Qu’est-ce que le polystyrène ? Quelles sont ses propriétés, et à quoi sert-il ? Découvrons-le !
Le polystyrène est produit par la polymérisation du monomère styrène, qui est un dérivé du pétrole. Si vous regardez la structure chimique du polystyrène, vous verrez qu’il est composé uniquement d’atomes de carbone et d’hydrogène. Il est donc classé comme un hydrocarbure. Maintenant, si vous observez les liaisons dans sa structure chimique, vous verrez que les atomes de carbone sont liés les uns aux autres par des liaisons covalentes. Un atome de carbone sur deux de la chaîne du polystyrène est lié à un groupe phényle (nom donné au cycle benzénique). C’est un hydrocarbure à longue chaîne, et sa formule chimique est C 8 H 8 ) n. La structure chimique du polystyrène est présentée ci-dessous.
Le styrène est un monomère aromatique, fabriqué commercialement à partir du pétrole. Le polystyrène est un polymère vinylique, fabriqué à partir du monomère styrène par polymérisation vinylique radicalaire.
Propriétés du polystyrène
Maintenant que nous avons vu la structure du polystyrène, plongeons un peu plus profondément dans ses propriétés. Nous allons découvrir ici les propriétés physiques, mécaniques, optiques, thermiques, électriques et chimiques du polystyrène.
Propriétés physiques
- La densité du polystyrène peut varier de 10kg/m 3 à 50kg/m 3.
- Le polystyrène non chargé est amorphe, et a un aspect vitreux et étincelant. Il est également connu sous le nom de polystyrène cristal.
- Une propriété importante du polystyrène extrudé est sa flottabilité ou sa capacité à flotter dans l’eau. Cela en fait le choix parfait pour la fabrication de planches flottantes. Si vous êtes déjà allé à la piscine et avez remarqué les planches colorées, vous saurez de quoi nous parlons !
- La viscosité du polystyrène, comme tous les autres fluides non newtoniens, dépend du taux de cisaillement. C’est le rapport entre la contrainte de cisaillement et le taux de cisaillement.
Voici les valeurs des propriétés physiques du polystyrène à usage général (GPPS).
Les propriétés physiques du polystyrène sont dues à la présence de faibles forces de van der Waals entre les chaînes du polymère. En chauffant, ces forces s’affaiblissent encore plus, et les chaînes glissent les unes sur les autres. C’est la raison pour laquelle le polystyrène est très élastique et se ramollit lorsqu’il est chauffé au-delà de sa température de transition vitreuse.
Propriétés mécaniques
Les propriétés mécaniques d’un polymère comprennent sa résistance, son allongement, son module, sa résistance aux chocs et sa ténacité. Les formes cristallines du polymère polystyrène ont une faible résistance aux chocs. Les polymères de polystyrène se dégradent à l’exposition à la lumière du soleil, en raison de la photo-oxydation, ce qui affecte leurs propriétés mécaniques. Le tableau suivant indique la valeur des propriétés mécaniques du polystyrène à usage général (GPPS).
Propriétés optiques
Le GPPS est transparent tandis que le polystyrène à haute résistance aux chocs (HIPS), qui est un copolymère formé par l’ajout de caoutchouc au polystyrène au moment de la polymérisation, est opaque. Cependant, le HIPS a une brillance, qui est mesurée par le pourcentage de lumière réfléchie par la surface du polymère. Vous trouverez ci-dessous les valeurs des propriétés optiques du GPPS.
Propriétés thermiques
Les propriétés thermiques sont les propriétés présentées par la substance lorsqu’elle est soumise à la chaleur. Elles comprennent la température de déformation thermique, la température de transition vitreuse, la conductivité thermique, etc. Le polystyrène est un thermoplastique rigide et transparent, qui se présente à l’état solide ou vitreux à température normale. Mais, lorsqu’il est chauffé au-dessus de sa température de transition vitreuse, il se transforme en liquide qui coule et peut être facilement utilisé pour le moulage et l’extrusion. Il redevient solide lorsqu’il refroidit. Cette propriété du polystyrène est utilisée pour le couler dans des moules avec des détails fins. Vous trouverez ci-dessous les valeurs des propriétés thermiques du GPPS.
