Polystyrol

Strukturformel
Struktur von Polystyrol
Allgemeines
Name	Polystyrol
Andere Namen	Polystyren Poly(1-phenylethylen) (IUPAC)[1] Kurzzeichen: PS
CAS-Nummer	9003-53-6
Monomer	Styrol
Summenformel der Wiederholeinheit	C8H8
Molare Masse der Wiederholeinheit	104,15 g·mol −1
Art des Polymers	Thermoplast
Kurzbeschreibung	transparent; amorph oder teilkristallin
Eigenschaften
Aggregatzustand	fest
Dichte	1050 kg/m3 (fest)[2]
Glastemperatur	100 °C[2]
Elektrische Leitfähigkeit	10−16 S/m
Wärmeleitfähigkeit	0,17 W·m−1·K−1[2]
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung keine Einstufung verfügbar[3]
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

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Polystyrol (Kurzzeichen PS) ist ein transparenter, geschäumt weißer, amorpher oder teilkristalliner Thermoplast. Amorphes Polystyrol ist ein weit verbreiteter (Standard-) Kunststoff, der in vielen Bereichen des täglichen Lebens zum Einsatz kommt.^[4] Expandiertes Polystyrol (EPS) und extrudiertes Polystyrol (XPS) werden als Schaumstoffe eingesetzt.

Bereits 1839 beobachtete der Apotheker Eduard Simon in Berlin, dass Styrol über mehrere Monate zu einer gallertartigen dickflüssigen Masse verdickt, die er in Annahme einer Oxidation "Styroloxyd" nannte.^[5] Sechs Jahre später berichteten John Buddle Blyth und August Wilhelm von Hofmann, dass die Umwandlung ohne Auf- oder Abgabe irgendeines Elementes geschehe und lediglich durch die molekulare Veränderung des Styrols erfolge und benannten das "Styroloxyd" zu "Metastyrol" um.^[6] Die Bezeichnung „Polystyrol" wurde erstmals von Abraham Kronstein benutzt, der darunter allerdings ein gel-artiges Zwischenprodukt verstand, das dann mit Styrol das glasartige „Metastyrol" bilden sollte.^{[7] [8]}

1931 wurde im I.G.-Farben-Werk in Ludwigshafen am Rhein mit der technischen Herstellung von Polystyrol begonnen. Die Verwendung als Schaumkunststoff (Styropor) wurde 1949 von Fritz Stastny und seinem Chef Rudolf Gäth bei der BASF entwickelt, 1950 zum Patent angemeldet^[9] und 1952 auf der Kunststoffmesse in Düsseldorf vorgestellt. In den USA wurde es als Styrofoam von Ray McIntire bei Dow Chemical Company entwickelt (Patent 1944).

Mittlerweile gehört Polystyrol zu den Standardkunststoffen und nimmt in der Produktionsrangfolge nach Polyethylen, Polypropylen und Polyvinylchlorid den vierten Platz ein. Der Anteil am Kunststoffverbrauch betrug 2004 mit ca. 11,3 Millionen Tonnen ca. 6 %.^[10] 2007 betrug die Gesamtproduktionskapazität für Standard-Polystyrol und schlagzähes Polystyrol ca. 15 Millionen Jahrestonnen, die durchschnittliche Auslastung von 70 % bei kaum steigendem Verbrauch führte dazu, dass Kapazitäten abgebaut wurden.^[11]

Die folgende Tabelle gibt einen Überblick über Polystyrol-Homopolymere.

Kurzbezeichnungen[12]	Andere Kurzbezeichnungen
Standard-Polystyrol, Normal-Polystyrol	Standard-PS, Normal-PS, GPPS
Polystyrol syndiotaktisch	PS-S, PS-(M)	sPS
Polystyrolschaum und schäumbares Polystyrol	PS-E	EPS

GPPS leitet sich von der englischen Bezeichnung General Purpose Polystyrene ab, EPS von Expanded Polystyrene.

Diese Tabelle gibt einen Überblick über die wichtigsten Polystyrol-Copolymere:

Styrol-Butadien-Pfropfcopolymere	SB
Styrol-Butadien-Blockcopolymere	SBS
Styrol-Acrylnitril-Copolymere	SAN
Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymere	ABS
vernetztes Polystyrol	PS-X

Taktizität beschreibt bei Polystyrol, inwieweit die Phenylgruppe in der Polymerkette gleichmäßig ausgerichtet (angeordnet) ist. Die Taktizität hat starke Auswirkungen auf die Eigenschaften des Kunststoffs. Standard-Polystyrol ist ataktisch.

Polystyrol gewinnt man durch die Polymerisation von Styrol. Eine große Zahl von Polymeren wird durch Kettenpolymerisation hergestellt, u.a. vier der fünf mengenmäßig wichtigsten Kunststoffe, nämlich Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polyvinylchlorid (PVC) und eben auch Polystyrol (PS). Styrol weist außergewöhnliche Polymerisationseigenschaften auf, es kann radikalisch, kationisch, anionisch oder mittels Ziegler-Natta-Katalysatoren polymerisiert werden.

