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El origen del poliestireno
El poliestireno, también conocido como poliestirol, es un polímero muy utilizado que se produce mediante la polimerización del estireno.
Es un material transparente, rígido y quebradizo que se presenta en diversas formas, como el poliestireno expandido (EPS) y el poliestireno extruido (XPS). El poliestireno se utiliza habitualmente en envases, aislamientos, recipientes y otros productos cotidianos.
Es resistente al agua, químicamente inerte y resistente a los ácidos y las bases, pero sensible a los disolventes orgánicos. La producción comercial de poliestireno comenzó en la década de 1930 y se fabrica y procesa en todo el mundo.
El EPS, una forma de poliestireno, se utiliza con frecuencia en envases, aislamiento y construcción.
La cristalinidad del PS
El poliestireno existe en dos formas principales: el poliestireno atáctico y el poliestireno sindiotáctico.
El poliestireno atáctico es amorfo, lo que significa que carece de una estructura regular y ordenada y, por tanto, no presenta cristalinidad.
El poliestirenosindiotáctico, en cambio, tiene una estructura muy regular y ordenada, con grupos fenilo alternados en el esqueleto lineal de carbono.
Esta regularidad permite que las moléculas se empaqueten fácilmente en cristales, dando lugar a la formación de una estructura cristalina.
La cristalinidad del Poliestireno sindiotáctico conduce a una mayor fusión temperatura de fusión y una mayor rigidez en comparación con el Poliestireno atáctico.
Sin embargo, es importante señalar que ningún polímero es totalmente cristalino, ya que un polímero totalmente cristalino sería demasiado quebradizo para su uso como plástico.
La presencia de regiones amorfas en los polímeros, incluido el poliestireno, imparte tenacidad, permitiendo que el polímero se doble sin romperse y absorba energía.
El punto de fusión del Poliestireno
El poliestireno es un polímero termoplástico que suele existir en estado sólido a temperatura ambiente, pero que se funde al calentarlo para darle forma o extruirlo.
El punto de fusión del Poliestireno varía según su forma y estructura. El Poliestireno isotáctico, que tiene una estructura regular, tiene una temperatura de fusión de unos 240°C, mientras que el Poliestireno sindiotáctico, que también tiene una estructura regular, tiene una temperatura de fusión ligeramente superior, de unos 270°C.
Este punto de fusión puede medirse con un Calorímetro de barrido diferencial dinámico (DSC)que permite determinar con precisión la temperatura de fusión y otras propiedades térmicas de los materiales.
El Poliestirenoamorfo, que carece de una estructura regular, no se funde a una temperatura determinada, sino que se ablanda gradualmente en torno a los 100°C, lo que se conoce como temperatura de transición vítrea.
Estas diferencias en la temperatura de fusión están relacionadas con la disposición molecular y la cristalinidad del Poliestireno.
El Poliestireno sólido puro es incoloro, duro y tiene una flexibilidad limitada.
Se puede moldear en formas con detalles finos y puede ser transparente o fabricarse en varios colores.
Es económico y se utiliza en la producción de kits de plástico para maquetas, marcos de matrículas, cubiertos de plástico, cajas de CD, maquetas, como material alternativo para discos y muchos otros artículos en los que se desea un plástico bastante rígido y económico.
El poliestireno puede existir en forma sólida o espumada.
En general, el poliestireno es transparente, duro y quebradizo.
Es una resina barata por unidad de peso y tiene un punto de fusión relativamente bajo.
Es uno de los plásticos más utilizados, con una producción anual de varios millones de toneladas.
El punto de fusión del Poliestireno
La estabilidad térmica del Poliestireno depende de su estructura y composición. El Poliestireno puro no es estable a altas temperaturas y tiende a sufrir descomposición térmica.
Sin embargo, la estabilidad térmica puede mejorarse añadiendo estabilizadores. El poliestireno isotáctico, que tiene una estructura regular, suele ser más estable térmicamente que el poliestireno amorfo.
La estabilidad térmica del poliestireno puede medirse utilizando varios métodos, incluido un Chip-DSC (DSC) o mediante termogravimétrico termogravimétrico (TGA) utilizando un STA PT 1000.
