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1 PS类素材 2 聚苯乙烯系塑料简介 聚苯乙烯系塑料指大分子链中包括苯乙烯的一类塑料 包括苯乙烯及其共聚物 具体品种包括PS HIPS及ABS三类 聚苯乙烯是指由苯乙烯单体经自由基缩聚反应合成的聚合物 英文名称为Polystyrene 简称PS PS包括普通聚苯乙烯 GPPS 可发性聚苯乙烯 EPS 和茂金属聚苯乙烯 SPS 等 EPS为在GPPG中浸渍低沸点的物理发泡剂 加工中受热可发泡 SPS为间同PS 详见本节改性品种中介绍 PS的优点为高透明性 其透光率可达90 以上 电绝缘性好 身着色 加工流动性好 刚性好及耐化学腐蚀性好等 PS的不足之处在于性脆 冲击强度低 易出现应力开裂 耐热性差及不耐沸水等 到2000年 我国PS的年产量可达85万t 主要生产厂家有 台湾奇美惠州工厂 GPPS300kt a 扬子石化公司 GPPS和HIPS120kt a 汕头海洋公司PS厂 GPPS80kt a 湛江中美化学公司 GPPS80kt a 高桥石化公司 GPPS和HIPS50kt a 广州石化总厂 GPPS和HIPS50kt a 无锡华腾化工塑料公司 GPPS和HIPS7 5kt a 上海石化总厂 EPS30kt a 齐鲁石化公司 GPPS36kt a 大庆石化总厂 GPPS和HIPS25kt a 吉化公司有机合成厂 GPPSl0kt a 金陵石化公司塑料厂 EPSl0kt a 汕头合成树脂厂 GPPS和HIPSl0kt a 上海塑料制品七厂 EPS3kt a 盘锦乙烯公司 HIPS2kt a 以及北京燕山石化二分厂 常州化工厂 大连氯酸钾厂及哈尔滨化工四厂等 PS的主要用途为包装产品50 透明产品40 注塑制品10 3 聚苯乙烯系塑料结构 PS结构 CH2 CH 4 聚苯乙烯系塑料结构 高抗冲PS ABS结构 5 聚苯乙烯塑料的结构与性能 1 PS的结构PS的大分子主链为饱和烃类聚合物 具有良好的电绝缘性 又因吸湿性小 可用于潮湿环境中 PS的侧基为体积大的苯环 分子结构不对称 大分子链运动困难 PS呈现刚性和脆性 制品易产生内应力 GPPS的侧苯基在空间的排列为无规结构 导致PS为无定型聚合物 具有很高的透明性 但近年来新开发的间同立构SPS的规整性高 虽其他性能好 但透明性低 由于苯基的存在 主链上 氢原子活化 易于被空气中的氧氧化 制品长期户外使用变黄变脆 但同时 苯基的存在又赋予其较高的耐辐射性能 在106Gy辐射剂量下 性能变化很小 2 PS的性能 1 一般性能PS为无色透明的粒料 燃烧时发浓烟并带有松节油气味 吹熄可拉长丝 制品质硬似玻璃状 落地或敲打金发出类似金属的声音 能断不能弯 断口处呈现蚌壳色银光 PS的吸水率为0 05 稍大于PE 但对制品的强度和尺寸稳定性影响不大 2 光学性能透明性好是PS最大的特点 透光率可达88 92 同PC和PMMA一样属最优秀的透明塑料品种 人称三大透明塑料 PS的折射率为1 59 1 60 但因苯环的存在 其双折射较大 不能用于高档光学仪器 6 聚苯乙烯塑料的结构与性能 3 力学性能PS硬而脆 无延伸性 拉伸至屈服点附近即断裂 PS的拉伸强度和弯曲在通用热塑性塑料中最高 其拉伸强度可达60MPa 但冲击强度很小 难以用做工程塑料 PS的耐磨性差 耐蠕变性一般 PS的力学性能随温度的影响比较大 4 热学性能PS的耐热性能不好 热变形温度仅为70 90 只可长期在60 80 温度范围内使用 PS的耐低温性也不好 脆化温度为 30 PS的热导率低 一般为0 04 0 13W m K 线膨胀系数较大 为 6 8 10 5K 1 与金属相差悬殊 故制品不易带金属嵌件 5 电学性能PS的电绝缘性优良 且不受温度和湿度的影响 介电损耗角正切值小 可耐适当的电晕放电 耐电弧性好 适于做高频绝缘材料 6 环境性能PS的化学稳定性较好 可耐一般酸 碱 盐 矿物油及低级醇等 但可受许多烃类 酮类及高级脂肪酸等侵蚀 可溶于芳烃 如苯 甲苯 乙苯及苯乙烯等 氯化烃 如四氯化碳 氯仿 二氯甲烷及氯苯 及酷类等 PS的耐候性不好 其耐光 氧化性都差 不适于长期户外使用 但PS的耐辐射性好 PS的具体性能见下表所示 7 