Introducción
El poliestireno fue obtenido por primera vez en Alemania por la I.G. Farbenindustrie, en el año 1930. El proceso más utilizado hoy día para su fabricación es el de "polimerización en masa", habiendo quedados obsoletos los procesos en emulsión y en solución.
La polimerización del estireno puro da como resultado un poliestireno puro que es un sólido incoloro, rígido, frágil y con flexibilidad limitada. A este poliestireno puro se lo denomina “poliestireno cristal” o “poliestireno de uso general” (General Purpose Polystyrene, GPPS). Debajo de los 95 ºC (temperatura de transición vítrea del poliestireno), el poliestireno cristal es vítreo, por encima de esa temperatura a.C. más blando y puede moldearse.
Recientemente se ha desarrollado una nueva clase de poliestireno que recibe el nombre de sindiotáctico. Es diferente porque los grupos fenilo de la cadena polimerica están unidos alternativamente a ambos lados de la misma. El poliestireno "normal" o poliestireno atáctico no conserva ningún orden con respecto al lado de la cadena donde están unidos los grupos fenilos. El "nuevo" poliestireno es cristalino y funde a 270 ºC, pero es mucho más costoso. Sólo se utiliza en aplicaciones especiales de alto valor añadido.
Otro material de esta familia es el "poliestireno expandido" (EPS, siglas en inglés). Consiste en 95% de poliestireno y 5% de un gas que forma burbujas que reducen la densidad del material. Su aplicación principal es como aislante en construcción y para el embalaje de productos frágiles. la densidad es de 1.06 g/cm3.
Las ventajas principales del poliestireno son su facilidad de uso y su coste relativamente bajo. Sus principales desventajas son su baja resistencia a la alta temperatura (PS atáctico) (se deforma a menos de 100ºC) y su resistencia mecánica modesta. Estas ventajas y desventajas determinan las aplicaciones de los distintos tipos de poliestireno.
Copolímeros del estireno
El poliestireno puro es quebradizo pero lo suficientemente duro como para que se pueda producir un producto de relativamente alto rendimiento mediante la transferencias de algunas de las propiedades de un material más elástico. Es por esto que al en la polimerización se lo mezcla con un cacho, en general caucho polibutadieno.
En condiciones normales poliestireno y el polibutadieno no pueden ser mezclados, es por esto que se mezclan el estireno, el polibutadieno (u otro caucho), el catalizador y el acelerador durante la polimerización.
Al producto resultante de esta mezcla poliestireno con injertos de polibutadieno se lo denomina “poliestireno de alto impacto” (High-Impact Polystyrene, HIPS) o “poliestireno choque”.
El terpolímero acrilonitrilo-butadieno-estireno, conocido como plástico ABS es similar al poliestireno de alto impacto. Es un copolímero de acrilonitrilo y del estireno pero endurecido con polibutadieno. Es un material heterogéneo formados por una fase homogénea rígida y otra elastomérica.
Obtención
El poliestireno es un polímero que se obtiene por un proceso denominado polimerización, que consiste en la unión de muchas moléculas pequeñas para lograr moléculas muy grandes. La sustancia obtenida es un polímero y los compuestos sencillos de los que se obtienen se llaman monómeros.
El monómero utilizado como base en la obtención del poliestireno es el estireno (vinilbenceno): C6 H5 – CH = CH2
A escala industrial, el poliestireno se prepara calentando el etilbenceno (C6 H5 – CH2 - CH3) en presencia de un catalizador para dar lugar al estireno (C6 H5 – CH = CH2). La polimerización del estireno requiere la presencia de una pequeña cantidad de un iniciador, entre los que se encuentran los peróxidos, que opera rompiéndose para generar un radical libre. Este se une a una molécula de monómero, formando así otro radical libre más grande, que a su vez se une a otra molécula de monómero y así sucesivamente. Finalmente se termina la cadena por reacciones tales como la unión de dos radicales, las cuales consumen pero no generan radicales.
