امروزه پلیمر پلی استایرن بعد از پلی اتیلن یکی از پر مصرف ترین پلیمر‌های جهان به شمار می آید. مزیت اصلی این محصول علاوه بر شفافیت بالا، این است که به راحتی می تواند با قالب گیری به محصولات کار آمدی تبدیل شود. یکی از گریدهای پرمصرف این ماده که جهت مصارف عمومی مورد استفاده قرار می‌گیرد، پلی استایرن با کاربرد عمومی یا GPPS است که با نام تجاری کریستال نیز شناخته می شود.
خواصی از پلی استایرن طبیعی مانند مقاومت حرارتی، دمای عملکردی، خواص جاری شدن و سیالیت، خواص دی الکتریکی و استحکامی و مقاومت در برابر ضربه محصول پلی استایرن با کاربرد عمومی (GPPS) بهینه شده اند. از این ماده جهت تولید ظروف یک بار مصرف، وسایل الکترونیکی مانند تلویزیون و رادیو، لوازم ورزشی، اسباب بازی و وسایل خانگیبه وفور استفاده می شود.
از جمله مزایای پلی استایرن با کاربرد عمومی (GPPS) می توان به مواردی همچون شفافیت، سفتی بالا، پایداری ابعادی خوب، خواص الکتریکی مناسب، مقاومت در برابر اشعه گاما و قیمت پایین اشاره کرد. این محصول در کنار این مزایا، معایب و محدویت هایی نیز دارد که از مهمترین آنها می توان شکنندگی در دمای محیط، خواص مکانیکی ضعیف در دماهای بالای ۷۰ درجه سانتی گراد، اشتعال پذیری بالا، مقاومت شیمیایی ضعیف به خصوص در برابر حلال های آلی و حساسیت به اشعه فرابنفش را نام برد.
در ادامه ی این مقاله با انواع خصوصیات فیزیکی، مکانیکی، حرارتی، الکتریکی و شیمیایی پلی استایرن با کاربرد عمومی یا GPPS آشنا خواهیم شد.
خواص فیزیکی پلی استایرن با کاربرد عمومی (GPPS)
پلی استایرن با کاربرد عمومی (GPPS) یا کریستالی، پلی استارنی با ساختار آمورف و بی نظم بوده که ظاهری شیشه ای و درخشان دارد. به طور کلی پیوندهای واندروالس (نیروهای بین مولکولی) در تعیین خواص فیزیکی یک ماده نقش عمده ای دارند؛ لذا خواص فیزیکی پلی استایرن با کاربرد عمومی (GPPS) نشأت گرفه از پیوندهای ضعیف واندروالس میان زنجیره های این پلیمر می باشد.
همچنین با افزایش دما، پیوندهای واندروالس ضعیف تر شده و باعث می شود زنجیره های مولکولی تشکیل دهنده ی ماده روی یکدیگر بلغزند. به همین دلیل پلی استایرن با کاربرد عمومی (GPPS) در دمای بالاتر از دمای انتقال شیشه‌ای خود، بسیار الاستیک و نرم خواهد شد.
در جدول زیر مهمترین خواص فیزیکی پلی استایرن با کاربرد عمومی (GPPS) را مشاهده می کنید.
| مقدار |
واحد |
ویژگی |
| ۱.۰۵-۱.۰۴ | g/cm۳ | دانستیه |
| ۱.۰۹-۱.۰۴ | – | دانسیته مخصوص |
| ۰.۷-۰.۱ | % | جمع شدگی |
| ۰.۰۴-۰.۰۱ | % | جذب آب ۲۴ ساعته |
| ۱.۵۹-۱.۵۸ | % | ضریب شکست |
| ۹۰-۸۸ | % | پراکنش |
| ۱.۱-۰.۱ | % | میزان ماتی |
خواص مکانیکی پلی استایرن با کاربرد عمومی (GPPS)
خواص مکانیکی یک پلیمر شامل ویژگی هایی همچون مقاومت، استحکام کششی، مدول ها، استحکام ضربه و استحکام فشاری آن ماده است. شکل کریستالی پلیمر پلی استایرن یا همان پلی استایرن با کاربرد عمومی (GPPS)، استحکام ضربه ای کمی از خود نشان می دهند.
پلیمر پلی استایرن با کاربرد عمومی (GPPS)، با قرار گرفتن در معرض نور آفتاب نیز به علت وقوع پدیده اکسیداسیون نوری تخریب شده و خواص مکانیکی آن تحت تأثیر قرار می گیرد.
