Polystyrène

Polystyrène
Général
N CAS	9003-70-7
Propriétés chimiques
Formule brute	C8H8
Masse molaire	104,1491 ± 0,007 g·mol
Propriétés physiques
T° transition vitreuse	95 °C
Propriétés électroniques
constante diélectrique	2,6 (1 kHz, 25 °C) 2,6 (1 MHz, 25 °C) 2,6 (1 GHz, 25 °C)
Propriétés optiques
Indice de réfraction	$n_{}^{20}$ 1,57–1,60
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

Le polystyrène (PS en abrégé) est le polymère -(CH₂-CH(Ph))_n-, obtenu par la polymérisation des monomères de styrène CH₂=CH-Ph

Il peut se présenter sous différente forme (Cristal, Choc, Expansé etc.).

Le polystyrène de base, appelé PS cristal, est une matière dure et cassante, pouvant être transparente ou colorée. Ses propriétés mécaniques et thermiques peuvent être modifiées par l'ajout de plastifiants ou de butadiène (caoutchouc) 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 reconnait à son côté cassant avec un blanchissement sur les zones de contraintes. La façon la plus rapide de reconnaître un plastique est de le brûler pour observer la flamme, la fumée et sentir l'odeur ; ce qu'il vaut mieux ne pas faire étant donné la possible 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 très 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)...

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" (Oriented PolyStyrene ou polystyrène orienté). Cette orientation se fait avec des grades de PS cristal à haut poids moléculaire, dans des unités d'orientation en sens machine puis sens transverse ; elle confère une meilleure tenue mécanique à la feuille ainsi obtenue.

Le polystyrène est non biodégradable mais il se recycle facilement après étuvage . Son code d'identification est le 6.

Selon sa tacticité, le polystyrène peut être:

Le polysytyrène est issue de la pétrochimie. Le polystyrène est obtenu par polymérisation du styrène. C'est dans un autoclave que la réaction aboutit au polystyrène.

Le PSE ou polystyrène expansé 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 90 par le butane ou le pentane. On peut extruder directement le mélange en plaques ou feuilles pour faire des isolants ou thermoformer des barquettes alimentaires ; on parle de PSE extrudé. On peut également façonner des microbilles vendues à des transformateurs. Ceux-ci, dans un outillage qui a la forme de la pièce à obtenir, versent la quantité nécessaire de ces billes et injectent de la vapeur. Celle-ci relance l'expansion du gaz qui dilate les billes et la chaleur les soude entre elles tandis qu'elles s'agglutinent. On parle de PSE injecté.

L'application la plus connue du grand public est le polystyrène expansé ou PSE (parfois appelé "frigolite"), mousse blanche compacte qui sert à emballer les appareils sensibles aux chocs (électroménager, chaîne Hi-fi...).

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

• Résistance aux chocs :

• Articles de décoration ou matériel de bureau - 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) - très utilisé dans le domaine où les pièces sont présentées en grappe à peindre. La 'carte plastique' est ni plus ni moins qu'un morceau rectangulaire de PS choc. Le côté cassant de ce type de polystyrène est souvent très atténué pour permettre un maximum de manipulation.

• Maison de disques - Protection en PS cristal (Boîtier CD)

• Isolant thermique :

• Bâtiment/constructions - cloisons isolantes - plaque, coffrage (blocs ou panneaux) sous forme expansée (PSE ou en anglais EPS). La mise en oeuvre des blocs, panneaux permet en une seule et même opération d'ériger des murs à la fois isolé et en béton armé.

• Froid - Transport de produits frais ou surgelés - parois en PSE (camions frigorifiques, glacière).

• Grande distribution - rayon libre service pour l'emballage des produits frais (viande tranchée, charcuterie, plateau barbecue etc.)

• Mareyage (mareyeur) & poissonnerie - emballage alimentaire en PSE (caisse marée)

• Stockage de produits frais ou surgelés parois en PSE (chambres frigorifiques)

• Imperméabilité / Nettoyabilité :

• Alimentaire - Emballage en PS choc (pots de yaourt, crème fraiche)

• Hématologie - matériel en PS cristal (Plaque de laboratoire, flacon)

• RHF (Restauration Hors Foyer) / vaisselle à usage unique - Gobelets en plastique en PS choc thermoformé (distributeurs automatiques en particulier) ou transparent en PS cristal injecté (flûtes et verres à pied pour cocktails, verrine).

• RHF(Restauration Hors Foyer) / vaisselle à usage unique - Couverts en plastique à usage unique (PS Blanc, opaque, avec additif choc, code ISO : PSB).

• Densité :

• Nautisme - Flotteurs en PSE (balises, ligne d'eau).

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

• Propriété électrostatique :

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

Selon les utilisations, la forme et la manière d'obtention du polystyrène, il peut avoir plusieurs désignations: NUDURA (coffrage isolant vert de PSE certifié CSTB), Quad-Lock (coffrage isolant de PSE certifié ISO 14001 et ISO 9001, généralement de couleur verte), KNAUF Therm (panneaux isolants de PSE), Styrodur (XPS pour isolation, généralement de couleur verte), Polyfoam (XPS pour isolation, généralement de couleur orange), Ursaa (Généralement de couleur jaune), Roofmate (PSE pour isolation, Généralement de couleur bleue), Styrofoam ( XPS pour isolation, Généralement de couleur bleue), Dépron (PSE pour isolation), Sagex, CROMA (Machines de Découpe au Fil Chaud 2 Axes et 4 Axes pour PSE/XPS - Thermo-cutter)... etc.

Des prestataires de recyclage s'intéressent de plus en plus à ce matériau sous forme pure. La demande en matière de développement durable augmentant la filière de valorisation matière du polystyrène est en pleine expansion et des entreprises proposent de broyer le plastique afin de le commercialiser à un prix concurrentiel au polystyrène sortant des usines pétrochimique. Malheureusement, cette voie de recyclage ne se retrouve que sur des cas précis (dans le cadre d'entreprise consommant une grande quantité de polystyrène) car il est difficile de mettre en place une filière de recyclage du polystyrène auprès des collectivités . A notre échelle individuelle de consommateur, ce déchet n'entre pas dans la liste des matériaux collectables lors du tri sélectif et son élimination pose un véritable problème ; actuellement il termine sa vie dans les incinérateurs où sa combustion dégage du pentane contribuant à l'effet de serre.

Selon l'agence Locale de l'Energie de l'agglomération lyonnaise, les isolants à base de polystyrène ne sont pas recyclables. L’énergie grise du polystyrène expansé (850 kWh/m3) fait partie des plus élevées de tous les autres isolants regroupés. De plus, cet isolant développe de façon assez conséquente les champs électrostatiques .

Le Polystyrène Dégage du pentane contribuant à l'effet de serre (formation d’ozone photochimique) : 0,000519 kg équivalent éthylène /UF/an .

Dégagement de styrène à la chaleur . 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.