Propiedades
Hay que tener en cuenta que, además de los enlaces covalentes que mantienen unidas a las moléculas de los monómeros, suelen producirse otras interacciones intermoleculares e intramoleculares que influyen notablemente en las propiedades físicas del polímero, que son diferentes de las que presentan las moléculas de partida. El poliestireno, en general, posee elasticidad, cierta resistencia al ataque químico, buena resistencia mecánica, térmica y eléctrica y baja densidad.
El poliestireno es un polímero termoplástico. En estos polímeros las fuerzas intermoleculares son muy débiles y al calentar las cadenas pueden moverse unas con relación a otras y el polímero puede moldearse. Cuando el polímero se enfría vuelven a establecerse las fuerzas intermoleculares pero entre átomos diferentes, con lo que cambia la ordenación de las cadenas.
Transformación del poliestireno y aplicaciones
Las técnicas de transformación más utilizadas en la transformación de los plásticos son:
Extrusión: el polímero es calentado y empujado por un tornillo sin fin y pasa a través de un orificio con forma de tubo. Se producen por extrusión tuberías, perfiles, vigas y materiales similares.
Inyección: El polímero se funde con calor y fricción y se introduce en un molde frío donde el plástico solidifica. Este método se usa para fabricar objetos como bolígrafos, utensilios de cocina, juguetes, etc.
Extrusión con soplado: En primer lugar se extrusiona un tubo de plástico que se introduce en un molde que se cierra alrededor del plástico. Entonces se introduce aire dentro del tubo de plástico, el cuál se ve obligado a adquirir la forma del molde. Esta es la forma en que se obtienen las botellas de plástico.
El poliestireno de alto impacto se utiliza principalmente en la fabricación de objetos mediante moldeo por inyección. Según las aplicaciones se le pueden añadir aditivos como por ejemplo sustancias ignífugas o colorantes.
El poliestireno cristal se utiliza también en moldeo por inyección allí donde la transparencia y el bajo coste son importantes. Otra aplicación muy importante es en la producción de espumas, denominadas a veces XPS, a no confundir con el poliestireno expandido EPS. Estas espumas se utilizan por ejemplo para las bandejas de carne de los supermercados, así como en la construcción.
La forma expandida (poliestireno expandido) se utiliza como aislante térmico y acústico y es ampliamente conocido bajo diversas marcas comerciales (Poliexpan o porexpán, Telgopor, etc.)
MÉTODO DE FABRICACIÓN |
USOS |
|---|---|
| Moldeo Por inyección | Juguetes Carcasas de radio y televisión Partes del automóvil Instrumental médico Menaje doméstico Tapones de botellas Contenedores |
| Moldeo por soplado | Botellas Contenedores Partes del automóvil |
| Extrusión | Películas protectoras Perfiles en general Reflectores de luz Cubiertas de construcción |
| Extrusión y termoconformado | Interiores de frigoríficos Equipajes Embalajes alimentarios Servicios desechables Grandes estructuras del automóvil |
Envases de alimentos: Uno de los mayores consumos de poliestireno se encuentra en todo lo relacionado con envases para alimentos; es muy común verlo en potes de productos lácteos (yogur, quesos, dulces, etcétera) tanto como en bandejas, recipientes y estuches en locales de comida rápida. Pueden ser transparentes, de color, espumados o expandidos. El OPS (poliestireno biorientado) es también ampliamente usado en estas aplicaciones por su excelente cristalinidad y brillo, que realza la apariencia de los productos dentro del envase.
Vajilla y bazar: Vajilla descartable, platos, bandejas, vasos, cubiertos, etcétera. Vajilla para avión y artículos de bazar de todo tipo.
Electrodomésticos- Electrónicos: Dentro del rubro Electrodomésticos, es importante su utilización en refrigeración: para paneles interiores de heladeras, bandejas y crispers interiores. También se usa en televisión y audio.
Otros: Cosmética, juguetería, calzado, placas aislantes para la construcción, separadores de fruta, etcétera.