Es gibt gegenwärtig zwei Verfahren zur Styrolherstellung mit technischer Bedeutung, die Dehydrierung von Ethylbenzol und das SM/PO-Verfahren. Im Jahr 2012 betrug die jährliche Weltproduktion von Styrol etwa 20 Millionen Tonnen.

Das Rohpolymerisat liegt als Flüssigkeit vor, die aushärten kann. Der fertige Kunststoff kommt als Granulat in den Handel, um als extrudierbares Polystyrol (XPS) zu Plastikteilen oder Behältern (z. B. Lebensmittelverpackungen mit Alu-Heißsiegeldeckel) verarbeitet zu werden. Expandierbares Polystyrol (EPS) erhält während der Polymerisation zu festen Kügelchen Gaseinschlüsse. Die Kügelchen werden zum Verarbeiter transportiert. Werden die Kügelchen dort unter Wasserdampf etwas über 100 °C erwärmt, expandiert das Gas und der thermoplastische Kunststoff bläht sich auf. Die Ränder der Blasen verschmelzen. Es entsteht ein geformter Festkörper, je nach Form ist alles von einfachen Platten bis geometrisch komplizierten Formteilen möglich.

Die Dichte von festem Polystyrol liegt zwischen 1040 und 1090 kg/m³, aufgeschäumtes Polystyrol (EPS oder auch PS-E) hat eine Dichte zwischen 15 (Dämmung am Bau) und 90 kg/m³ (Skihelm).

Expandiert hat Polystyrol eine sehr geringe Wärmeleitfähigkeit (≈ 0,03 W/(m·K)).

Festes amorphes Polystyrol ist glasklar, hart und schlagempfindlich. Es erzeugt einen spröden, scheppernden, fast glasartigen Klang beim Beklopfen (Butterdosen). Beim Biegen oder Brechen riecht es deutlich nach Styrol. Polystyrol ist in allen Farben einfärbbar. Massives Polystyrol neigt zur Spannungsrissbildung. Es ist wenig wärmebeständig, ab 55 °C setzt eine Beschleunigung der Alterung ein, weshalb es nur bis 70 °C einsetzbar ist. Die Glasübergangstemperatur liegt, je nach Verarbeitungsbedingungen, bei ca 100 °C, die Schmelztemperatur beträgt bei isotaktischem Polystyrol 240 °C und bei syndiotaktischem 270 °C. Ataktisches Polystyrol liegt als amorpher Feststoff vor und besitzt keine Schmelztemperatur.^[13] Ataktisches Polystyrol ist ein kostengünstiger Kunststoff mit großem Marktanteil, syndiotaktisches PS wird bislang nur für Spezialanwendungen verwendet, isotaktisches PS ist wegen seiner geringen Kristallisationsgeschwindigkeit industriell uninteressant.

Geschäumtes Polystyrol ist weiß und undurchsichtig. Es hat im Vergleich zu festem Polystyrol eine geringere mechanische Festigkeit, aber eine höhere Elastizität.

Polystyrol ist gegen wässrige Laugen und Mineralsäuren gut beständig, gegenüber unpolaren Lösungsmitteln wie Benzin und längerkettigen Ketonen und Aldehyden nicht. Es ist UV-empfindlich.

Polystyrol kann z. B. mit Dichlormethan angelöst und nahezu nahtlos verschweißt werden.

Syndiotaktisches Polystyrol kristallisiert ausreichend schnell, um im typischen Spritzgussverfahren als Konstruktionswerkstoff, insbesondere wegen seiner extremen Chemikalien-, Heißwasser- und Kühlmittelbeständigkeit, eine Alternative zu etablierten technischen Kunststoffen zu bieten. Es wird unter Verwendung von Metallocen-Katalysatoren hergestellt.

Polystyrol brennt mit leuchtend gelber, stark rußender Flamme. Das dabei freiwerdende Styrol hat einen blumigen-süßlichen Geruch; in der Praxis besitzen die Dämpfe durch Zusätze jedoch oft einen stechenden Geruch.

Das Brandverhalten von expandiertem Polystyrol wird davon dominiert, dass es bei Temperaturen wenig über 100 °C schmilzt und dann abtropft, wobei die Tropfen (auch aufgrund der geringen Masse und der damit zusammenhängenden schlechten Wärmeabfuhr) Feuer fangen können und dann brennend abtropfen. Das Material zersetzt sich oberhalb von etwa 300 °C, frei werden Styrol (Flammpunkt von ca. 31 °C) und etwaig vorhandene Reste vom eventuell verwendeten Treibmittel Pentan (Flammpunkt ca. −50 °C), diese Stoffe entzünden sich alsbald, was zu Entzündung und Brennen des (abtropfenden) Polystyrols und weiterem Schmelzen beiträgt.^[14] Abtropfendes brennendes Polystyrol kann zu einer Brandausbreitung durch Sekundärbrände führen.

Durch geeignete Flammschutzmittel kann die Brennbarkeit von (expandiertem) Polystyrol reduziert werden. Bislang wurden dafür oftmals polybromierte Diphenylether oder Hexabromcyclododecan als Additive verwendet. Diese Flammschutzmittel spalten bei der Verbrennung brom­haltige Gase ab, brechen dadurch die bei der Verbrennung eintretenden Radikal-Kettenreaktionen durch Abfangen des Sauerstoffs ab und hemmen so die Verbrennung; dabei können polybromierte Dibenzodioxine und Dibenzofurane entstehen. Bromhaltige Flammschutzmittel sind jedoch umwelt- und gesundheitsschädlich.

