Полистирол (ПС) является термопластичным полимером, получаемым полимеризацией стирола. Мономер стирол представляет собой ароматический алкен с формулой C₆H₅–CH=CH₂. Полимеризация может протекать радикально, и в зависимости от условий процесса формируются полимеры с различной молекулярной массой и степенью полидисперсности.
Полистирол характеризуется высокой прозрачностью, умеренной твёрдостью и низкой стойкостью к воздействию органических растворителей. Основные физико-химические свойства ПС:
Полистирол существует в нескольких модификациях: аморфной (обычный ПС), ударопрочной и вспененной. Аморфный ПС прозрачен, ударопрочный ПС содержит добавки бутадиена, формируя сополимер с улучшенной ударной вязкостью, вспененный ПС характеризуется низкой плотностью и хорошей теплоизоляцией.
Основной промышленный метод получения полистирола. Мономер полимеризуется без растворителя в присутствии радикального инициатора при контролируемой температуре. Преимущества метода — высокая чистота продукта, отсутствие необходимости удаления растворителей. Недостатки — трудности контроля тепловыделения и вязкости реакционной смеси при высокой молекулярной массе.
Полимеризация стирола проводится в органическом растворителе (например, бензоле, толуоле) с инициатором радикального типа. Данный метод позволяет регулировать молекулярную массу полимера, получать ПС с узким распределением по молекулярной массе и более высокой вязкостью раствора, облегчая дальнейшую обработку.
Суспензионная полимеризация проводится в водной среде с использованием стабилизаторов и диспергирующих агентов, что позволяет получать гранулированный полистирол. Эмульсионная полимеризация с применением мицеллообразующих поверхностно-активных веществ обеспечивает получение латексов с высокой реакционной скоростью, удобных для последующего формования изделий.
Получается путем введения бутадиена как сополимера, образующего латексные частицы внутри матрицы полистирола. Механизм включает формирование эластичных включений, повышающих сопротивление к ударным нагрузкам. Свойства HIPS:
Модификации стирола с хлором, гидроксильными, сульфокислотными группами позволяют создавать полимеры с улучшенной химической стойкостью, термостойкостью и адгезией к другим материалам. Применяются в производстве ионообменных смол, мембран, специальных композитов.
Получается введением пенообразователей, таких как пентан, при термической обработке гранул ПС. Характеризуется малой плотностью (15–50 кг/м³), низкой теплопроводностью и высокой ударопрочностью на сжатие. Широко используется в строительстве, упаковке и теплоизоляционных материалах.
Полистирол устойчив к воздействию воды и щелочей, но подвержен растворению в органических растворителях и действию ультрафиолетового излучения. Для повышения химической и термической стойкости применяют:
Основная сфера применения полистирола и его производных связана с их механическими, термическими и оптическими свойствами:
Полистирол представляет собой аморфный термопластичный полимер с высокой степенью полидисперсности. Контроль молекулярной массы и распределения по цепям важен для регулирования вязкости расплава, механических и оптических свойств. Важные показатели:
Полистирол способен к термопластической переработке — литью под давлением, экструзии, термоформованию, что делает его универсальным материалом в промышленности.