Полистирол (ПС) представляет собой синтетический термопластический полимер, получаемый полимеризацией стирола (C₆H₅–CH=CH₂). Мономер содержит фенильную группу, которая придаёт полистиролу характерные физико-химические свойства: твёрдость, прозрачность и химическую стойкость к слабым кислотам и основаниям. Молекулярная структура полистирола может быть представлена как линейная цепь, в которой каждый мономерный блок связан через атомы углерода основной цепи, а фенильные группы ориентированы сбоку, обеспечивая жёсткость макромолекулы.
Ключевые физико-химические свойства полистирола:
Полистирол получают радикальной полимеризацией стирола в различных условиях:
Масляная полимеризация Проводится в жидкой фазе при 80–120 °C с инициаторами пероксидного типа. Получаемый полистирол характеризуется высокой молекулярной массой и термопластическими свойствами.
Эмульсионная полимеризация Основана на диспергировании мономера в воде с применением поверхностно-активных веществ. Полистирол в форме латекса используется для получения клеевых составов и покрытия поверхностей.
Суспензионная полимеризация Мономерные капли диспергируются в воде, инициатор добавляется внутрь капель. Такой метод позволяет получать гранулированный полистирол для литья и экструзии.
Контроль молекулярной массы и полидисперсности достигается подбором температуры, концентрации инициатора и стабилизаторов.
Чистый полистирол обладает высокой хрупкостью при низких температурах. Для улучшения ударной вязкости и других свойств применяют сополимеризацию с бутадиеном или акрилонитрилом.
Ударопрочный полистирол (HIPS) Сополимер бутадиена и стирола, где бутадиен формирует эластичные частицы в аморфной матрице полистирола, повышая ударную вязкость и ударопрочность.
Сополимеры стирол–акрилонитрил (SAN) Добавление акрилонитрила повышает химическую стойкость, термостабильность и прозрачность. Концентрация акрилонитрила варьируется от 5 до 30 %, что позволяет контролировать свойства материала.
Сополимеры стирол–бутадиен–акрилонитрил (ABS-пластики) Трёхкомпонентные сополимеры объединяют жёсткость и прозрачность стирола, эластичность бутадиена и химическую стойкость акрилонитрила. Широко применяются в автомобильной и электроиндустрии.
Полистирол выпускается в виде гранул, листов, плёнок и вспененных материалов:
Технологические методы обработки включают литьё под давлением, экструзию, термоформование и сварку горячим воздухом.
Фенильная группа полистирола определяет его химическую стойкость и возможности модификации:
Высокая универсальность полистирола и его сополимеров обусловлена возможностью точного подбора свойств за счёт изменения мономерного состава, степени полимеризации и методов обработки, что делает их ключевыми материалами современной нефтехимии и полимерной промышленности.