Polystyrol ist zwar beständig gegen Wassereinwirkung, verrottet jedoch, wenn es UV-Strahlung ausgesetzt ist. Polystyrol versprödet unter Lichteinwirkung relativ schnell und neigt dann zur Spannungsrissbildung. Die Photooxidation von Polystyrol tritt bei Wellenlängen von ${\displaystyle \lambda }${\displaystyle \lambda } = 253,7 nm auf, wobei die chromophoren Gruppen absorbieren und zahlreiche Zersetzungsprodukte (Hydroperoxide, Hydroxyl- und Carbonylverbindungen, aliphatische und aromatische Ketone, Peroxyester, flüchtige Verbindungen wie Benzaldehyd und Acetophenon) entstehen, Strahlung ${\displaystyle \lambda }${\displaystyle \lambda } größer als 300 nm wird nicht absorbiert.^[15]

Polystyrol ist physiologisch unbedenklich und für Lebensmittelverpackungen uneingeschränkt zugelassen.

Allerdings sind, wie oben bereits dargestellt, bromierte Flammschutzadditive auch in Verpackungen^{[16] [17]} und deren Migration in Lebensmittel nicht auszuschließen.^[18] Zudem gibt es Hinweise darauf, dass Zellkulturen durch eine Aufweichung des Materials unter Kulturbedingungen negativ beeinflusst werden können.^[19] Menschliche Spermien überleben in Petrischalen aus Polystyrol deutlich weniger lang als in Schalen, die mit einer nanokristallinen Diamantschicht überzogen sind.^[20]

Das Flammschutzmittel Hexabromcyclododecan (HBCD), das dem Polystyrol für Dämmplatten und Hartschaumplatten beigefügt wird, ist gemäß der REACH-Verordnung als „sehr giftig für Wasserorganismen mit langfristiger Wirkung" eingestuft.^{[21] [22]} Es ist nur relativ schwer abbaubar (persistent) und toxisch für aquatische Organismen mit einem sehr hohen Bioakkumulations- und Biomagnifikation­spotenzial.^{[23] [24]} Die Migration in die Umwelt aus unbeschädigtem geschäumtem Polystyrol ist mengenmäßig gering,^[25] Emissionen können bei Brand, Photolyse und Recycling auftreten.

2015 entdeckten Forscher der Stanford University, dass Mehlwürmer in der Lage sind, Polystyrol zu verzehren und in CO₂ und verrottbaren Kot zu zersetzen. Die Verzehrmenge lag bei 35–40 mg täglich. Nach dem einmonatigen Experiment konnte kein Unterschied zwischen dem Gesundheitszustand von Mehlwürmern festgestellt werden, die sich von Polystyrol ernährten und solchen, die konventionelle Nahrung zu sich nahmen. Der Verdauungsvorgang ist im Einzelnen bislang unerforscht.^[26]

Schon wenig von Lösemitteln wie Aceton, Essigsäureethylester oder Toluol genügt, um ein relativ großes Volumen Polystyrolschaum zu „zerfressen", indem das im Schaum eingeschlossene Treibgas freigesetzt wird.

Polystyrol-Homopolymer besitzt als Werkstoff ein hervorragendes Eigenschaftsprofil, wenn Transparenz, Oberflächengüte und Steifigkeit gefordert sind. Sein Einsatzspektrum wird darüber hinaus durch Copolymere und andere Modifikationen (Blends z. B. mit PC und syndiotaktischem Polystyrol) noch deutlich erweitert.^{[27] :102-104} Die Sprödigkeit von gewöhnlichem Polystyrol wird durch elastomermodifizierte Styrol-Butadien-Copolymere überwunden. Das Copolymer aus Styrol und Acrylnitril (SAN) ist gegenüber thermischer Beanspruchung, Hitze und Chemikalien beständiger als das Homopolymer und ebenfalls transparent. ABS weist ähnliche Eigenschaften auf, ist bei noch niedrigen Temperaturen einsetzbar, jedoch opak.

Styrol-Butadien-Copolymere können mit einem niedrigen Anteil von Buten hergestellt werden. Es kann entweder PS-I hergestellt werden oder SBC (s. u.), beide Copolymere sind schlagzäh. PS-I wird durch Pfropfcopolymerisation hergestellt, SBC durch anionische Blockcopolymerisation, wodurch es transparent sein kann.^[28]

Wenn Styrol-Butadien-Copolymer einen hohen Anteil an Buten besitzt, bildet sich Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR).

