Code d'identification de la résine PS.

Le polystyrène (sigle PS) est le polymère de formule -(CH2-CH(Ph))n-, obtenu par polymérisation du monomère styrène CH2=CH-Ph.

Caractéristiques

Le polystyrène est inflammable.

Il peut se présenter sous différentes formes :

« cristal » (homopolymère) ;

« choc », de sigles SB, HIPS (HI pour High-impact en anglais) ou PS-HI selon la norme EN ISO 1043-1 ;

mousse expansée à cellules fermées, de sigles PSE (EPS pour Expanded polystyrene) ou PS-E selon la même norme ;

mousse extrudée à cellules fermées (PSX).

Le polystyrène de base, appelé PS « cristal » pour son aspect transparent, est une matière dure et cassante, pouvant être colorée. Ses propriétés mécaniques et thermiques peuvent être modifiées par l'ajout de plastifiants ou de butadiène (monomère du polybutadiène) pour en faire un polystyrène dit « choc ». C'est un matériau très facile à transformer, par injection ou extrusion par exemple.

D'une manière pratique, on le reconnaît à son côté cassant avec un blanchissement sur les zones de contraintes. La façon la plus simple de reconnaître un plastique est de le brûler pour observer la flamme, la fumée, et en sentir l'odeur ; ce qu'il vaut mieux éviter étant donné la toxicité des gaz lors de la combustion de certains plastiques. Le polystyrène est facilement reconnaissable à sa fumée noire et à son odeur caractéristique. On peut également le distinguer au bruit métallique qu'il produit en subissant un choc, par exemple en tombant sur une surface dure.

Le polystyrène, outre son côté cassant, souffre aussi d'une faible résistance chimique et d'une faible résistance à la fissuration sous contrainte (ESCR). L'acétone le dissout très facilement, les corps gras le fragilisent rapidement.

Le polystyrène est le plus commun de la famille des polymères styréniques. Cette famille contient les différents copolymères du styrène : styrène-butadiène (SBR), styrène-acrylonitrile (SAN), acrylonitrile butadiène styrène (ABS), acrylonitrile styrène acrylate (ASA), etc.

Les copolymères du type styrène-butadiène (SBC) permettent d'augmenter la résistance au choc en gardant la transparence. La teneur en butadiène est plus élevée que dans un PS choc et le mode de polymérisation est différent. Ces copolymères sont utilisés soit seuls, soit en mélange avec le polystyrène cristal. Ces mélanges PS cristal et SBC sont communs en extrusion.

Le polystyrène cristal est toutefois extrudé seul dans des unités d'orientation pour former des feuilles d'OPS ou BOPS ((biaxially) oriented polystyrene, polystyrène (bi)orienté). Cette orientation se fait avec des grades de PS cristal à haute masse molaire, dans des unités d'orientation en sens machine puis sens transverse ; elle confère une meilleure tenue mécanique à la feuille ainsi obtenue.

Le polystyrène ordinaire n'est pas biodégradable (enfoui, on lui prédit une durée de vie d'environ 500 ans). Il existe maintenant un grade capable de se décomposer en moins d'un an.

Le polystyrène se recycle facilement par granulation, dissolution ou reprécipitation. Son code d'identification est le n 6.

Selon sa tacticité, le polystyrène peut être :

Atactique (PS-a) Syndiotactique (PS-s) Isotactique (PS-i) Taux de cristallinité Amorphe Moyen Élevé Point de fusion Non 270 °C 240 °C Produit commercial Oui Peu Non Première fabrication 1985 : N. Ishihara (Idemitsu Kosan) 1955 : Giulio Natta Type de polymérisation Radicalaire en masse, en suspension, etc. Coordinative, par catalyse avec un métallocène Coordinative, par catalyse de Ziegler-Natta Caractéristiques principales Thermoplastique amorphe, transparent et cassant Thermoplastique opaque Applications Polystyrène standard ou cristal Plastiques techniques

Synthèse

Le polystyrène est issu de la pétrochimie. Il est obtenu par polymérisation du styrène ; la réaction se produit dans un autoclave.

