Il
polistirene
(chiamato anche
polistirolo
[1]
) e il
polimero
dello
stirene
.
E un polimero
aromatico
termoplastico
dalla struttura lineare. A
temperatura ambiente
e un
solido vetroso
; al di sopra della sua
temperatura di transizione vetrosa
, circa 100 °C, acquisisce
plasticita
ed e in grado di fluire; comincia a
decomporsi
alla temperatura di 271°C.
Il polistirene
espanso
si presenta in forma di schiuma bianca leggera, spesso modellata in sferette o
chips
, e viene usato per l'
imballaggio
e l'isolamento.
Chimicamente
inerte
rispetto a molti agenti corrosivi, e solubile nei solventi organici clorurati (ad esempio
diclorometano
e
cloroformio
), in
trielina
, in
acetone
e in alcuni solventi
aromatici
come
benzene
e
toluene
.
Il polistirene fu scoperto per la prima volta nel 1839 da
Eduard Simon
[2]
, uno
speziale
berlinese
. Dalla resina del
Liquidambar orientalis
distillo una sostanza oleosa, un monomero che chiamo
styrol
, dal nome tedesco della resina
Styrax
. Alcuni giorni dopo, noto che il monomero si era trasformato in una gelatina e le attribui 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
identifico correttamente il processo come una
reazione di polimerizzazione
.
La polimerizzazione dello stirene e spontanea benche lentissima anche a temperatura ambiente se lo stirene non contiene appositi composti inibitori, e una reazione per addizione che viene spesso cominciata da prodotti (detti
iniziatori
) capaci di produrre
radicali
, come ad esempio i
perossidi
.
La reazione e
esotermica
e percio bisogna regolare la temperatura per evitare il surriscaldamento del reattore.
La produzione avviene secondo diverse modalita, a seconda del tipo di impianto e dei volumi di produzione coinvolti:
Codice identificativo di
riciclaggio
del polistirene
- 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 e possibile regolare la lunghezza delle catene polimeriche, solitamente costituite da un numero di monomeri compreso tra 500 e 2.000. Inoltre la lunghezza della catena determina la
viscosita
del polimero.
Utilizzando appropriati
catalizzatori di Ziegler-Natta
, si puo ottenere polistirene
sindiotattico
, altamente cristallino ma di scarsa importanza commerciale.
Il polistirene viene generalmente venduto in forma di sferette o piccoli
chips
trasparenti, adatti per essere fusi e iniettati negli stampi o trasformati, per
calandratura
, in lastre per termoformatura o per l'accoppiaggio.
Polistirene espanso visto attraverso un
microscopio elettronico a scansione
del
MUSE
.
In forma non espansa la sua
densita
e pari a circa 1050 kg/m
3
, mentre si va da 15 kg/m
3
a 100 kg/m
3
nella forma espansa. E trasparente, duro e rigido. Possiede inoltre discrete proprieta meccaniche ed e resistente a molti agenti chimici acquosi. E anche un ottimo
isolante elettrico
per condensatori, ed e praticamente
anigroscopico
.
Puo essere facilmente colorato, sia con tinte lucide sia opache. L'aggiunta del colore puo 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.
Custodia per CD realizzata in polistirene generico (PS) e polistirene high impact (HIPS)
Rasoio usa e getta in polistirene
Il polistirene (PS) viene usato in molti settori applicativi per le sue proprieta meccaniche ed elettriche.
Nell'industria alimentare viene usato per produrre posate e piatti di plastica, involucri per le uova, barattoli per yogurt, frequentemente nella sua variante antiurto (HIPS).
Nell'industria manifatturiera viene impiegato ovunque serva una plastica rigida ed economica, come per i contenitori dei
CD
e
DVD
, porta targhe, modellini in plastica. La produzione puo avvenire per
termoformatura
o
stampaggio a iniezione
.
Nei laboratori di ricerca e di analisi si fa largo uso di
piastre di Petri
, provette e micropiastre di polistirene.
Le lastre trasparenti vengono vendute per
bricolage
con il nome di
vetro sintetico
.
Inoltre viene utilizzato come materiale per la creazione di modelli al posto della cera nei processi di
fonderia
detti a
microfusione
(
lost foam
). Il vantaggio rispetto alla cera, che deve essere sciolta e fatta uscire dallo stampo, e che il polistirene, a contatto con il metallo fuso, sublima lasciando cosi la cavita vuota.
Imballaggio in polistirene
Una lastra di polistirene spessa circa 1 cm attraversata dalla luce solare.
Si ottiene immergendo in acqua granuli di polistirene e aggiungendo all'acqua una quantita di
pentano
dal 2% all'8%. Quindi si comprime il tutto e il pentano (che e insolubile in acqua) si diffonde nei granuli. I granuli cosi trattati possono essere stoccati per qualche mese prima di subire l'espansione.
