Caratteristiche
Il polistirene (chiamato anche polistirolo) è il polimero dello stirene,formula chimica : (C8H8)n , di aspetto solido incolore in varie forme
È un polimero aromatico termoplastico dalla struttura lineare. A temperatura ambiente è un solido vetroso; al di sopra della sua temperatura di transizione vetrosa, circa 100 °C, acquisisce plasticità ed è in grado di fluire; comincia a decomporsi alla temperatura di 270 °C.
Allo stato compatto il Polistirene è un materiale rigido, incolore, trasparente che trova applicazione soprattutto nell'imballaggio di frutta e verdura, negli elettrodomestici, nell'isolamento termico e in quei campi che richiedono un polimero di facile lavorabilità, trasparenza, di buone prestazioni termo-meccaniche. Il polistirene espanso si presenta in forma di schiuma bianca leggerissima, spesso modellata in sferette o chips.
Il polistirene fu scoperto per la prima volta nel 1839 da Eduard Simon, uno speziale berlinese. Dalla resina del Liquidambar orientalis distillò una sostanza oleosa, un monomero che chiamò styrol, dal nome tedesco della resina Styrax. 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 di ossidazione. Nel 1845 i chimici John Blyth e August 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 1866 Marcellin Berthelot identificò correttamente il processo come una reazione di polimerizzazione.
Il PS è caratterizzato dalle seguenti proprietà :
- anigroscopico
- non solubile in acqua
- traspirante, ma impermeabile all’acqua quindi con notevole galleggiabilità
- conducibilità termica ridotta e ottima efficacia come isolante termico
- resistente a molti agenti chimici acquosi
- ottimo isolante elettrico per condensatori
- traspirante, permeabile al vapore acqueo, ma impermeabile all'acqua
- durata pressoché illimitata
- caratteristiche meccaniche stabili fino a temperature comprese fra 80-85°
- combustibile a circa 450°C
- atossico, non contiene CFC (clorofluorocarburi) e HCFC (idroclorofluorocarburi)
- solubile nei solventi organici clorurati (ad esempio diclorometano e cloroformio) trielina e in alcuni solventi aromatici (benzene,
toluene) solvente nitro, acetone
- chimicamente inerte
- riciclabile al 100%
La polimerizzazione dello stirene, 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 (detti iniziatori) capaci di produrre radicali, come ad esempio i perossidi. La reazione è esotermica 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
- 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 in emulsione in acqua attraverso opportuni prodotti tensioattivi.
Variando le condizioni di reazione è possibile regolare la lunghezza delle catene polimeriche. Inoltre la lunghezza della catena determina la viscosità del polimero.
In forma non espansa la sua densità è pari a circa 1.050 kg/m3, mentre si va da 15 kg/m3 a 100 kg/m3 nella forma espansa. È trasparente, duro e rigido.
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 in chips per lo stampaggio.