Die Schlagzähigkeit der Styrol-Butadien-Copolymere entsteht durch Phasentrennung, Polystyrol und Polybutadien sind nicht ineinander löslich (siehe Flory-Huggins-Theorie). Durch Copolymerisation entsteht eine Grenzschicht, ohne dass völlige Durchmischung erfolgt. Die Butadien-Anteile (die "Kautschukphase") lagern sich zu Partikeln zusammen, die in eine Matrix aus Polystyrol eingebettet sind. Entscheidend für die verbesserte Schlagzähigkeit der Styrol-Butadien-Copolymere ist die höhere Aufnahmefähigkeit für Formveränderungsarbeit. Ohne angelegte Kraft verhält sich die Kautschukphase zunächst wie ein Füllstoff. Bei Zugbeanspruchung bilden sich Crazes (Mikrorisse), die sich bis zu den Kautschukpartikel ausbreiten. Die Energie des sich ausbreitenden Risses überträgt sich dann auf die auf seinem Weg liegenden Kautschukpartikel. Durch eine große Zahl an Rissen enthält das ursprünglich starre Material eine lamellierte Struktur. Die Bildung jeder einzelnen Lamelle trägt dabei zum Verbrauch von Energie und damit zur Erhöhung der Reißdehnung bei. PS-Homopolymere verformen sich bei Anlegen einer Kraft bis zum Bruch. Styrol-Butadien-Copolymer bricht an diesem Punkt nicht, sondern beginnt zu fließen, verfestigt sich bis zur Reißfestigkeit und bricht erst bei sehr viel höherer Dehnung.^{[29] :426}

Bei einem hohen Anteil an Polybutadien verkehrt sich die Wirkung der beiden Phasen. Styrol-Butadien-Kautschuk verhält sich wie ein Elastomer, kann aber wie ein Thermoplast verarbeitet werden.

PS-I (von englisch impact resistant polystyrene) besteht aus einer zusammenhängenden Polystyrolmatrix und einer darin dispergierten Kautschukphase. Es wird durch Polymerisation von Styrol hergestellt, in Anwesenheit von (in Styrol) gelöstem Polybutadien. Die Polymerisation verläuft gleichzeitig auf zwei Weisen:^[30]

• Pfropfcopolymerisation: Die wachsende Polystyrolkette reagiert mit einer Doppelbindung des Polybutadiens. An einem Polybutadienmolekül hängen dadurch mehrere Polystyrolketten.
• Homopolymerisation: Styrol polymerisiert zu Polystyrol und reagiert nicht mit dem vorhandenen Polybutadien.

Die Polybutadienpartikel (Kautschukpartikel) in PS-I besitzen gewöhnlich einen Durchmesser von 0,5 – 9 μm. Sie streuen dadurch sichtbares Licht, wodurch PS-I opak ist.^{[31] :476} Das Material ist stabil (es findet keine weitere Entmischung statt), da Polybutadien und Polystyrol chemisch verknüpft sind.^[32] Historisch wurde PS-I zunächst durch einfaches Vermischen von Polybutadien und Polystyrol erzeugt (es entsteht ein Polyblend, kein Copolymer). Dieses Material weist jedoch deutlich schlechtere Eigenschaften auf.^{[31] :476}

SBS (Styrol-Butadien-Blockcopolymer) wird durch anionische Block-Copolymerisation hergestellt und besitzt schematisch die folgende Struktur:^[33]

SSSSSSS­SSSSSSS­SSSSSSBBBBBBB­BBBBBBB­BBBBBBSSSSSSS­SSSSSSS­SSSSSS

S steht für die Styrol-Wiederholeinheit, B für die Butadien-Wiederholeinheit. Häufig besteht der mittlere Block jedoch nicht aus einem solchen Butadien-Homopolymer, sondern aus einem Styrol-Butadien-Copolymer:

SSSSSSS­SSSSSSS­SSSSSSBBSBBSB­SBBBBSB­SSBBBSBSSSSSSS­SSSSSSS­SSSSSSS

Durch die Verwendung eines statistischen Copolymers an dieser Stelle wird der Kunststoff weniger anfällig für Vernetzung und fließt besser in der Schmelze.

Bei der anionischen Copolymerisation wird zunächst Styrol homopolymerisiert, als Katalysator dient eine Organometallverbindung wie Butyllithium. Erst danach wird Butadien zugegeben, nach dessen Polymerisation erneut Styrol. Der Katalysator bleibt die ganze Zeit über aktiv (wozu die verwendeten Chemikalien eine hohe Reinheit besitzen müssen). Die Molekulargewichtsverteilung der Polymere ist sehr gering (about 1,05, die einzelnen Ketten besitzen also sehr ähnliche Längen). Durch das Verhältnis von Katalysator zu Monomer lässt sich die Länge der einzelnen Blöcke gezielt einstellen. Von der Blocklänge hängt wiederum die Größe der Kautschukpartikel ab. Sehr kleine Partikel (kleiner als die Wellenlänge des Lichts) sorgen für Transparenz. Im Gegensatz zu PS-I bildet das Blockcopolymer jedoch keine Partikel, sondern besitzt eine lamellare Struktur.

Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR von englisch Styrene Butadiene Rubber) wird ebenso wie PS-I durch Pfropfcopolymerisation hergestellt, jedoch mit niedrigerem Styrol-Anteil. Dadurch besteht SBR aus einer Kautschukmatrix mit einer darin dispergierten Polystyrol-Phase.^[34] Es ist anders als PS-I und SBC kein Thermoplast, sondern ein Elastomer.