Le polystyrène expansé (PSE, (en) EPS) est obtenu par mélange d'un gaz et de PS cristal. Avant les préoccupations pour la couche d'ozone, on utilisait le fréon, un gaz CFC (chlorofluorocarboné), remplacé depuis les années 1990 par du butane ou du pentane. Des transformateurs introduisent les perles de PS cristal dans des pré-expanseurs. Sous l'action de la température et de la pression de vapeur d'eau, le gaz d'expansion les fait gonfler jusqu'à 50 fois leur volume initial. Les perles, expansées et stabilisées, sont ensuite introduites dans des moules en forme de blocs pour une découpe ultérieure en panneaux ou directement à la forme de la pièce finie. Là, à nouveau sous l'effet de la température et de la pression de vapeur d'eau, les perles expansées s'agglomèrent en une pièce moulée.

Le mélange sous forme de plaques ou feuilles peut être directement extrudé pour faire des isolants de plus haute densité. On parle de polystyrène extrudé (PSX, (en) XPS). Ces plaques ou feuilles peuvent être thermoformées.

Le PS peut également être façonné par injection et des pièces moulées comme des gobelets transparents ou des boîtiers de DVD sont obtenues. On parle alors de PS injecté.

Utilisations

Rénovation énergétique : immeuble isolé par l'extérieur (ITE) au moyen de panneaux en PSE graphité.

Utilisation du PSE comme matériau d'emballage.

Caisses-marée au pavillon des produits de la mer du marché international de Rungis.

L'application la plus connue du grand public est le polystyrène expansé (appelé « frigolite » en Belgique, « Sagex » en Suisse et « Styromousse » au Canada), mousse blanche compacte qui sert à emballer les appareils sensibles aux chocs (électroménager, chaîne Hi-Fi, etc.).

Les propriétés de ces plastiques industriels sont utilisées dans de nombreux domaines :

Résistance aux chocs : Articles de décoration ou matériel de bureau en PS cristal injecté : double-décimètres, équerres et rapporteurs d'écolier. Logistique - Calages en PSE : transport de produits fragiles (électroménager, lave-linge, ordinateur, sèche-linge, réfrigérateur, four, etc.) Maquettisme (maquette) : pièces moulées de PSE à peindre, carte plastique en PS choc. Le côté cassant de ce type de polystyrène est souvent très atténué pour permettre un maximum de manipulation. Maison de disques - PS cristal : boîtiers de CD.

Articles de décoration ou matériel de bureau en PS cristal injecté : double-décimètres, équerres et rapporteurs d'écolier.

Logistique - Calages en PSE : transport de produits fragiles (électroménager, lave-linge, ordinateur, sèche-linge, réfrigérateur, four, etc.)

Maquettisme (maquette) : pièces moulées de PSE à peindre, carte plastique en PS choc. Le côté cassant de ce type de polystyrène est souvent très atténué pour permettre un maximum de manipulation.

Maison de disques - PS cristal : boîtiers de CD.

Isolation thermique : Bâtiment/constructions - Panneaux et blocs en PSE : cloisons isolantes - plancher (isolation sous dalle, isolation sous chape, entrevous) - toitures - coffrages (ils permettent d'ériger des murs en béton armé isolés en une seule opération). Froid - Parois en PSE : camions frigorifiques, glacières chambres frigorifiques.

Bâtiment/constructions - Panneaux et blocs en PSE : cloisons isolantes - plancher (isolation sous dalle, isolation sous chape, entrevous) - toitures - coffrages (ils permettent d'ériger des murs en béton armé isolés en une seule opération).

Froid - Parois en PSE : camions frigorifiques, glacières chambres frigorifiques.

Résistance à la compression : Emballage en PSE : barquettes alimentaires de produits frais, caisses marées et cales. Travaux publics et génie civil - Blocs en PSE : remblayage de routes et autoroutes - Talus - Murs anti-bruit - Culées de ponts - Protection de conduits enterrés - Pontons.

Emballage en PSE : barquettes alimentaires de produits frais, caisses marées et cales.

Travaux publics et génie civil - Blocs en PSE : remblayage de routes et autoroutes - Talus - Murs anti-bruit - Culées de ponts - Protection de conduits enterrés - Pontons.

