Полистирол ( ПС ) / ˌ p ɒ l i ˈ s t aɪ r iː n / представляет собой синтетический полимер , изготовленный из мономеров ароматического углеводорода стирола . [5] Полистирол может быть твердым или вспененным. Полистирол общего назначения прозрачный, твердый и хрупкий. Это недорогая смола на единицу веса. Он является плохим барьером для воздуха и водяного пара и имеет относительно низкую температуру плавления. [6] Полистирол — один из наиболее широко используемых пластиков , масштабы его производства составляют несколько миллионов тонн в год. [7] Полистирол по своей природе прозрачен , но его можно окрасить красителями. Область применения включает защитную упаковку (например, упаковку арахиса и футляры для драгоценностей , используемые для хранения оптических дисков, таких как компакт-диски и иногда DVD-диски ), контейнеры, крышки, бутылки, подносы, стаканы, одноразовые столовые приборы , [6] при изготовлении моделей, и как альтернативный материал для граммофонных пластинок . [8]
Как термопластичный полимер, полистирол находится в твердом (стеклообразном) состоянии при комнатной температуре, но течет при нагревании выше примерно 100 ° C, температуры стеклования . При охлаждении он снова становится твердым. Это температурное поведение используется для экструзии (как в случае пенополистирола ), а также для формования и вакуумного формования , поскольку его можно отливать в формы с мелкими деталями. Поведение температуры можно контролировать с помощью фотосшивки. [9]
По стандартам ASTM полистирол считается биоразлагаемым . Он накапливается в виде мусора во внешней среде , особенно вдоль берегов и водных путей, особенно в виде пены, а также в Тихом океане. [10]
Полистирол был открыт в 1839 году Эдуардом Симоном , аптекарем из Берлина. [11] Из сторакса , смолы восточного сладкого дерева Liquidambar orientalis , он дистиллировал маслянистое вещество, которое он назвал стиролом, теперь называемым стиролом . Несколько дней спустя Саймон обнаружил, что он загустел и превратился в желе, которое, как теперь известно, представляет собой полимер , который он назвал оксидом стирола («стиролоксид»), поскольку предполагал, что оно образовалось в результате окисления ( оксид стирола — это отдельное соединение). К 1845 году химик ямайского происхождения Джон Баддл Блит и немецкий химик Август Вильгельм фон Хофман показали, что такое же превращение стирола происходит в отсутствие кислорода. [12] Они назвали продукт «метастирол»; анализ показал, что он химически идентичен стиролоксиду Саймона. [13] В 1866 году Марселлин Бертло правильно определил образование метастирола/стиролоксида из стирола как процесс полимеризации . [14] Примерно 80 лет спустя было обнаружено, что нагревание стирола запускает цепную реакцию, в результате которой образуются макромолекулы , в соответствии с тезисом немецкого химика-органика Германа Штаудингера (1881–1965). В конечном итоге это привело к тому, что вещество получило свое нынешнее название — полистирол. [ нужна цитата ]
Компания IG Farben начала производство полистирола в Людвигсхафене примерно в 1931 году, надеясь, что он станет подходящей заменой литому под давлением цинка во многих сферах применения. Успех был достигнут, когда они разработали реактор, который экструдировал полистирол через нагретую трубку и резак, производя полистирол в форме таблеток. [15]
Отис Рэй Макинтайр (1918–1996), инженер-химик компании Dow Chemical, заново открыл процесс, впервые запатентованный шведским изобретателем Карлом Мунтерсом. [16] По данным Института истории науки, «Дау купила права на метод Мунтерса и начала производить легкий, водостойкий и плавучий материал, который, казалось, идеально подходил для строительства доков и плавсредств, а также для изоляции домов, офисов и курятников. ." [17] В 1944 году пенополистирол был запатентован. [18]