Die Polystyrolphase lagert sich innerhalb der Kautschukphase zu Domänen zusammen. Es verursacht dadurch auf mikroskopischer Ebene eine physikalische Vernetzung. Wenn das Material über den Glasübergangspunkt erhitzt wird, zerfallen die Domänen, die Vernetzung wird temporär aufgehoben und das Material kann wie ein Thermoplast verarbeitet werden.^[35]

Je nach Herstellungsart wird zwischen dem normal weißen und eher grobporigen EPS (Expandierter Polystyrol-Hartschaum), z. B. Styropor (BASF), und dem feinporigeren XPS (Extrudierter Polystyrol-Hartschaum), z. B. URSA XPS (URSA Deutschland GmbH, Farbe gelb), Styrodur (BASF, Farbe grün), Jackodur (JACKON Insulation, Farbe lila), Austrotherm XPS (Farbe rosa) oder Styrofoam (Dow Chemical, Farbe blau) unterschieden.

Charakteristisch für EPS ist der Aufbau aus etwa 2–3 mm großen, zusammengebackenen Schaumkugeln, die z. B. beim Brechen einer Schaumpolystyrolplatte deutlich zu Tage treten.

Zugehörige Norm ist die EN 13163 („Wärmedämmstoffe für Gebäude – Werkmäßig hergestellte Produkte aus expandiertem Polystyrol (EPS)"). Fassaden-Dämmplatten aus EPS-Hartschaum müssen der DIN EN 13163 und der allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung Z 23.15-... bzw. Z-33.4-... des Herstellers entsprechen, Qualitäts-Richtlinien und Prüfbestimmungen der Bundesfachabteilung Qualitätssicherung EPS-Hartschaum (BFA QS EPS) sind zu erfüllen.^[36]

Seit den 1990er-Jahren nimmt der IVH (Industrieverband Hartschaum e. V.) die Rechte am Namen Styropor wahr. Nur die Hersteller von EPS, die sich den besonderen Qualitätsanforderungen des IVH unterwerfen, dürfen danach ihr Material Styropor nennen.

Folien und Platten werden durch Extrusion hergestellt. Für Verpackungszwecke werden auch transparente Folien hergestellt.

In Deutschland wurden im Jahr 2013 etwa 11,76 Millionen Tonnen Kunststoffe (ohne Klebstoffe, Lacke, Harze, Fasern) verarbeitet, davon entfielen auf Polystyrol/expandiertes Polystyrol PS/PS-E 0,815 Millionen Tonnen.^[37] In der Schweiz waren Stand Ende 2014 knapp 500.000 Tonnen EPS und 200.000 Tonnen XPS als Dämmstoff in Gebäuden enthalten.^[38]

Geschäumtes Polystyrol wird als Dämmstoff zur Wärmedämmung von Gebäuden eingesetzt. Die Bauindustrie ist der größte Abnehmer von EPS: Auf sie entfielen im Jahr 2012 mehr als 60 % des weltweiten EPS-Umsatzes, der bis zum Jahr 2020 auf voraussichtlich 15 Mrd. US$ steigen wird.^[39]

XPS wird aufgrund seiner hohen Druckfestigkeit und geringen Wasseraufnahme (geschlossene Porosität) beispielsweise bei der Dämmung von Gebäuden gegen Erdreich (Perimeterdämmung) eingesetzt. Für ebenerdige und bodenebene Duschelemente wird dieser Werkstoff vor allem aufgrund seiner hohen Druckfestigkeit genommen. Daher ist er auch für rollstuhlbefahrbare Duschelemente einsetzbar.

Geschäumtes Polystyrol wird als schockdämpfendes Verpackungsmaterial und für Feststoffrettungswesten verwendet.

Als Lebensmittelverpackung, zum Beispiel als Joghurtbecher oder Schaumstoffschale, ist Polystyrol zugelassen, wenn bestimmte Voraussetzungen^[40] erfüllt sind.

Da Schaumpolystyrol sehr gut mit einer Thermosäge geschnitten werden kann und zugleich sehr preiswert ist, hat es sich als Baumaterial im Modell- und Kulissenbau etabliert. Im Flugmodellbau findet das geschäumte Material Verwendung. Modellbauer sowie Städte- und Landschaftsplaner benutzen es für Landschaftselemente, da man es sehr gut bearbeiten kann.

In der Elektrotechnik wird Polystyrol wegen der guten Isolationseigenschaft verwendet. Es wird zur Herstellung von Schaltern, Spulenkörpern und Gehäusen (High Impact Polystyrene, HIPS) für Elektrogeräte verwendet. Polystyrol wird für Massenartikel (z. B. klassische CD-Verpackung, Videokassette), in der Feinwerktechnik und für Schaugläser verwendet.

Polystyrol ist auch einer der Grundstoffe von Napalm-B, welches in Brandbomben Verwendung findet. Polystyrol-Schaumstoff wird auch in Kernwaffen verwendet, dabei dient es zur Aufrechterhaltung des Hohlraums der unterkritischen Massen und zur Verdichtung bei Fusionsbomben.

