه ی تلوزیون، ساعت، رادیو، وسایل ورزشی، اسباب بازی، عایق برودتی در یخچال و فریزرها و سایر لوازم خانگی و… استفاده می شود. موارد مصرف و کاربرد پلی استا یرن های مقاوم نیز تولید لوازم ورزشی، اسباب بازی ها، عایق برودتی یخچال و فریزر ها، وسایل خانگی و ظروف یک بار مصرف و… هستند.
پلی استا یرن های انبساطی نیز کاربرد های گسترده ای دارند. از جمله ی این کاربرد ها تولید بلوک های پلاستوفوم برای سقف (به عنوان عایق صوت و حرارت در ساختمان سازی)، عایق سرمایی برای سرد خانه ها و یخچال های صنعتی، تولید فوم های بسته بندی مختلف، یخدان های مختلف، ترموس و… است.
