Эмульсионный полистирол в значительных количествах применяется для изготовления газонаполненных материалов (пенопластов), облада­ющих очень малым объемным весом. Объемный вес некоторых марок пенополистирола составляет 0,04—0,06 г/см3.

Пенополистирол широко применяется в строительстве,' холодильном машиностроении, на транспорте и в других отраслях народного хозяйст­ва в качестве термо - и звукоизоляционного материала.

Получение пенополистирола возможно двумя методами: прессовым (марки ПС-1 и ПС-4) и беспреосовым (марка ПС-Б).

Технологический процесс производства полистирольных пенопластов с применением внешнего давления состоит из трех основных стадий: а) смешение полистирола с газообразователем (порофором); б) прес­сование композиции; в) вспенивание отпрессованной заготовки в специ­альной форме.

Исходные продукты: полистирол эмульсионный; порообразователь: карбонат аммо­ния или порофор ЧХЗ.

Оборудование: шаровая лабораторная мельница (можно использовать ступку); герметическая пресс-форма; пресс; термошкаф; ванна с горячей водой.

Порошкообразный эмульсионный полистирол (молекулярный вес_ до 130 000) смешивают с 4% просеянного карбоната аммония в шаровой* мельнице в течение 12—24 ч. Вместо минерального порообразователя можно применять органический, например динитрил азоизомасляной кислоты (порофор ЧХЗ) в количестве 15% (на 85 г полистирола берут 15 г порообразователя).

После перемешивания в шаровой мельнице массу помещают в гер­метическую преос-форму и прессуют при удельном давлении 100— 150 кг/см2 и 150° С с выдержкой при этой температуре под давлением в течение 1,5—2 мин на 1 мм толщины заготовки. При этом порофор разлагается и газ равномерно распределяется по всей заготовке. Внеш­нее давление при прессовании должно быть на 10—15% выше противо­давления газов прессуемой заготовки.

Охлажденный под давлением до 40—50° С запрессованный образец вынимают из пресс-формы и помещают в термокамеру, нагретую до 130—140° С для вспенивания. Процесс вспенивания происходит за счет расширения газов, образовавшихся при разложении порообразователя во время запрессовки заготовки. При разложении карбоната аммония выделяются СОг и NH3, а в случае употребления порофора ЧХЗ выде­ляется азот. Вспенивание можно проводить также, опустив запрессо­ванный образец в горячую воду, нагретую до 95—98° С. После вспени­вания и увеличения в объеме образец всплывает на поверхность воды.

Зависимость длительности процесса вспенивания от толщины за­прессованного образца приведена ниже:

Толщина, мм............................................................................... 5 12 20 30

Продолжительность вспенивания, мин... 20 30 60 60

При введении 15% динитрила азоизомасляной кислоты объемный вес материала составляет 0,06 г/см3. При употреблении карбоната ам­мония объемный вес меняется в зависимости от количества порообра­зователя следующим образом:

Количество (NH4)2C03, 7о. ....................................................... 2 4 5

Объемный вес, г/см3 . ................................................................. 0,1 0,07 0,042

Если при вспенивании образец пенополистирола покоробился, то его выпрямляют. Выпрямление ведут при 80° С в прессе под давле­нием до 5 кг/см2. Определяют объемный вес полученного материала (см. ч. II).

РАБОТА 15. ПОЛУЧЕНИЕ ПОЛИСТИРОЛА ПОЛИМЕРИЗАЦИЕЙ С ПЕРСУЛЬФАТОМ АММОНИЯ

Исходные продукты: стирол (свежеперегнанный) — 30 г; вода дистиллирован­ная— 100 мл; персульфат аммония — 0,5 г.

Оборудование: прибор (см. рис. 19); стакан емкостью 1 л в качестве водяной ба­ни, фарфоровый стакан.

Персульфат аммония растворяют в воде и загружают в трехгорлую колбу емкостью 0,3 л. Затем вносят стирол, включают мешалку, пуска­ют воду в холодильник и нагревают колбу на водяной бане до 80° С. Через некоторое время после начала нагревания смесь в колбе приоб­ретает молочно-белый цвет. При 80° С реакцию проводят 6—7 ч, после чего содержимое колбы выливают в стакан, добавляют 10 мл концен­трированной соляной кислоты и при нагревании и перемешивании про­водят коагуляцию полимера. Полученный полистирол отфильтровывают на воронке Бюхнера, промывают водой до нейтральной реакции про­мывных вод и сушат до постоянного веса в термошкафу или вакуум - сушилке при 60—65° С.

Рассчитывают выход полимера в процентах по отношению к взя­тому стиролу. Определяют индекс расплава полимера и перерабатывают литьем под давлением (см. стр. 65). Образцы испытывают на ударную вязкость (см. ч. II).