Per l'espansione i granuli vengono posti in una camera con una parete mobile. Viene soffiato dentro
vapore acqueo
a circa 120-130 °C provocando il rammollimento della plastica e il successivo rigonfiamento dovuto all'ebollizione del pentano imprigionato nel polimero. Si ottengono quindi sferette di
schiuma
di polistirene. La temperatura del vapore viene quindi innalzata per fare fondere la superficie esterna delle sferette.
In seguito la parete mobile della camera si sposta come in una
pressa
e
sinterizza
il monoblocco di pallini di EPS. Solitamente questi blocchi devono essere tagliati in lastre per poter essere venduti, e il taglio puo avvenire con un filo caldo o con un filo a movimento intermittente. La densita che si raggiunge e di 20?80 kg/m³.
L'espanso trova ampio uso nella produzione di imballaggi. Inoltre, essendo un
isolante termico
e molto usato in
edilizia
per l'isolamento degli
edifici
e nella realizzazione di pannellature
sandwich
isolanti o per il cosiddetto "
isolamento a cappotto
", per cui viene utilizzato l'EPS 120 in pannelli (dove 120 e il valore espresso in
kPa
della
pressione
necessaria a ridurre del 10% lo spessore del pannello, secondo UNI EN 826 [metodo di prova] e UNI EN 13163 [specifiche prodotto]).
I granuli di polistirene vengono immessi in un
estrusore
a
vite senza fine
dove vengono fusi; si insuffla poi del gas in pressione, e il fuso esce nella forma voluta attraverso una trafila posta in testa all'estrusore. All'uscita, la differenza di pressione determina la schiumatura del gas dal polistirene.
La densita che normalmente raggiunge in questo modo e di circa 35 kg/m
3
ma e possibile raggiungere densita sia inferiori sia maggiori (dai 25/28 kg/m
3
, fino a circa 50 kg/m
3
).
Viene utilizzato in edilizia per l'isolamento termico: rispetto all'EPS, e in grado di sostenere pesi maggiori, il che ne rende idonea l'installazione al di sotto di pavimentazioni e addirittura sotto le fondazioni degli edifici.
Il
polistirene antiurto
(o polistirene ad alto impatto o HIPS, dall'inglese
High Impact PolyStyrene
) e costituito da polistirene e
gomma stirene-butadiene
(o gomma SBR), combinati per ottenere una
plastica
meno
fragile
del polistirene generico. La presenza di una seconda fase nel materiale e responsabile per il colore bianco e la perdita di trasparenza, causata dal fenomeno della
diffusione ottica
.
Una larva di Zophobas morio lunga 6 cm
Se non riciclato, il polistirolo e dannoso per l'ambiente
[3]
[4]
.
Le larve del coleottero
Zophobas morio
sono state osservate nel 2022 da un gruppo di ricercatori dell’
Universita del Queensland
mangiare il polistirolo, cio e oggetto di studio allo scopo di tamponare l'impatto ambientale del polistirolo stesso
[5]
[6]
[7]
[8]
.
- ^
Il termine "polistirolo" deriva da "stirolo" il nome tradizionale del monomero. Dato che la IUPAC riserva la desinenza "-olo" agli alcoli, "polistirene" e "stirene" sono preferibili.
- ^
The history of plastics
- ^
Polistirolo, tra tutte le plastiche e il nemico numero uno dell'ambiente
, su
la Repubblica
, 24 marzo 2021.
URL consultato il 12 giugno 2022
.
- ^
L’inarrestabile invasione del polistirolo espanso in mare
, su
Greenreport: economia ecologica e sviluppo sostenibile
, 13 luglio 2020.
URL consultato il 12 giugno 2022
.
- ^
Mario Messina,
Un verme ghiotto di polistirolo e plastica potrebbe aiutarci a salvare il Pianeta
, su
TeleAmbiente TV | Canale 78 e 812 (Milano) del Digitale Terrestre
, 12 giugno 2022.
URL consultato il 12 giugno 2022
.
- ^
stefania,
Studiati i super vermi che riescono a digerire il polistirolo
, su
Rinnovabili.it
, 10 giugno 2022.
URL consultato il 12 giugno 2022
.
- ^
Questi “super vermi” sono in grado di mangiare il polistirene, fornendo un aiuto per lo smaltimento dei rifiuti
, su
greenMe
, 10 giugno 2022.
URL consultato il 12 giugno 2022
.
- ^
I vermi che mangiano polistirolo ci salveranno dalla plastica?
, su
www.vice.com
.
URL consultato il 12 giugno 2022
.