Propriétés électriques
Les propriétés électriques sont les propriétés d’une substance qui déterminent sa réponse à un champ électrique. Ci-dessous figurent les valeurs de ces propriétés pour le GPPS.
Propriétés chimiques
- Le polystyrène est chimiquement inerte, et ne réagit pas avec la plupart des substances.
- Il se dissout dans certains solvants organiques. Il est soluble dans les solvants qui contiennent de l’acétone, comme la plupart des aérosols de peinture et les colles cyanoacrylates.
- La transformation des doubles liaisons carbone-carbone en liaisons simples moins réactives dans le polystyrène, est la principale raison de sa stabilité chimique. La plupart des propriétés chimiques du polystyrène sont le résultat des propriétés uniques du carbone.
- Il est hautement inflammable et brûle avec une flamme jaune orangé, dégageant des particules de carbone ou de la suie, comme une caractéristique de tous les hydrocarbures aromatiques. Le polystyrène, en cas d’oxydation complète, ne produit que du dioxyde de carbone et de la vapeur d’eau.
Autres formes de polystyrène
Le polystyrène non chargé est également connu sous le nom de polystyrène cristal (PS) ou de polystyrène à usage général (GPPS). Cependant, le polystyrène cristal étant fragile, d’autres polymères sont ajoutés au polystyrène pour améliorer sa résistance, et des copolymères sont ainsi formés. L’un de ces copolymères est le polystyrène à haute résistance aux chocs (HIPS), qui est produit en ajoutant du caoutchouc polybutadiène au polystyrène pendant le processus de polymérisation. Le HIPS est plus résistant et a une plus grande force d’impact que le polystyrène non chargé.
Il existe différents types de polystyrène. Le polystyrène extrudé (XPS) est une forme du polymère qui a une résistance élevée à la traction, avec une bonne élasticité. Il est communément appelé Styrofoam. L’autre forme courante de polystyrène est le polystyrène expansé (EPS). Le PSE et le XPS sont tous deux fabriqués à partir de matériaux similaires, mais il existe une différence entre les deux. Le XPS a une densité plus élevée que le PSE, en raison de l’absence de passages d’air entre ses cellules. Cette densité plus élevée rend le XPS plus rigide et plus solide. De plus, le XPS est imperméable et constitue un isolant thermique efficace.
Utilisations
Le polystyrène a été produit pour la première fois en Allemagne, en 1930, par I.G. Farben. Depuis lors, il a parcouru un long chemin, et aujourd’hui, il est l’un des polymères les plus fabriqués dans le monde, juste après le polyéthylène. L’une des principales raisons de ce succès est le fait qu’il s’agit d’un thermoplastique. L’avantage des thermoplastiques est qu’ils peuvent être moulés en une multitude de produits utiles. En outre, étant clair et transparent, il permet l’ajout de diverses couleurs. Ces couleurs sont ajoutées au plastique à l’état liquide. L’une des principales utilisations du polystyrène est la fabrication de mousse de polystyrène pour emballer les objets à expédier. Il est également utilisé pour fabriquer des couverts, des assiettes, des tasses, etc. jetables. Des équipements médicaux et pharmaceutiques sont également fabriqués à partir de ce polymère.
Sur le marché, vous trouverez le polystyrène à la fois, sous forme de granulés et de feuilles. Le polystyrène extrudé a des propriétés isolantes, et est utilisé dans la fabrication d’articles ménagers courants et de jouets. Le polystyrène n’est pas un produit toxique et son utilisation est approuvée par la FDA pour la fabrication de récipients alimentaires. Cependant, comme tous les autres plastiques, il n’est pas biodégradable. Cependant, il peut être facilement recyclé.
Sur le marché, vous trouverez le polystyrène à la fois, sous forme de granulés et de feuilles. Le polystyrène extrudé a des propriétés isolantes, et est utilisé dans la fabrication d’articles ménagers courants et de jouets. Le polystyrène n’est pas un produit toxique et son utilisation est approuvée par la FDA pour la fabrication de récipients alimentaires. Cependant, comme tous les autres plastiques, il n’est pas biodégradable. Cependant, il peut être facilement recyclé.