Il polistireneespanso si presenta in forma di schiuma bianca leggera, spesso modellata in sferette ochips, e viene usato per l'imballaggio e l'isolamento.
Il polistirene fu scoperto per la prima volta nel 1839 daEduard Simon[2], unospezialeberlinese. Dalla resina delLiquidambar orientalis distillò una sostanza oleosa, un monomero che chiamòstyrol, dal nome tedesco della resinaStyrax. Alcuni giorni dopo, notò che il monomero si era trasformato in una gelatina e le attribuì il nome di Styroloxyd (ossido di stirene), pensando che fosse un prodotto diossidazione. Nel 1845 i chimici John Blyth eAugust Wilhelm von Hofmann dimostrarono che la stessa trasformazione dello stirene poteva avvenire in assenza di ossigeno, chiamarono la loro sostanza metastirene e fu dimostrato successivamente che la sostanza era identica allo Styroloxyd. Nel 1866Marcellin Berthelot identificò correttamente il processo come unareazione di polimerizzazione.
La polimerizzazione dello stirene è spontanea benché lentissima anche a temperatura ambiente se lo stirene non contiene appositi composti inibitori, è una reazione per addizione che viene spesso cominciata da prodotti (dettiiniziatori) capaci di produrreradicali, come ad esempio iperossidi.
La reazione èesotermica e perciò bisogna regolare la temperatura per evitare il surriscaldamento del reattore.La produzione avviene secondo diverse modalità, a seconda del tipo di impianto e dei volumi di produzione coinvolti:
Codice identificativo diriciclaggio del polistirene
in massa: il reattore contiene solo lo stirene e l'iniziatore, la temperatura viene mantenuta tra i 50 °C e i 150 °C;
in sospensione: lo stirene viene mantenuto sospeso in acqua per agitazione continua; l'aggiunta dell'iniziatore provoca la polimerizzazione delle gocce di stirene, che si trasformano in sferette di polimero;
in emulsione: lo stirene viene mantenuto inemulsione in acqua attraverso opportuni prodottitensioattivi.
Variando le condizioni di reazione è possibile regolare la lunghezza delle catene polimeriche, solitamente costituite da un numero di monomeri compreso tra 500 e 2.000. Inoltre la lunghezza della catena determina laviscosità del polimero.
Il polistirene viene generalmente venduto in forma di sferette o piccolichips trasparenti, adatti per essere fusi e iniettati negli stampi o trasformati, percalandratura, in lastre per termoformatura o per l'accoppiaggio.
In forma non espansa la suadensità è pari a circa 1050 kg/m3, mentre si va da 15 kg/m3 a 100 kg/m3 nella forma espansa. È trasparente, duro e rigido. Possiede inoltre discrete proprietà meccaniche ed è resistente a molti agenti chimici acquosi. È anche un ottimoisolante elettrico per condensatori, ed è praticamenteanigroscopico.
Può essere facilmente colorato, sia con tinte lucide sia opache. L'aggiunta del colore può essere fatta al momento dello stampaggio, aggiungendo il pigmento direttamente nello stampo, oppure prima dello stampaggio, inglobando il pigmento nella massa del polimero prima di ridurlo inchips per lo stampaggio.
Custodia per CD realizzata in polistirene generico (PS) e polistirene high impact (HIPS)Rasoio usa e getta in polistirene
Il polistirene (PS) viene usato in molti settori applicativi per le sue proprietà meccaniche ed elettriche.
Nell'industria alimentare viene usato per produrre posate e piatti di plastica, involucri per le uova, barattoli per yogurt, frequentemente nella sua variante antiurto (HIPS).
Nell'industria manifatturiera viene impiegato ovunque serva una plastica rigida ed economica, come per i contenitori deiCD eDVD, porta targhe, modellini in plastica. La produzione può avvenire pertermoformatura ostampaggio a iniezione.
Nei laboratori di ricerca e di analisi si fa largo uso dipiastre di Petri, provette e micropiastre di polistirene.
