Polystyrène – Tableau des matériaux – Applications – Prix

À propos du polystyrène

Le polystyrène, abrégé en PS, est un polymère d’hydrocarbure aromatique synthétique fabriqué à partir du monomère connu sous le nom de styrène, qui est dérivé du benzène et de l’éthylène, tous deux des produits pétroliers. Le polystyrène peut être solide ou en mousse. Le polystyrène à usage général est clair, dur et plutôt cassant. Le polystyrène est un thermoplastique incolore et transparent, qui est couramment utilisé pour fabriquer des panneaux de mousse ou des panneaux de lambris isolants et un type d’isolant en vrac composé de petites billes de polystyrène. Les mousses de polystyrène contiennent 95 à 98 % d’air. Les mousses de polystyrène sont de bons isolants thermiques et sont donc souvent utilisées comme matériaux d’isolation des bâtiments, comme dans les coffrages isolants en béton et les systèmes de construction à panneaux structuraux isolés. Le polystyrène expansé (EPS) et le polystyrène extrudé (XPS) sont tous deux fabriqués à partir de polystyrène, mais EPS est composé de petites billes de plastique qui sont fusionnées et XPS commence comme un matériau fondu qui est pressé hors d’une forme en feuilles. Le XPS est le plus couramment utilisé comme isolant en mousse. 

Résumé

Nom	Polystyrène
Phase à STP	solide
Densité	1050kg/m3
Résistance à la traction ultime	48 MPa
Limite d’élasticité	N / A
Module d’élasticité de Young	3,4 GPa
Dureté Brinell	50 BHN
Point de fusion	217 °C
Conductivité thermique	0,12 W/mK
Capacité thermique	1100 J/g·K
Prix	1,1 $/kg

Composition du Polystyrène

En termes chimiques, le polystyrène est un hydrocarbure à longue chaîne dans lequel des centres carbonés alternés sont attachés à des groupes phényle (un dérivé du benzène). La formule chimique du polystyrène est (C8H8)n ; il contient les éléments chimiques carbone et hydrogène. 

Applications du polystyrène

Le PS est l’un des quatre plastiques dont l’utilisation combinée représente 75 % de l’utilisation mondiale des plastiques. Ces quatre thermoplastiques de base sont le PE, le PP, le PVC et le PS. Les applications incluent les jouets, les diffuseurs de lumière, les gobelets, les couverts, les appareils électroménagers généraux, les boîtiers de cassettes vidéo/audio, les boîtiers électroniques, les doublures de réfrigérateur, les articles ménagers, les conteneurs. 

Propriétés mécaniques du polystyrène

Résistance du polystyrène

En mécanique des matériaux, la résistance d’un matériau est sa capacité à supporter une charge appliquée sans rupture ni déformation plastique. La résistance des matériaux considère essentiellement la relation entre les charges externes appliquées à un matériau et la déformation ou la modification des dimensions du matériau qui en résulte. Lors de la conception de structures et de machines, il est important de tenir compte de ces facteurs, afin que le matériau sélectionné ait une résistance suffisante pour résister aux charges ou forces appliquées et conserver sa forme d’origine.

La résistance d’un matériau est sa capacité à supporter cette charge appliquée sans défaillance ni déformation plastique. Pour la contrainte de traction, la capacité d’un matériau ou d’une structure à supporter des charges tendant à s’allonger est appelée résistance ultime à la traction (UTS). La limite d’élasticité ou la limite d’élasticité est la propriété du matériau définie comme la contrainte à laquelle un matériau commence à se déformer plastiquement, tandis que la limite d’élasticité est le point où la déformation non linéaire (élastique + plastique) commence. En cas de contrainte de traction d’une barre uniforme (courbe contrainte-déformation), la  loi de Hooke décrit le comportement d’une barre dans la région élastique. Le module d’élasticité de Youngest le module d’élasticité pour les contraintes de traction et de compression dans le régime d’élasticité linéaire d’une déformation uniaxiale et est généralement évalué par des essais de traction.

Voir aussi : Résistance des matériaux

Résistance à la traction ultime du polystyrène

La résistance à la traction ultime du polystyrène est de 48 MPa.

Limite d’élasticité du polystyrène

La limite d’élasticité du polystyrène  est N/A.

Module d’élasticité du polystyrène

Le module d’élasticité de Young du polystyrène est de 3,4 GPa.

Dureté du polystyrène

En science des matériaux, la  dureté  est la capacité à résister à  l’indentation de surface  ( déformation plastique localisée ) et  aux rayures . Le test de dureté Brinell  est l’un des tests de dureté par indentation, qui a été développé pour les tests de dureté. Dans les tests Brinell, un  pénétrateur sphérique dur est forcé sous une charge spécifique dans la surface du métal à tester.

L’  indice de dureté Brinell  (HB) est la charge divisée par la surface de l’indentation. Le diamètre de l’empreinte est mesuré avec un microscope à échelle superposée. Le nombre de dureté Brinell est calculé à partir de l’équation :

La dureté Brinell du polystyrène est d’environ 50 BHN (converti).

Voir aussi : Dureté des matériaux

Propriétés thermiques du polystyrène

Polystyrène – Point de fusion

Le point de fusion du polystyrène est de 217 °C .

Notez que ces points sont associés à la pression atmosphérique standard. En général, la  fusion  est un  changement de phase  d’une substance de la phase solide à la phase liquide. Le  point de fusion  d’une substance est la température à laquelle ce changement de phase se produit. Le  point de fusion  définit également une condition dans laquelle le solide et le liquide peuvent exister en équilibre. Pour divers composés chimiques et alliages, il est difficile de définir le point de fusion, car il s’agit généralement d’un mélange de divers éléments chimiques.

Polystyrène – Conductivité thermique

La conductivité thermique du polystyrène est de 0,12 W/(m·K) .

Les caractéristiques de transfert de chaleur d’un matériau solide sont mesurées par une propriété appelée la  conductivité thermique , k (ou λ), mesurée en  W/mK . C’est une mesure de la capacité d’une substance à transférer de la chaleur à travers un matériau par  conduction . Notez que  la loi de Fourier  s’applique à toute matière, quel que soit son état (solide, liquide ou gazeux), par conséquent, elle est également définie pour les liquides et les gaz.

La  conductivité thermique  de la plupart des liquides et des solides varie avec la température. Pour les vapeurs, cela dépend aussi de la pression. En général:

La plupart des matériaux sont presque homogènes, nous pouvons donc généralement écrire  k = k (T) . Des définitions similaires sont associées aux conductivités thermiques dans les directions y et z (ky, kz), mais pour un matériau isotrope, la conductivité thermique est indépendante de la direction de transfert, kx = ky = kz = k.

Polystyrène – Chaleur spécifique

La chaleur spécifique du polystyrène est de 1100 J/g K .

La chaleur spécifique, ou capacité thermique spécifique,  est une propriété liée à l’énergie interne  très importante en thermodynamique. Les  propriétés intensives  c _v  et  c _p  sont définies pour des substances compressibles pures et simples comme des dérivées partielles de l’  énergie interne  u(T, v)  et de  l’ enthalpie  h(T, p) , respectivement : 

où les indices  v  et  p  désignent les variables maintenues fixes lors de la différenciation. Les propriétés  c _v  et  c _p  sont appelées  chaleurs spécifiques  (ou  capacités calorifiques ) car, dans certaines conditions particulières, elles relient le changement de température d’un système à la quantité d’énergie ajoutée par transfert de chaleur. Leurs unités SI sont  J/kg K  ou  J/mol K .

Propriétés et prix des autres matériaux

table-de-matériaux-en-résolution-8k