La storia del polistirene

Il polistirene fu scoperto per la prima volta nel 1839 da Eduard Simon, uno speziale berlinese. Dalla resina del Liquidambar orientalis distillò una sostanza oleosa, un monomero che chiamò styrol, dal nome tedesco della resina Styrax. Alcuni giorni dopo, notò che il monomero si era trasformato in una gelatina e le attribuì 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 identificò correttamente il processo come una reazione di polimerizzazione.

La polimerizzazione dello stirene, spontanea benché lentissima anche a temperatura ambiente se lo stirene non contiene appositi composti inibitori, è una reazione per addizione che viene spesso cominciata da prodotti (detti iniziatori) capaci di produrre radicali, come ad esempio i perossidi.

Polimerizzazione del polistirene

La reazione è esotermica e perciò bisogna regolare la temperatura per evitare il surriscaldamento del reattore. La produzione avviene secondo diverse modalità, 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 è 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 viscosità del polimero.

Utilizzando appropriati catalizzatori di Ziegler-Natta, si può 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.

In forma non espansa la sua densità è pari a circa 1.050 kg/m3, mentre si va da 15 kg/m3 a 100 kg/m3 nella forma espansa. È trasparente, duro e rigido. Possiede inoltre discrete proprietà meccaniche ed è resistente a molti agenti chimici acquosi. È anche un ottimo isolante elettrico per condensatori, ed è praticamente anigroscopico.

Può essere facilmente colorato, sia con tinte lucide sia opache. L’aggiunta del colore può 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.

Il polistirene viene usato in molti settori applicativi per le sue proprietà meccaniche ed elettriche.

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, è che il polistirene, a contatto con il metallo fuso, sublima lasciando così la cavità vuota.

È anche largamente utilizzato per i sistemi di isolamento a cappotto, in particolare viene utilizzato l’EPS 120 in pannelli di diverso spessore e di dimensioni da 100×50 centimetri.

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