Imperméabilité / Nettoyabilité : Alimentaire - Emballage (pots de yaourt, crème fraiche, etc.) et vaisselle à usage unique (gobelets, couverts) en PS choc blanc thermoformé - Vaisselle à usage unique en PS cristal injecté (gobelets, verrines, etc.). Hématologie - Matériel en PS cristal (plaque de laboratoire, flacon)

Alimentaire - Emballage (pots de yaourt, crème fraiche, etc.) et vaisselle à usage unique (gobelets, couverts) en PS choc blanc thermoformé - Vaisselle à usage unique en PS cristal injecté (gobelets, verrines, etc.).

Hématologie - Matériel en PS cristal (plaque de laboratoire, flacon)

Densité - Très faible absorption d'eau : Ouvrages flottants sur blocs en PSE : pontons - jardins - maisons (Pays-Bas) Nautisme - Flotteurs en PSE (balises, ligne d'eau), planches de funboard. Logistique - Réduire le poids des emballages (feuille allégée en XPS) De 16 à 1 060 kg·m, écart dû à l'addition de divers matériaux comme le béton armé

Ouvrages flottants sur blocs en PSE : pontons - jardins - maisons (Pays-Bas)

Nautisme - Flotteurs en PSE (balises, ligne d'eau), planches de funboard.

Logistique - Réduire le poids des emballages (feuille allégée en XPS)

De 16 à 1 060 kg·m, écart dû à l'addition de divers matériaux comme le béton armé

Propriété électrostatique : Médecine - traitement des hyperkaliémies par résine échangeuse de cations en polystyrène de sodium ou Kayexalate.

Médecine - traitement des hyperkaliémies par résine échangeuse de cations en polystyrène de sodium ou Kayexalate.

Utilisations militaires : Le polystyrène est un des composants du napalm moderne (« napalm-B »), où il sert de gélifiant. Il entre également dans la constitution de la bombe à hydrogène : il maintient en suspension les éléments de la bombe avant son utilisation, et se transforme en plasma au moment de la mise à feu.

Le polystyrène est un des composants du napalm moderne (« napalm-B »), où il sert de gélifiant.

Il entre également dans la constitution de la bombe à hydrogène : il maintient en suspension les éléments de la bombe avant son utilisation, et se transforme en plasma au moment de la mise à feu.

Commerce

La France, en 2014, est nette exportatrice de polystyrène, d'après les douanes françaises. Le prix moyen à la tonne à l'import était de 1 500 €.

Dénominations commerciales

Selon le procédé de fabrication, la forme et les utilisations du polystyrène, on trouve plusieurs désignations :

Cellomur : panneaux pour l'isolation thermique en PSE de la société française Placoplatre ;

Depron : PSE pour l'isolation ;

Frigolith, qui a donné son nom à l'appellation belge usuelle du matériau, frigolite ;

Knauf Therm : panneaux isolants en PSE, de la société allemande Knauf ;

Mabebloc : bloc de coffrage isolant fabriqué au Maroc ;

Nudura : coffrage isolant pour béton ;

Polycrete Big Block 1600 : coffrage isolant permanent américain ;

Polyfoam : PSX pour l'isolation, généralement de couleur orange ;

Polyform : panneaux isolants en PSE fabriqués à Granby (Québec) ;

Quad-Lock : coffrage isolant en PSE, généralement de couleur verte ;

Sagex ;

Styrodur : PSX pour l'isolation, généralement de couleur verte, de BASF ;

Styrofoam : pour l'isolation, généralement de couleur bleue, de Dow Chemical ;

Unimat : panneaux isolants en PSE, de la société Siniat ;

Ursaa : généralement de couleur jaune.

Écologie

Un exemple de la pollution des côtes du Japon par les plastiques. À noter l'énorme bloc de polystyrène expansé.

En France, à l'échelle individuelle du consommateur, ce déchet n'entre pas dans la liste des matériaux collectés lors du tri sélectif en raison de son caractère diffus (environ 300 g/an par habitant en France et son élimination est souvent réalisée par incinération. Les déchets de PSE permettent de diminuer la quantité de combustible nécessaire à la combustion des ordures ménagères et peuvent également servir de combustible dans les centrales thermiques.

