폴리스티렌 ( PS )은 스티렌 단량체의 중합으로 생성되는 열가소성 비결정성 수지 입니다 . 다양한 합성법으로 중합할 수 있으며, 산업계에서 주로 사용되는 방법은 벌크 중합과 현탁 중합입니다. PS는 크게 일반용 폴리스티렌(GPPS, 일반적으로 투명 폴리스티렌으로 알려짐), 고충격 폴리스티렌(HIPS, 일반적으로 변성 폴리스티렌으로 알려짐), 발포 폴리스티렌(EPS)으로 나뉩니다.
자연 소개
일반용 폴리스티렌은 무색, 무취, 무미, 광택, 투명한 구슬 또는 과립 고체인 열가소성 수지입니다. 밀도 1.04-1.09, 투명도 88%-92%, 굴절률 1.59-1.60. 응력 하에서 복굴절이 발생하며, 소위 응력 광학 효과입니다. 제품의 용융 온도는 150-180°C, 열 분해 온도는 300°C, 열 변형 온도는 70-100°C, 장기 사용 온도는 60-80°C입니다. 열 변형 온도보다 5-6°C 낮으면 어닐링 후 응력을 제거하고 열 변형 온도를 높일 수 있습니다. 생산 공정 중에 소량의 α-메틸스티렌을 첨가하면 일반용 폴리스티렌의 내열 등급을 향상시킬 수 있습니다.
방향족 탄화수소, 염소화 탄화수소, 지방족 케톤 및 에스테르에 용해되지만 아세톤에서만 팽윤됩니다. 특정 광물유, 유기산, 알칼리, 염, 저급 알코올 및 이들의 수용액에 대한 내성이 있습니다. 수분 흡수율이 낮아 습한 환경에서도 기계적 특성과 치수 안정성을 유지할 수 있습니다. 광학적 특성은 아크릴 수지 다음으로 우수합니다. 전기적 특성이 뛰어나고 체적 저항률과 표면 저항률이 높으며 온도 및 습도 변화, 코로나 방전에 영향을 받지 않습니다. 또한 방사선 저항성도 우수합니다. 주요 단점으로는 취성이 강하고 균열이 발생하기 쉬우며, 충격 강도가 낮고 내열성이 떨어져 끓는 물에 견딜 수 없으며 저온 및 저하중에서만 사용할 수 있다는 점입니다. 또한 내광성이 약하고 가연성이 있으며 연소 시 검은 연기와 특유의 냄새를 발생시킵니다.
예비
일반용 폴리스티렌은 스티렌을 단량체로 사용하여 자유 라디칼 중합 또는 이온 중합으로 생산됩니다. 생산 방법에는 벌크 중합, 용액 중합, 현탁 중합 및 유화 중합이 있습니다. 현재 산업 생산에는 현탁 중합과 벌크 중합이 주로 사용됩니다.
1. 벌크 중합법: 스티렌 단량체를 예비 중합 케틀에 넣고 소량의 첨가제와 개시제를 넣고 95-115℃에서 가열 교반하여 예비 중합하고 전환율이 20%-35%에 도달한 후 교반기가 있는 타워 반응기에 보내 연속 중합합니다. 중합 온도를 점차 약 170℃로 높여 완전한 전환을 달성합니다. 소량의 미반응 스티렌이 탑 상단에서 방출되어 재활용할 수 있습니다. 폴리머는 탑 하단에서 연속적으로 배출되고 압출 및 과립화를 통해 완제품을 얻은 다음 포장 후 공장에서 출하합니다.
2. 현탁 중합법은 스티렌을 단량체로, 물을 매질로, 젤라틴 또는 전분, 폴리비닐알코올, 하이드록시에틸셀룰로오스 및 기타 보호 콜로이드 또는 탄산마그네슘, 규산마그네슘, 인산칼슘 등과 같은 불용성 무기염을 분산제로, 말레산 무수물-스티렌 공중합체 나트륨염을 보조 분산제로, 과산화벤조일을 개시제로 사용하고, 약 85°C에서 중합을 개시한다. 개시제를 사용하지 않고 고압 중합 케틀에서 100°C 이상의 고온에서 고온 중합을 수행하는 것도 가능하다. 중합체를 세척, 분리 및 건조하여 무색 투명한 미세 비드 수지를 얻는다.
처리
폴리스티렌은 유동성이 좋고 가공성이 우수하며 착색이 용이하고 치수 안정성이 뛰어납니다. 사출 성형, 압출 성형 , 블로우 성형, 발포, 열성형, 접착, 코팅, 용접, 기계 가공, 인쇄 등 다양한 가공을 통해 여러 가지 부품으로 제작할 수 있으며, 특히 사출 성형에 적합합니다.