Gereckte Polystyrolfolie (Handelsnamen: Styroflex für das Copolymerisat mit Butadien, Trolitul) wird zusammen mit Aluminium- oder Zinnfolie zur Herstellung von verlustarmen und eng tolerierten Kondensatoren verwendet.^[41]

Die geringe Schwindungs- bzw. Schrumpfungsneigung von Polystyrol während der Fertigung ermöglicht sehr endkonturnahe Bauteile (vgl. Lost-Foam-Verfahren). Des Weiteren können auch für Kunststoffe sehr feine Konturen, Kanten und gerade Flächen hergestellt werden. Diese Eigenschaft ermöglicht die Herstellung von verhältnismäßig passgenauen Bauteilen. So werden z. B. Tonbandkassetten und CD-Hüllen aus transparentem Polystyrol gefertigt.

In der Infrarotspektroskopie wird Polystyrolfolie als Wellenlängen-Standard verwendet. Eine in die Probenhalterung passende Karte mit einer Folie wird vom Gerätehersteller dem Gerät beigelegt.^[42]

2013 wurden in den USA mehr als 57.700 Tonnen EPS-Abfälle recycelt.^[43]

Die größten Probleme des EPS-Recyclings sind:^[44]

• Abfälle von EPS verursachen aufgrund der sehr geringen Schüttdichte von ca. 6,5 kg/m³ enorm hohe spezifische Transportkosten.
• EPS wird wegen Verschmutzungen und Vermischungen kaum recycelt. EPS-Recyclat kann deshalb in Deutschland nur in geringen Mengen zu Polystyrol-Granulat und in der Folge für hochwertige Spritzgussanwendungen verarbeitet werden. Ein Teil des EPS-Abfalls wird thermisch verwertet.
• Derzeit werden flammschutzmittelhaltige Schaumstoff-Recyclate zu anderen Produkten weiterverarbeitet. Dadurch sind signifikante Restgehalte an bromierten Flammschutzadditiven auch in sensiblen Anwendungen (Verpackung, Blumentrays etc.) nicht auszuschließen.

Einen Ausweg bietet ein Sammel- und Recyclingverfahren, das das Freising­er Fraunhofer Institut IVV mitentwickelt hat.^{[45] [46]} Dabei werden Abfälle von Polystyrol bereits während der Sammlung in einem Lösungsmittel selektiv gelöst (und im Volumen auf 1/50 verringert). Aus der Lösung kann Polystyrol hochrein wiedergewonnen werden.

2006 wurden in den USA 870.000 Tonnen Polystyrol-Teller und -Tassen sowie 590.000 Tonnen aus anderen Produkten auf Deponien abgelagert.^[47] Da Polystyrol unter Lichtausschluß biologisch nicht abgebaut wird^[48] bleibt es in Deponien erhalten. Außerdem reichert es sich in der Debris von Treibmüll in den Ozeanen an, durch Photolyse und den Wellenschlag zerfällt es dort in kleine Brösel, die von Tieren aufgenommen werden (mehr dazu siehe Müllstrudel). Das in flammgeschütztem EPS enthaltene Hexabromcyclododecan (HBCD), das gemäß der REACH-Verordnung als „sehr giftig für Wasserorganismen mit langfristiger Wirkung" eingestuft ist,^[22] wird bei sachgerechter Verwendung nicht in die Umwelt freigesetzt, da es in der Polymermatrix eingebettet ist.^[21]

Wird Polystyrol bei Temperaturen im Bereich von 800 bis 900 °C verbrannt, entsteht unter anderem ein Gemisch aus über 90 verschiedenen polycyclischen aromatischen Kohlenwasserstoffen.^[49]

Da die getrennte Sammlung und Entsorgung von Polystyrol-Baustoffresten und Verschnittabfällen aus der Produktion nicht funktioniert, kommt es in der Praxis zu Vermischungen bei wiedereinsetzbaren Recyclaten. Dadurch sind signifikante Restgehalte an bromierten Flammschutzadditiven auch in sensiblen Anwendungen (Verpackung, Blumentrays etc.) nicht auszuschließen.^{[16] [17]}

Das Brandverhalten von Polystyrol-Hartschaum für Bauanwendungen wird mit einem Kleinbrenner geprüft und in die europäische Klasse E eingestuft. Für eine Europäische Technische Bewertung (ETB) von WDVS oder ähnlichen Fassadendämmsystemen muss zusätzlich das gesamte Dämmsystem in einem Versuch mittlerer Größe, dem SBI (Single Burning Item) geprüft werden. Dämmsysteme, die in der Endanwendung verputzt sind, können dann die europäische Klasse zum Brandverhalten B oder C erreichen.