در جدول زیر مقادیر خواص مکانیکی پلی استایرن با کاربرد عمومی (GPPS) نشان داده شده است.
| ویژگی | واحد | مقدار |
| مدول کششی یا مدول یانگ (الاستیسیته) | Mpa | ۳۶۰۰-۳۰۰۰ |
| استحکام کششی | Mpa | ۶۰-۳۰ |
| استحکام کششی در نقطه شکست | Mpa | ۴۰-۳۰ |
| استحکام کششی در نقطه تسلیم | Mpa | ۴۰-۳۰ |
| ازدیاد طول در نقطه شکست | % | ۵-۱ |
| ازدیاد طول در نقطه تسلیم | % | ۵-۱ |
| مدول کرنشی | Mpa | ۱۴۰۰ |
| استحکام خمشی | Mpa | ۷۶ |
| مدول خمشی | Mpa | ۳۲۰۰ |
| مدول تنشی | Mpa | ۱۲۰۰ |
| سختی Rockwell | м | M65-M80 |
| سختی Shore D | – | ۹۰-۸۵ |
خواص حرارتی پلی استایرن با کاربرد عمومی (GPPS)
خواص حرارتی شامل مجموعه ای از ویژگی ها و خواص ماده است که هنگام قرار گرفتن در معرض حرارت و گرما از خود نشان می دهد. از جمله ی این خواص می‌توان دمای انتقال شیشه‌ای، رسانایی گرمایی، میزان انبساط حرارتی و … را نام برد.
پلی استایرن با کاربرد عمومی (GPPS)، ماده‌ی ترموپلاستیک سختی است که در دمای معمولی به صورت جامد یا شیشه ای است و در اثر افزایش دما بدون هیچ گونه تغییر شیمیایی ذوب می شود. این ماده هنگامی که بیشتر از دمای انتقال شیشه ای خود گرم شود، به فاز مایع تبدیل شده و جاری می شود؛ در این حالت می‌توان از آن برای فرایند های قالب گیری یا اکستروژن استفاده کرد.
مقادیری که در جدول زیر آمده است، خواص حرارتی پلی استایرن با کاربرد عمومی (GPPS) را نشان می دهد.
| ویژگی | واحد | مقدار |
| پایین ترین دمای کاربری | °C | ۲۰ |
| بالا ترین دمای کاربری | °C | ۶۰ |
| دمای انتقال شیشه‌ای | °C | ۱۰۰ |
| دمای تجزیه حرارتی | °C | ۳۰۰ |
| دمای شعله | °C | ۴۰۲ |
| ظرفیت گرمایی ویژه | cal/°C. g | ۰.۳۲ |
| هدایت گرمایی (در °C0) | W/m. K | ۰.۱۰۵ |
| هدایت گرمایی (بین °C25 تا °C100) | W/m. K | ۰.۱۴ |
| انبساط حرارتی | μm/m. K | ۱۲۰ |
| دمای نرم شدگی (ویکت) | °C | ۱۰۰ |
| درصد پراکنش | % | ۸۷ |
| دمای شکست حرارتی | °C | ۹۵ |
خواص الکتریکی پلی استایرن با کاربرد عمومی (GPPS)
خواص الکتریکی به ویژگی هایی گفته می شود که تعیین کننده ی پاسخ ماده به یک میدان الکتریکی می باشند. در جدول زیر مقادیر خواص الکتریکی برای پلی استایرن پلی استایرن با کاربرد عمومی (GPPS) ارائه شده است.
| مشخصه | واحد | مقدار |
| قدرت دی الکتریک | MV/m | ۲۰ |
| ثابت دی الکتریک | (در MHz1) | ۲.۵ |
| مقاومت الکتریکی حجمی | ohm-cm | >1016 |
| مقاومت قوس الکتریکی | sec | ۷۰ |
خواص شیمیایی پلی استایرن با کاربرد عمومی (GPPS)
پلی استایرن با کاربرد عمومی (GPPS) از نظر شیمیایی بی اثر است و با بسیاری از مواد واکنش نمی دهد، اما در برخی از حلال‌های آلی قابلیت انحلال دارد. بسیاری از خواص شیمیایی پلی استایرن با کاربرد عمومی (GPPS)، نتیجه‌ی خواص منحصر به فرد و ویژه ی عنصر کربن است.
این محصول به شدت اشتعال زا بوده و با شعله‌ای به رنگ زرد نارنجی می سوزد و مانند تمامی هیدرو کربن‌های آروماتیک در طی سوختن، ذرات کربن یا دوده تولید می کند. در اکسیداسیون کامل پلی استایرن با کاربرد عمومی (GPPS) نیز تنها دی اکسید کربن و بخار آب تولید می شود.