El método DSC mide la cantidad de calor absorbido o liberado por un material durante un aumento controlado de la temperatura, lo que permite determinar los puntos de fusión y reblandecimiento, así como investigar las transiciones de fase y las reacciones.
El método TGA mide el cambio de peso de un material en función de la temperatura y puede utilizarse para determinar la estabilidad térmica y las temperaturas de descomposición de los materiales.
La temperatura de transición vítrea del poliestireno
La temperatura de transición vítrea (Tg) del poliestireno suele darse en torno a los 100 °C. Esta temperatura marca la transición del polímero amorfo de un estado duro y vítreo a un estado blando y gomoso.
La Tg puede medirse con un Chip-DSC, que mide la cantidad de calor absorbido o liberado por un material durante un aumento controlado de la temperatura, lo que permite determinar los puntos de fusión y reblandecimiento, así como investigar las transiciones de fase y las reacciones.
La temperatura de transición vítrea es un parámetro importante que afecta a las propiedades mecánicas y a la procesabilidad del poliestireno. Por encima de la Tg, el poliestireno se vuelve blando y maleable, lo que lo hace adecuado para técnicas de transformación como el moldeo por inyección, mientras que por debajo de la Tg, se vuelve duro y quebradizo.
La producción de piezas de poliestireno mediante moldeo por inyección
La producción de piezas de Poliestireno mediante moldeo por inyección es un proceso habitual en el que el Poliestireno fundido se inyecta en un molde para conseguir la forma deseada.
Este proceso requiere máquinas de moldeo por inyección y moldes especializados, normalmente de acero o aluminio.
El poliestireno es muy adecuado para el moldeo por inyección debido a su buena fluidez y conformabilidad.
La resistencia y la conformabilidad del material pueden medirse utilizando un DIL L75 o un TMA.
El DIL L75 es un dilatómetro que mide el cambio de longitud de un material en función de la temperatura, lo que permite conocer la expansión y contracción térmicas del material.
Un Análisis Termomecánico ( ATM ) mide el cambio de longitud de un material en función de la temperatura y de la fuerza aplicada al material, lo que permite determinar las temperaturas de transición vítrea y de reblandecimiento, así como investigar los cambios de forma y las tensiones dentro del material.
Diferentes tipos de PS
El poliestireno es un polímero versátil que se utiliza en diversas formas y aplicaciones.
Algunos de los distintos tipos de poliestireno son:
Poliestireno macizo:
- Es transparente, duro, quebradizo y moderadamente rígido en su estado inalterado. Se utiliza para fabricar maquetas de plástico, marcos de matrículas, cubiertos de plástico y cajas de CD.
Poliestireno expandido (EPS):
- Se utiliza como espuma aislante en la construcción. También se utiliza en forma granular para la producción de hormigón de poliestireno, que se emplea en la industria de la construcción como material de construcción.
Film de poliestireno:
- Se utiliza en la producción de películas y es transparente, duradero e imprimible.
Aplicación: Gránulos PS
DEVICE | CHIP-DSC 1 |
|---|---|
| Heating rate | 50 K/minute |
| Sample mass | approx. 15 mg |
| Sample tray | Open aluminium pans |
| Gas | Static air |
Impacto medioambiental del poliestireno
El poliestireno, especialmente el poliestireno expandido (EPS), tiene importantes repercusiones medioambientales. La producción de poliestireno requiere el uso de petróleo, lo que conlleva una importante huella climática y medioambiental.
Tras su uso, el poliestireno, como componente principal, contribuye a los residuos terrestres y marinos. Es un elemento común en los desechos costeros y puede persistir en el medio ambiente durante mucho tiempo, ya que se degrada muy lentamente.
Además, el poliestireno puede lixiviar sustancias químicas en los vertederos, lo que provoca más problemas medioambientales. Además, el poliestireno supone una amenaza para la salud de las personas y los animales, ya que se descompone en pequeñas partículas que pueden ser ingeridas por la fauna.
El estireno, uno de los principales componentes del poliestireno, también puede causar lesiones hepáticas y daños en los tejidos nerviosos. Debido a estos impactos medioambientales, el uso del poliestireno ya está restringido o prohibido en algunas regiones.