Le lastre trasparenti vengono vendute perbricolage con il nome divetro sintetico.
Inoltre viene utilizzato come materiale per la creazione di modelli al posto della cera nei processi difonderia detti amicrofusione (lost foam). Il vantaggio rispetto alla cera, che deve essere sciolta e fatta uscire dallo stampo, è che il polistirene, a contatto con il metallo fuso, sublima lasciando così la cavità vuota.
Imballaggio in polistireneUna lastra di polistirene spessa circa 1 cm attraversata dalla luce solare.
Si ottiene immergendo in acqua granuli di polistirene e aggiungendo all'acqua una quantità dipentano dal 2% all'8%. Quindi si comprime il tutto e il pentano (che è insolubile in acqua) si diffonde nei granuli. I granuli così trattati possono essere stoccati per qualche mese prima di subire l'espansione. Per l'espansione i granuli vengono posti in una camera con una parete mobile. Viene soffiato dentrovapore acqueo a circa 120-130 °C provocando il rammollimento della plastica e il successivo rigonfiamento dovuto all'ebollizione del pentano imprigionato nel polimero. Si ottengono quindi sferette dischiuma di polistirene. La temperatura del vapore viene quindi innalzata per fare fondere la superficie esterna delle sferette.In seguito la parete mobile della camera si sposta come in unapressa esinterizza il monoblocco di pallini di EPS. Solitamente questi blocchi devono essere tagliati in lastre per poter essere venduti, e il taglio può avvenire con un filo caldo o con un filo a movimento intermittente. La densità che si raggiunge è di 20–80 kg/m³.
L'espanso trova ampio uso nella produzione di imballaggi. Inoltre, essendo unisolante termico è molto usato inedilizia per l'isolamento degliedifici e nella realizzazione di pannellaturesandwich isolanti o per il cosiddetto "isolamento a cappotto", per cui viene utilizzato l'EPS 120 in pannelli (dove 120 è il valore espresso inkPa dellapressione necessaria a ridurre del 10% lo spessore del pannello, secondo UNI EN 826 [metodo di prova] e UNI EN 13163 [specifiche prodotto]).
I granuli di polistirene vengono immessi in unestrusore avite senza fine dove vengono fusi; si insuffla poi del gas in pressione, e il fuso esce nella forma voluta attraverso una trafila posta in testa all'estrusore. All'uscita, la differenza di pressione determina la schiumatura del gas dal polistirene. La densità che normalmente raggiunge in questo modo è di circa 35 kg/m3 ma è possibile raggiungere densità sia inferiori sia maggiori (dai 25/28 kg/m3, fino a circa 50 kg/m3).
Viene utilizzato in edilizia per l'isolamento termico: rispetto all'EPS, è in grado di sostenere pesi maggiori, il che ne rende idonea l'installazione al di sotto di pavimentazioni e addirittura sotto le fondazioni degli edifici.
Ilpolistirene antiurto (o polistirene ad alto impatto o HIPS, dall'ingleseHigh Impact PolyStyrene) è costituito da polistirene egomma stirene-butadiene (o gomma SBR), combinati per ottenere unaplastica menofragile del polistirene generico. La presenza di una seconda fase nel materiale è responsabile per il colore bianco e la perdita di trasparenza, causata dal fenomeno delladiffusione ottica.
Se non riciclato, il polistirolo è dannoso per l'ambiente[3][4].
Le larve del coleotteroZophobas morio sono state osservate nel 2022 da un gruppo di ricercatori dell’Università del Queensland mangiare il polistirolo, ciò è oggetto di studio allo scopo di tamponare l'impatto ambientale del polistirolo stesso[5][6][7][8].
^Il termine "polistirolo" deriva da "stirolo" il nome tradizionale del monomero. Dato che la IUPAC riserva la desinenza "-olo" agli alcoli, "polistirene" e "stirene" sono preferibili.
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