Прозрачные стирольные пластики. Обзор.

[Kirilliq]

Вы, наверное, знаете биографию персонажей Нового Завета. Она восходит к Ветхому Завету. Я кратко напомню.
Авраам родил Исаака, Исаак родил Иоанна. Иоанн родил Иуду и братьев его...
(Фильм "Корона Российской империи, или Снова Неуловимые")
Стирольные пластики можно поделить на две одинаково важные группы: условно прозрачные (то есть прозрачные до добавления пигментов и наполнителей) и непрозрачные.
В этой серии боянствую о прозрачных
Авраамом был ПС общего назначения, изобретенный в 1930 году лицом басфовской национальности. В 1931 году рынок полистирола составил 40 тонн. После войны (в 1953 г.) догадались к ПС добавить каучук для получения ударопрочного ПС. И дальше - понеслось.

Генеалогическое древо прозрачных стирольных пластиков.

Как уже говорилось, основые методы модификации стирольных пластиков - введение сомономеров и добавление привитого каучука. У прозрачных каучуков имеем 4 вида полимерной цепи матрицы: гомо-полистирол (ПСон), стирол-бутадиен (СБС), стирол-акрилонитрил (САН) и стирол-метилметакрилат (СММА). Про полистирол долго говорить не будем, с ним более-менее все понятно. Среди перечисленных прозрачных полимеров особняком стоит СБС, имеющий структуру блочного сополимера и рапределенные мелкие частицы каучука. Структура СБС может быть различна, соответственно и поведение при растяжении разных структур отличается (см. кривые деформации ниже).

Зависимость свойств СБС от структуры.

К СБС мы еще вернемся при сравнении ударопрочных пластиков.
САН и СММА - пластики довольно близкие между собой по свойствам, оба несколько прочнее и более стойкие к внешнему воздействию по сравнению с полистиролом. САН по причине содержания акрилонила обладает приличной химстойкостью (к моющим, в щелочной среде), а марки с высоким содержанием АН применяются даже для корпусов щелочных батарей. Однако добавление акрилонитрила приводит к появлению желтого оттенка, который обычно нейтрализуют голубым пигментом, но в итоге кристальной чистоты от САН трудно добиться, хотя у многих производителей есть "кристальные" или "прозрачные как вода" марки. Более высокими оптическими свойствам обладает СММА, "дитя любви" между ПС и ПММА. От родителя #1 он взял легкость переработки (высокий ПТР, остутствие необходимости сушки сухим воздухом), от родителя #2 - очень приличный внеший вид (именно стеклянную прозрачность и преломление) и оптические свойства. Если сравнивать его с САН, то он совсем немного хуже по физмеху, ниже по модулю и по химстойкости. В виду последних веяний в ЕС на счет акрилонитрила в контакте с пищевыми продуктами, мы ожидаем роста популярности этого полимера. Запомните его в лицо:

Структура СММА

Как мы помним, чтобы сделать из хрупких стирольных пластиков прочные, добавляется привитый каучук. Про ударопрочный ПС объяснять не надо. Интереснее с прозрачными модификациями САН и СММА. В общем случае, при добавлении бутильного каучука к САН получается непрозрачный АБС, о котором мы поговорим отдельно. Если каучук подобран специальным образом, что АБС получается прозрачным. Технология Стиролюшн - более дорогая по сравнению с технологией некоторых конкурентов, но получаемый по ней МАБС обычно получается более химически стойким, что позволяет применяет его в медицинских изделиях, стерилизуемых этилен- и пропиленоксидом.

МАБС

Если проделать примерно ту же процедуру компаундирования, но взять за основу СММА вместо САН, получится МБС. МБС отлично перерабатывется, имеет высокую прочность (приближается к ПК), но менее теплостойкий и химстойкий в сравнении с МАБС. Оптические свойства МАБС, СБС и МБС близки и, в общем, уступают немодифицированным пластикам.
Модификация прозрачных пластиков добавками, в основном, касается повышения УФ-стойкости. УФ-стабилизированные марки САН и СММА с успехом применяются в светотехнике. Пигментирование в основном применяется для получения прозрачных оттенков, но есть и особые случаи: например получение "опаловых" цветов (с высоким светопропусканием и рассеиванием одновременно) и "глухое окрашивание" - черный цвет с "лакированной" глянцевой поверхностью.
Очень важным свойством САН является его высокий модуль упругости, самый высокий в своей ценовой группе. Наполнение САН стекловолокном (50%) позволяет получать материал с модулем между твердым деревом и костью: 15 ГПа (для сравнения - у ненаполненного ПП - около 1,8 ГПа). Такой материал применяется, например для дистанционных рамок стеклопакетов.
В следующей серии - такой же обзор по непрозрачным стирольным пластикам. Никуда не уходите.

[МихалИваныч]

Хочу дичайше похвалить Кирилла и его компанию за широкий ассортимент прекрасных прозрачных пластиков разных свойств и назначений.
Помню как в начале "нулевых" мы бились в экстазе с экранами для хлебниц и другими прозрачными штуками, и выбор материала был из ПСМ от нижнекамских друзей и ПСМ же от питерских. Питерский был чуть более эластичен, его и искали, но брака хватало и на нем - всё лопалось и ломалось.
Сейчас, когда 21 век в лице Кирилла реально наступил, любой может делать отличные прозрачные изделия без особых напрягов и хоть узлом их завязывать. Ура!

[Kirilliq]

Спасибо, МихалИваныч!
Я все же хотел бы похвалить и российских коллег и конкурентов (хотя им все равно), потому что они производят достойные материалы и в настоящее время успешно теснят нас европейских рынках. Вопрос не столько в качестве, сколько в ассортименте. Имея с десяток марок ПС легче попасть в "десятку" в каком-то конкретном применении, чем пытаться адаптировать одну удачную марку ко всем возможным задачам.