Par contre, en Belgique, il est collecté dans les centres de tri.

En revanche, des fabricants d'emballages de PSE français se sont regroupés au sein d'ECO-PSE en 1993 afin, notamment, d'organiser et de développer des filières pérennes de valorisation et de recyclage des emballages professionnels. En 2010, en France, plus de 12 000 tonnes d'emballages de PSE ont été recyclées, pour une consommation nationale évaluée à 40 200 tonnes, soit un taux de recyclage proche de 30 %. 85 % du PSE collecté est recyclé, après compactage et extrusion, en granulés de polystyrène qui serviront à la fabrication de produits manufacturés en PS (cintres, boîtiers de CD, etc.). Les 15 % restants permettent de recycler le PSE sous sa forme expansée (emballages, blocs et plaques PSE, allègement de sols et de bétons). À noter que 4 % du gisement retrouvera une seconde utilisation en tant qu'emballage.

Chez les transformateurs de PSE, toutes les chutes de polystyrène expansé sont récupérées et réintroduites, telles quelles, dans le cycle de fabrication du polystyrène expansé. Par ailleurs, propres, dépoussiérés et broyés, les déchets issus des filières de récupération sont mélangés à hauteur de 5 à 30 % avec des billes neuves de PSE et permettent d'obtenir de nouveaux produits destinés au bâtiment ou à l'emballage (hors alimentaire).

Lorsque la taille des gisements de polystyrène expansé usagé est trop faible ou lorsque les déchets de polystyrène expansé sont souillés, il ne semble pas y avoir de filière de valorisation viable économiquement. Le polystyrène expansé, classé déchet non dangereux, est alors déposé en installation de stockage de déchets non dangereux (ISDND). Cette alternative offre l'avantage d'aérer et de stabiliser le sol de ces installations.

Le principal problème de la dissémination de polystyrène expansé dans l'environnement est qu'il a été la cause de la mort d'animaux marins (tortues, oiseaux, etc.) qui en ont ingéré par méprise avec des proies. Il n'est pas directement chimiquement toxique mais obstrue leur tube digestif et provoque leur mort. Sa durée de vie dans la nature avant dégradation complète est de mille ans.

L'ensemble des impacts environnementaux des isolants en polystyrène expansé, utilisés dans la construction, se trouve dans les Fiches de Déclarations Environnementales et Sanitaires (FDES), disponibles sur la base INIES. Il faut alors veiller à considérer l'ensemble des composants du système (ossatures, colles, etc.), tout en sachant que la résistance thermique constitue la caractéristique principale d'un isolant.

Effet de serre

Le polystyrène expansé dégage du pentane contribuant à l'effet de serre (formation d'ozone photochimique) : 0,000519 kg équivalent éthylène /UF par an.

Risque sur la santé

Le polystyrène, la forme polymérisée du styrène, est stable dans le temps et inerte, ce qui explique son utilisation pour les emballages agroalimentaires.

Son impact sur la qualité de l'air intérieur est correct bien qu'il y ait des risques, s'il est soumis à la chaleur, de dégagement de styrène. D'après l'Agence internationale de recherche sur le cancer, le styrène pourrait être cancérogène pour l'homme. Plusieurs études effectuées sur une population de salariés exposés au styrène ont mis en évidence un risque de leucémie. Des études sur des animaux ont montré que le styrène est faiblement cancérogène par inhalation ou ingestion.

Champs électrostatiques.

用聚苯乙烯为原料的即弃杯盖

聚苯乙烯（英语：Polystyrene，简称PS）是无色透明的热塑性塑料，其中发泡聚苯乙烯俗称保丽龙（亦称保利纶，香港俗称发泡胶）。具有高于摄氏100度的玻璃转化温度，因此经常用来制作各种需要承受开水的温度的一次性容器，以及一次性泡沫饭盒等。

结构

聚苯乙烯的单体为苯乙烯，聚合反应如下：

性质

易被强酸强碱腐蚀，可以被多种有机溶剂溶解，如丙酮、乙酸乙酯。不抗油脂，受到紫外光照射后易变色。 聚苯乙烯质地硬而脆，无色透明，可以和多种染料混合产生不同的颜色。发泡聚苯乙烯（俗称保丽龙，泡沫塑料）也被用于建筑材料，具吸音、隔音、隔热等效果，近来被大举使用于中空楼板（新工法）。