Es wurde festgestellt, dass bei einem realen Fassadenbrand Effekte auftreten, die mit Hilfe von Laborversuchen kleiner oder mittlerer Größe nicht abschließend beurteilt werden können (Schmelzeffekte, Kaminwirkung bei hinterlüfteten Fassaden etc.). Daher werden in den meisten europäischen Ländern für Dämmsysteme an höheren Gebäuden Großversuche gefordert.^[50]

1996 war bei Schweißarbeiten im Flughafen Düsseldorf die Wärmedämmung aus Polystyrol-Hartschaum an einer Gebäudedecke in Brand geraten. Infolge der starken Rauchentwicklung und der schnellen Ausbreitung des Feuers starben 17 Menschen, 88 wurden dabei verletzt.^{[51] [52]}

Nach mehreren Fassadenbränden, etwa 2011 in Delmenhorst, erschien (ebenfalls 2011) ein Bericht des NDR über Brandversuche in der Materialprüfanstalt in Braunschweig, der zeigte, dass die Dämmungen aus Polystyrol Feuer fangen und zur Brandausbreitung führen können, wenn diese unsachgemäß aufgebaut und auf den Einbau von Brandschutzstreifen aus nicht brennbarer Mineralwolle verzichtet würde.^{[53] [54]}

Laut dem Deutschen Institut für Bautechnik (DIBt) (einer vom Bund und den Ländern gemeinsam getragenen Einrichtung^[55] ) zum Brandschutz entsprach der verwendete Versuchsstand der Materialprüfanstalt Braunschweig nicht dem für Zulassungsprüfungen geforderten Aufbau, wie er auch im Arbeitsentwurf von DIN 4102-20 beschrieben wird. Die Prüfung entspreche weder den Vorgaben der Norm und der Zulassungsgrundsätze, noch habe die Prüfung einen plausiblen praxisbezogenen Bezug gehabt. Das DIBt hat dazu am 7. Dezember 2011 eine Stellungnahme veröffentlicht, die u. a. betont, dass die bisher zugelassenen WDV-Systeme mit Polystyrol-Hartschaum sicher seien und die Anordnung von Brandriegeln in jedem 2. Geschoss wirksam eine Brandausbreitung/Brandweiterleitung auf Außenwänden begrenze.^{[56] [57]} Die Deutsche Energie-Agentur (dena) hat am 2. Dezember 2011 ebenfalls eine Stellungnahme veröffentlicht, die sich auf den NDR-Beitrag bezieht und die Kritik an Wärmedämmung zurückweist.^[58]

Die NDR-Redaktion widersprach dieser Darstellung in ihrer Folgereportage^[23] und hinterfragte darin den „praxisfremden Brandschachttest" der DIN 4102 (siehe Deutsches Institut für Normung). Laut dem Bericht schmilzt das beim Prüfverfahren als schmaler hoher Stab eingespannte Polystyrol nach oben hin ab und entfernt sich dadurch von der Hitze- oder Brandquelle (Zündbrenner und abgetropftes (Poly)Styrol), wodurch das Prüfverfahren so aufgebaut wäre, dass es dem von der Industrie gewünschten Ergebnis, die Nichtbrennbarkeit von Polystyrol und fehlende Brandweiterleitung zu beweisen, entgegenkäme. Nach dem für den Arbeitskreis Brandschutz des Fachverbandes WDVS arbeitenden Brandsachverständigen Ingolf Kotthoff entstehe die Brandweiterleitung durch flüssiges kochendes Polystyrol und dessen Ausdünstungen, die im gebildeten Hohlraum oberhalb des mechanisch nicht abgestützten Dämmstoff-Sturzes (der Unterkante der Wärmedämmung oberhalb eines Fensters) entzündet würden,^[59] wodurch das Ganze eher ein konstruktiver Mangel wäre und der mögliche Hohlraum durch den Einbau von Brandriegeln (nichtbrennbare umlaufende Mineralwolle-Dämmstoffstreifen) verkleinert werden könnte.^{[23] [60]} Trotz offensichtlicher Widersprüche in der Stellungnahme (Pkt. 11a Brandweiterleitung durch 2,5 m hohe Flammen werden durch den Brandriegel gestoppt, 11b 3,0 m Abstand zwischen brennendem Raum und Brandriegel reduzieren sich auf 0,5 m brennbarer Dämmstoffhöhe) gelten Brandriegel alle zwei Geschosse für den Fachverband WDVS als ausreichend.^[59]

In einer umfangreicheren Stellungnahme des Deutschen Instituts für Bautechnik vom 21. November 2011^[61] wird ebenfalls eingeräumt, dass Wärmedämmverbundsysteme mit Polystyroldämmstoffplatten mit großen Dämmstoffdicken bei Brandbeanspruchungen „kritisch" seien und eine ungehinderte Brandausbreitung möglich wäre und der Filmbericht „keine neuen Erkenntnisse" gebracht habe. Die Brennbarkeit wäre „in der Fachwelt eine allseits bekannte Tatsache". Dass Brandriegel nur in jedem zweiten Geschoss genügen würden und eine Brandausbreitung verhindern, wäre „in originalmaßstäblichen Versuchsaufbauten" nachgewiesen worden. Die im Fernsehfilm gezeigte Versuchsanordnung entspreche nicht dem Aufbau laut Arbeitsentwurf für die DIN 4102-20 und damit nicht der Brandbeanspruchung unter Realbrandbedingungen.

