Достаточно инновационным открытием является разработка получения вспенивающегося полистирола. Представленная разработка значительным образом понизила преодолеваемые барьеры рынка изолирующих материалов, превратив это производство в легкодоступное и значительно более дешевое. На подготовку и устройство производства материалов из вспенивающегося полистирола необходимо лишь несколько десятков тысяч долларов, а принцип технологического процесса вполне понятен и достаточно прост. По этой причине такие производства с очень большой вероятностью можно увидеть в любом более-менее большом городе.
Строение полистирола представляет собой гранулы, состоящие из расположенных ровно микроскопических клеток, которые наполнены воздухом. Результатом этого становится некая вспененная равномерно масса, имеющая тончайшую ячеистую структуру, на 98% заполненную воздухом. Она имеет низкую теплопроводность, сходную с теплопроводностью недвижного воздуха.
Итак, из всего вышесказанного можно сделать вывод о том, что полистирол — достаточно жесткая, застывшая при охлаждении вспененная масса с замкнутыми ячейками, которые наполнены воздухом. Полистирол — один из тех строительных материалов, которые являются абсолютно экологически безопасными и чистыми.
Вспенивающийся полистирол используют:
- в изготовлении пенополистирольных блоков, в том числе плит самой разной конфигурации для звуко- и теплоизоляции строений любых назначений (пол, стены, подвалы, лоджии, гаражи, жилые дома);
- при изготовлении упаковок любых сложных форм для приборов, которые необходимо предохранять от различных силовых воздействий, к примеру, при транспортировке;
- в изготовлении деталей автомобилей, каких-либо плавучих средств, декоративных составляющих интерьера;
- при получении легкого бетона, основой которого являются вспененный полистирольный наполнитель и цементный вяжущий. Используется он при производстве блоков и плит теплоизоляции, а так же чердачной, кровельной и др. видов монолитной теплоизоляции;
- в производстве таких отделочных потолочных материалов, как плитки, плинтуса и розетки.
Относительно недавно стали осваивать такие области применения вспенивающегося полистирола, как производство несъемных опалубок для целостного домостроения и оболочки для трубопроводной теплоизоляции.
Две производственные технологии - суспензионная полимеризация и полимеризация в массе - являют собой два основных способа производства вспенивающегося полистирола.
Более своевременным и действенным показал себя именно второй способ получения ВПС. Полимеризация в массе, помимо своей экономичности, отличается более качественным конечным продуктом и значительно более сложной производимой продукцией.
Полимеризация в массе.
Этот метод производства с ограниченной конверсией мономеров в нынешнее время стал более распространен в результате немалых технико-экономических данных. В нашей промышленности этот метод полимеризации стал лидирующим еще в 70-е годы, а в нынешнее время по такому методу вырабатывается примерно 50% всей продукции. Способ полимеризации в массе имеет самую приемлемую и наилучшую модель технологического процесса. Он реализовывается путем непрерывной работы ступенчато соединенных нескольких автоматических мешалок; завершающую же стадию этого процесса зачастую осуществляют в аппарате цилиндрического типа при начальной и конечной температурах, 80 и 220 градусов соответственно. Полимеризация завершается в случае 80-90% степени преобразования стирола. Неотреагировавший мономер убирают из полистирольного расплава под вакуумом, потом с водяными парами до концентрации стирола 0,01-0,055 в полимере. В полистирол включают красители, стабилизаторы, антипирены и прочие добавки и гранулируют. Подобная технология отличается особой экономичностью, так как исключает процессы промывок, обезвоживаний и сушек мелкодисперсных продуктов. Кроме того, она практически не приводит к образованию утилизируемых отходов, вследствие того, что стирол непрореагировавший вновь проходит процесс полимеризации. Подобная технология — до неполного преобразования мономера — допускает использование высочайших скоростей полимеризации, дает возможность контроля температур и обеспечивает допустимую вязкость среды. Если же производить процесс полимеризации до более серьезных и значительных уровней преобразования мономера, то в этом случае будет усложнено отведение разогретого воздуха от вязкой массы, что приведет неизбежно к затруднению полимеризации в изотермическом порядке. Именно эта особенность способа полимеризации в массе спровоцировала большее внимание к другим методам производства, в частности, к суспензионному методу.
Суспензионная полимеризация.
Этот технологический процесс стал развиваться практически параллельно с методом полимеризации в массе. В его основе лежит малая растворимость в воде винилового маномера и нейтральности воды при реакциях радикальной полимеризации. В результате производится продукт специальной марки, в основном, пенополистирол. Этот суспензионный метод являет собой полунепрерывную процедуру, отличающуюся дополнительными технологическими стадиями, такими, как возникновение реакционной системы и отделение получаемого полимера, а также периодично используемом оборудовании в стадии полимеризации. Реакторы, в которых происходит данная операция, имеют объем не менее 10 м3 и оснащены рубашкой и мешалкой. Суспендируется стирол в деминерализованной воде с применением стабилизаторов эмульсий; катализатор полимеризации, в качестве которого может выступать органический пероксид, растворяется в частицах мономера, где, соответственно, и идет полимеризация. Результат этого — появление гранул в полимерной суспензии в воде. Полимеризация проводится под давлением с поэтапным увеличением температуры с 40 и до 130 градусов не менее 8 часов. С помощью центрифуги полимер отделяется от полученной суспензии. После этого процесса его необходимо промыть и просушить.
Процесс суспензионной полимеризации достаточно близок к процессу полимеризации в массе, однако значительно упрощены теплоотвод и смешивание всех компонентов системы.