历史

1839年，德国人Eduard Simon第一次从天然树脂中提取出聚苯乙烯。

1930年，BASF开始在德国商业化生产聚苯乙烯。

1934年，Dow开始在美国生产聚苯乙烯。

1954年，Dow开始生产聚苯乙烯泡沫塑料。

生产与应用

聚苯乙烯常被用来制作泡沫塑料制品，并可以和其他橡胶类型高分子材料共聚生成各种不同力学性能的产品。日常生活中常见的应用包括一次性塑料餐具，泡面、全家桶这些食品外包装，透明CD盒等。在建筑材料领域，发泡聚苯乙烯（保丽龙）被广泛地应用，作为中空楼板隔音、隔热材。一次性饮料杯大都采用此塑料，但如果是咖啡或者茶这些热饮就会用纸杯或聚丙烯塑料等耐热品种。 耐冲击性聚苯乙烯（HIPS） 耐冲击性聚苯乙烯（高抗冲击聚苯乙烯）是通过在聚苯乙烯中添加聚丁基橡胶颗粒的办法生产的一种抗冲击的聚苯乙烯产品。这种聚苯乙烯产品会添加微米级橡胶颗粒并通过枝接的办法把聚苯乙烯和橡胶颗粒连接在一起。当受到冲击时，裂纹扩展的尖端应力会被相对柔软的橡胶颗粒释放掉。因此裂纹的扩展受到阻碍，抗冲击性得到了提高。 苯乙烯丙烯腈（SAN） SAN是苯乙烯 - 丙烯腈树脂 的缩写。苯乙烯丙烯腈是苯乙烯丙烯腈的共聚物，是一种无色透明，具有较高的机械强度的聚丙烯基工程塑料。SAN的化学稳定性要比聚苯乙烯好。SAN类产品的透明度和抗紫外性能不如聚甲基丙烯酸甲酯类产品但是价格相对便宜。 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS） ABS是Acrylonitrile butadiene styrene的缩写。这种塑料是丙烯腈，丁二烯和苯乙烯的共聚物。具有高强度，低重量的特点。是常用的一种工程塑料之一。 SBS橡胶 SBS橡胶是一种聚（苯乙烯－丁二烯－苯乙烯）结构的三段嵌段共聚物。这种材料同时具有聚苯乙烯和聚丁二烯的特点，是一种耐用的热塑性橡胶。SBS橡胶经常被用来制造轮胎。（相关： 丁苯橡胶(SBR)）

废弃与环境问题

由于其质量小（特别是发泡型）、残余价值低，聚苯乙烯不容易循环再生。通常聚苯乙烯不能以街边收集法进行回收。但是，工业上也对发泡聚苯乙烯的再利用进行了很大的改进，出现了很多使其密化的新方法。这种能够增加其密度的方法，通常使得密度增加15slugs/ft3（29.1克/立方厘米）并在干净的聚苯乙烯上形成了合适再生操作的中心。一些制造聚苯乙烯的工厂现在能够对使用后的废品发泡聚苯乙烯进行回收。比如在美国密歇根州，梅森的Dart Container工厂中就在进行对使用后聚苯乙烯以及工业聚苯乙烯的回收。 被丢弃的聚苯乙烯无法经由生物降解及光分解进入生物地质化学循环。由于发泡聚苯乙烯（保丽龙）其低比重以致于漂浮于水面或随风飘移，造成主观的景观破坏。根据加州海岸委员会（California Coastal Commission）的调查，聚苯乙烯已是主要的海洋漂流物。而对误食这类塑胶海洋生物而言，会对其消化系统造成伤害。 苯乙烯单体不易溶于水，在土壤中16周就会被分解掉九成。 面包虫（黄粉虫幼虫）消化道内发现的某一种细菌，可达到自然分解该材料的方式。 回收及循环再用 资源回收再利用：塑胶分类标志中，PS代码是6（以顺时针方向循环箭头构成三角形号码标志）塑料本体底部或包装上须列明，以便消费者及回收商能分类妥当。