Der Problematik der Dämmstoffprüfungen und der Brandgefahr widmete sich eine Anfrage im Deutschen Bundestag,^[62] in der Beantwortung^[63] wird darauf hingewiesen, dass „für das Gebiet des Brandschutzes, welcher Teil des Bauordnungsrechts ist, die Bundesländer zuständig sind" und „Bei Wärmedämmverbundsystemen muss nach DIN 4102-1 durch Brandprüfungen sowie ggf. zusätzliche Großversuche durch den Hersteller überprüft werden, ob sie schwerentflammbar und damit brandsicher sind.". Dem steht entgegen, dass die zitierte nationale Norm DIN 4102 seit Erscheinen der europäischen Norm DIN EN 13501 („Klassifizierung von Bauprodukten und Bauarten zu ihrem Brandverhalten") gemäß der CEN/CENELEC-Geschäftsordnung zurückzuziehen wäre, um eine Doppelnormung zu vermeiden.

2016 wurde auf der 126. Bauministerkonferenz beschlossen, dass in Zukunft bei Neubauten zusätzlicher Brandschutz verpflichtend werden soll. Bestandsbauten müssen jedoch nicht nachgerüstet werden.^[64]

Bekannte Handelsnamen für EPS sind Styropor, airpop, Austrotherm, Steinopor, Sagex, Swisspor, Hungarocell (Ungarn), Telgopor (spanischsprachige Länder) und Frigolit (Schweden). Im Jahr 2014 wurde unter der Regie des europäischen Verbands der EPS-Verarbeiter (European Manufacturers of Expanded Polystyrene, EUMEPS) der gemeinsame Markenname airpop eingeführt, mit dem Ziel die große Namensvielfalt für EPS in Europa zu minimieren. In Deutschland ist die IK Industrievereinigung Kunststoffverpackungen e.V. für die Umsetzung der europäischen Strategie im Bereich EPS-Verpackungen verantwortlich^[65] .

XPS ist unter den Handelsnamen Styrodur, Austrotherm, Floormate, Roofmate, Styrofoam und Jackodur bekannt.

• DIN 4102-1 Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen – Teil 1: Baustoffe; Begriffe, Anforderungen und Prüfungen.
• DIN 4102-20 Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen – Teil 20: Besonderer Nachweis für das Brandverhalten von Außenwandbekleidungen.
• DIN EN ISO 1622-1 Kunststoffe – Polystyrol (PS)-Formmassen – Teil 1: Bezeichnungssystem und Basis für Spezifikationen (ISO 1622-1:2012); Deutsche Fassung EN ISO 1622-1:2012.
• DIN EN ISO 1622-2 Kunststoffe – Polystyrol (PS)-Formmassen – Teil 2: Herstellung von Probekörpern und Bestimmung von Eigenschaften (ISO 1622-2:1995); Deutsche Fassung EN ISO 1622-2:1999.
• DIN EN ISO 2897-1 Kunststoffe – Schlagzähe Polystyrol (PS-I)-Formmassen – Teil 1: Bezeichnungssystem und Basis für Spezifikationen (ISO 2897-1:1997); Deutsche Fassung EN ISO 2897-1:1999.
• DIN EN ISO 2897-2 Kunststoffe – Schlagzähe Polystyrol (PS-I)-Formmassen – Teil 2: Herstellung von Probekörpern und Bestimmung von Eigenschaften (ISO 2897-2:2003); Deutsche Fassung EN ISO 2897-2:2003.
• EN 13163 Wärmedämmstoffe für Gebäude – Werkmäßig hergestellte Produkte aus expandiertem Polystyrol (EPS) – Spezifikation.
• EN 13164 Wärmedämmstoffe für Gebäude – Werkmäßig hergestellte Produkte aus extrudiertem Polystyrolschaum (XPS) – Spezifikation.

• BfR-Empfehlungen zu Materialien für den Lebensmittelkontakt – Polystyrol, das ausschließlich durch Polymerisation von Styrol gewonnen wird; Stand vom 1. Januar 2010.^[66]
• BfR-Empfehlungen zu Materialien für den Lebensmittelkontakt – Styrol-Misch- und Pfropfpolymerisate und Mischungen von Polystyrol mit Polymerisaten; Stand vom 1. Januar 2010.^[67]

• Handbuch der Elaste und Plaste. VEB Chemische Werke Buna, 1967.
• Gerhard W. Becker, Dietrich Braun, Hermann Gausepohl, Roland Gellert: Polystyrol. Becker/Braun Kunststoffhandbuch 4, Hanser Verlag, 1995, ISBN 3-446-18004-4.

• Infrarot und Ramanspektrum von Polystyrol
• www.waermedaemmstoffe.com technische Informationen zu den Dämmstoffen Polystyrol (EPS und XPS)
• Material Archiv: Expandiertes Polystyrol – Umfangreiche Materialinformationen und Bilder
• Spannungsrisskorrosion von PMMA und PS Youtube Video: Crazes bei PS

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8. ↑ A. Kronstein: Zur Kenntniss der Polymerisation. In: Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft. Band 35, Nr. 4, 1. Oktober 1902, ISSN 1099-0682 , S. 4153–4157, doi:10.1002/cber.19020350455 (wiley.com [abgerufen am 1. Juli 2016]). 
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61. ↑ Stellungnahme des DIBt zum Spiegel-Online-Artikel „Styropor-Platten in Fassaden – Wärmedämmung kann Hausbrände verschlimmern" und zum Beitrag des NDR in der Sendung „45 Minuten" am 28. November 2011 (PDF; 30 kB), abgerufen Januar 2013.
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