Poliestireno

Origenes

La primera producción industrial de poliestireno cristal fue realizada por BASF en Alemania en 1930. El PS expandido y el PS choque fueron inventados en las décadas siguientes. Desde entonces los procesos de producción han sido mejorados sustancialmente y el poliestireno se ha convertido en una industria sólidamente establecida. Con una demanda mundial de unos 13 millones de toneladas al año (dato de 2000), el poliestireno es hoy el cuarto plástico más consumido, por detrás del Polietileno, el polopropileno y el PVC.

Definicion

Poliestireno es un polímero termoplástico que se

obtiene de la polimerización del Estireno. Existen tres tipos principales:

• PS Cristal - trasparente, rígido y quebradizo
• PS Choque - resistente y opaco
• PS Expandido - muy ligero

Las aplicaciones principales del PS choque y el PS cristal son la fabricación de envases mediante extrusión-termoformado y de objetos diversos mediante modelo por inyección. Y por ultimo, la forma expandida se emplea principalmente como aislante térmico en construcción.

Tipos de Poliestireno

El producto de la polimerización del estireno puro se denomina poliestireno cristal o poliestireno de uso general (GPPS, siglas en inglés). Es un sólido trasparente, duro y frágil. Es vireto por debajo de 100 ºC. por encima de esta temperatura es fácilmente procesable y puede dársele múltiples formas.
Para mejorar la resistencia mecánica del material, se puede añadir en la polimerización hasta un 14% de caucho (casi siempre polibutadieno). El producto resultante se llama poliestireno de choque o poliestireno de alto impacto (HIPS, siglas en inglés). Es más fuerte, no quebradizo y capaz de soportar impactos más violentos sin romperse.

Otro miembro 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 asilante en construcción y para el embalaje de productos frágiles.
A partir de poliestireno cristal fundido se puede obtener, mediante inyección de gas, una espuma rígida denominada poliestireno extruido (XPS). Sus propiedades son similares a las del EPS, con el cual compite en las aplicaciones de aislamiento.
En las últimas décadas se ha desarrollado un nuevo polímero que recibe el nombre de poliestireno sindotáctico, quien se caracteriza por que los grupos fenilo de la cadena polimérica están unidos alternativamente a ambos lados de la misma mientras que el poliestireno "normal" o poliestireno atáctico no conserva ningún orden con respecto al lado de la cadena donde están unidos los grupos fenilos. Este poliestireno cristalino funde a 270 ºC, pero es mucho más costoso. Sólo se utiliza en aplicaciones especiales de alto valor añadido.

Fragmento de Poliestireno Expandido

Propiedades Térmicas

El poliestireno "compacto" (sin inyección de gas en su interior) presenta la conductividad térmica más baja de todos los termoplásticos. Las espumas rígidas de poliestireno XPS presentan valores aun más bajos de conductividad, incluso menores de 0,03 W K-1 m-1, por lo que se suele utilizar como aislante térmico. Sin embargo, tiene relativamente poca resistencia a la temperatura, ya que reblandece entre 85 y 105ºC (el valor exacto depende del contenido en aceite mineral).

Estructura del poliestireno vista al microscopio.

Propiedades Opticas

Mientras que el PS choque es completamente opaco, el PS cristal es transparente. Tiene un índice de refracción en torno a 1,57, similar al del policarbonato y el PVC. Las mezclas de PS choque y cristal son más translúcidas pero también más frágiles cuanto más PS cristal contienen. Es posible encontrar un compromiso entre ambas propiedades de forma que los objetos fabricados, por ejemplo vasos desechables, sean transparentes a la vez que aceptablemente resistentes.

Propiedades Eléctricas
El poliestireno tiene muy baja conductividad eléctrica (típicamente de 10-16 S m-1), es decir, es un aislante. Por sus propiedades suele usarse en las instalaciones de alta frecuencia.

Mecanismos de reacción

El estireno puede polimerizar por cuatro mecanismos diferentes:

• Por radicales libres de estireno se forman espontáneamente, a mayor velocidad cuanto mayor sea la temperatura. Por ello el estireno es almacenado en tanques refrigerados y estabilizado con inhibidores, que consumen los radicales libres. La velocidad de reacción se vuelve significativa a partir de una temperatura superior a los 100ºC. Se puede acelerar añadiendo iniciadores como por ejemplo peróxidos, que generan radicales libres adicionales.
  Polimerización Aniónica
• Polimerización Catiónica
• Sobre Catalizador
  

Aplicaciones

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 (se deforma a menos de 100ºC, excepto en el caso del poliestireno sindiotáctico) y su resistencia mecánica modesta. Estas ventajas y desventajas determinan las aplicaciones de los distintos tipos de poliestireno.

• El poliestireno choque: carcasas de televisores, impresoras, puertas e interiores de frigoríficos, maquinillas de afeitar desechables, juguetes. Según las aplicaciones se le pueden añadir aditivos como por ejemplo sustancias ignífugas o colorantes.
• El poliestireno cristal: cajas de CD, perchas, cajas para huevos. Otra aplicación muy importante es en la producción de espumas rígidas, denominadas a veces "poliestireno extruido" o XPS, a no confundir con el poliestireno expandido EPS. Estas espumas XPS se utilizan por ejemplo para las bandejas de carne de los supermercados, así como en la construcción.
• La forma expandida (poliestireno expandido) - aislante térmico y acústico y es ampliamente conocido bajo diversas marcas comerciales. Por sus propiedades, también se emplea en diversos casos en la indementaria deportiva, por ejemplo, por tener la propiedad de flotar en agua, se usa en la fabricación de chalecos salvavidas y otros artículos para los deportes acuáticos; o por sus propiedades ligeras y amrtiguadoras, se usa en la fabricación de cascos de ciclismo.