사출성형 시 일반적으로 재료는 건조하지 않고 바로 사용할 수 있습니다. 그러나 제품의 품질을 개선하기 위해 55-70℃ 블라스트 오븐에서 1-2시간 동안 사전 건조할 수 있습니다. 구체적인 가공 조건은 대략 다음과 같습니다. 배럴 온도는 약 200℃, 금형 온도는 60-80℃, 사출 온도는 170-220℃, 압축비는 60-150MPa, 압축비는 1.6-4.0입니다. 내부 응력을 제거하기 위해 성형된 제품은 적외선 램프 또는 블라스트 오븐에서 70-2시간 동안 4℃의 일정한 온도에서 처리할 수 있습니다.
압출 성형 시, 스크류 길이 대 직경 비율 L/D는 일반적으로 17~24이고, 공랭 방식을 사용하며, 압출 온도는 150~200°C입니다.
블로우 몰딩 시 사출 성형과 압출 성형으로 얻은 파리손을 블로우 몰딩하여 원하는 제품을 얻을 수 있습니다. 블로우 몰딩 압력은 일반적으로 0.1-0.3MPa입니다.
어플리케이션
폴리스티렌은 투명하고 강성, 전기적 특성 및 인쇄 특성이 뛰어나고 특히 위생성이 좋고 가격이 저렴하기 때문에 식품 포장에 광범위한 적용 전망을 가지고 있습니다. 다양한 계측기 하우징, 램프 갓, 광학 부품, 계측기 부품, 투명 창, 투명 모델, 화학 산 저장 탱크, 산 전달 탱크, 통신 부품, 고주파 커패시터, 고주파 절연 패드, 브래킷, 인서트 및 냉동 절연 재료로 전기 기계 산업, 계측기, 통신 장비 산업 등에서 널리 사용되었습니다. 또한 병 뚜껑, 용기, 장식품, 단추, 빗, 칫솔, 비누 상자, 담배 상자 및 장난감과 같은 다양한 일상 필수품에도 널리 사용됩니다.
보안
수지를 생산하는 데 사용되는 원료는 인체 피부와 점막에 다양한 정도의 자극을 줄 수 있으며, 이는 피부 알레르기 반응과 염증을 일으킬 수 있습니다. 동시에 수지 먼지가 인체에 미치는 해로움에 주의해야 합니다. 고농도 수지 먼지를 장기간 흡입하면 폐 병변이 생길 수 있습니다. 대부분의 수지는 공통적인 유해 특성을 가지고 있습니다. 즉, 화염과 고온에 노출되면 인화성이 있으며 산화제와 접촉하면 화상을 입을 위험이 있습니다. 따라서 작업자는 작업 환경을 개선하고 작업 구역과 비작업 구역을 의식적으로 분리하고 가능한 한 자동화되고 폐쇄되도록 하며 환기 시설을 설치해야 합니다.
폴리스티렌 수지는 일반적으로 종이-플라스틱 복합 봉지 또는 기타 포장 봉지에 포장되며, 봉지당 순중량은 25kg입니다. 다른 품질의 다른 대형 포장도 사용할 수 있습니다. 통풍이 잘 되고 건조한 창고에 보관해야 하며, 불 및 직사광선을 피해야 하며, 야외에 쌓아 두어서는 안 됩니다. 폴리스티렌 수지는 위험하지 않은 제품입니다. 적재 및 하역 시 철제 갈고리와 같은 날카로운 도구를 사용하는 것은 엄격히 금지되어 있으며, 포장 봉지를 손상시키지 않도록 던지는 것도 금지되어 있습니다. 운송 중에는 햇빛이나 비에 노출되어서는 안 되며, 독성, 부식성, 인화성 및 폭발성 제품과 혼합해서는 안 됩니다.
환경 및 재활용
GPPS는 저렴하고, 편의용 가방 등 다양한 일상용품으로 만들어지기도 합니다. GPPS는 분해하기 어렵기 때문에 재활용 시스템이 아직 완벽하지 않을 경우 환경 오염을 일으키기 쉬운데, 이를 종종 "백색 오염"이라고 합니다. 요즘 사람들은 환경 보호 문제에 점점 더 많은 관심을 기울이고 있습니다. 따라서 이러한 제품을 사용할 때는 별도의 카테고리로 재활용해야 합니다. 폴리스티렌의 재활용 기호는 6입니다.