聚苯乙烯塑料的结构与性能 PS的具体性能 8 聚苯乙烯塑料的成型加工 1 加工特性PS属无定形树脂 无明显熔点 熔融温度范围比较宽 可在120 180 之间成为流体 热稳定性较好 分解温度在300 以上 PS熔体属非牛顿流体 粘度强烈地依赖剪切速率的变化 但温度的影响也比较明显 PS的流动性十分好 是一种易于加的塑料 PS的吸水率比较低 在加工前一般不需干燥 如有特殊需要时 如要求透明性高 才干燥 具体千燥温度为70 80 时间5h PS在加工中易产生内应力 除选择证确的工艺条件 改进制品设计和合理的模具结构外 还应对制品进行热处理 热处理的条件为在温度65 85 热风循环干燥箱或热水中处理1 3h PS成型收缩率比较低 一般仅为0 4 0 7 2 加工方法 1 注塑选用普通注塑机即可 具体工艺条件为 成型温度180 215 注塑压力30 150MPa 模具温度小于70 2 挤出可在普通的挤出机上加工 制品有管材 棒材 片材 薄膜和纤维等 成型后末拉伸时强度低 性脆 拉伸后透明度 光泽 强度和韧性都明显提高 具体的挤出温度为150 200 之间 3 发泡成型PS泡沫制品为其树脂的主要用途 具体成型方法有如下三种 9 聚苯乙烯塑料的成型加工 采用可发性PS树脂 EPS 为原料 EPS为将GPPS珠粒在加温 加压条件下 将6 左右的低沸点物理发泡剂如正戊烷 石油醚或异戊烷等渗透到珠粒中 使之溶胀即为可发性PS珠粒 EPS可用蒸汽模塑法 挤出和注塑等方法生产泡沫塑料制品 以蒸汽模塑法为例 其具体成型过程如下 预发泡 用蒸汽将EPS珠粒加热 一般为100 左右 使之膨胀近40倍 并保证珠粒之间互不熔融 熟化处理 将膨胀的珠粒经空气冷却24h 泡空内汽化的气体冷凝为液体 降低珠粒内压力 使大气中的空气渗入泡空札达到压力平衡 同时使泡孔内的液体增多 以利于进一步发泡 增大发泡倍率 模压成型 将熟化的珠粒加入模具中 用蒸汽加热便之软化泡孔内液体挥发泡空间再度增大 使不同珠粒互相挤压而成块状产品 主要产品为厚板 片及包装箱等 用GPPS为原料 采用一步法挤出方法 直接将发泡剂与PS混合好或在挤出熔融段将物理发泡剂注入PS熔体内 挤出发泡 冷却即可 主要产品为仿木型材 片材 仿木板材及发泡网等 10 聚苯乙烯塑料的应用范围 1 电器制品PS兼有透明性和良好的绝缘性 可用于电视机 录音机及各种电器的配件 壳体及高频电容器等 2 透明制品PS具有优异的透明性 可用于一般光学仪器 透明模型 灯罩 仪器罩壳及包装容器等 3 日用品PS的着色性和光泽性好 可广泛用于日用品的生产 具体有儿童玩具 装饰板 磁带盒 家具把手 梳子 牙刷把 笔杆及文具等 4 包装材料PS泡沫塑料的防震及保温性好 可用于防震包装和隔热材料 包装材料主要用于电器 精密仪表 工艺品 玻璃制品及陶瓷制品等 隔热材料有隔墙板及屋顶夹芯材料等 11 茂金属聚苯乙烯 茂金属聚苯乙烯英文称为m SPS 它为在茂金属催化剂作用下合成的间同结构PS树脂 它的苯环交替排列在大分子链的两侧 产品具有熔点高 耐水解 耐热 耐化学腐蚀 密度小 加工前不用干燥 收缩小及尺寸稳定性好等优点 具有与工程塑料PBT PA及PPS类似的性能 是传统增强工程塑料的理想替代品 m SPS最早由日本出光公司于1986年合成 它的间规度为98 熔点高达270 类似于PA66 比通用PS高三倍左右 具有优良的耐热性 其热变形温度为251 耐化学药品 水及水蒸气性能好 冲击强度及刚性均优 与PBT和PPS一样 可作为工程塑料而应用 m SPS进行玻璃纤维增强后 性能进一步提高 具体如下表所示 12 茂金属聚苯乙烯 m SPS PBT PET PA66 PPS的性能m SPS可用注塑方法成型加1 具体注塑条件为 料筒温度280 300 模具温度120 140 m SPS可用做注塑部件 磁带 绝缘薄膜 包装用板 纤维 汽车发动机部件 保险杠及燃油分配转子等 m SPS还主要用于耐热塑料制品 在众多耐高温材料中 SPS的用量排在PPS之后 居第二位 我国合成m SPS的单位为上海石化研究院 13 高抗冲聚苯乙烯简介 高抗冲聚苯乙烯的英文名称为Highimpactpolysturene 简称HIPS HIPS实质为PS的一个冲击改性品种 具体组成为PS和橡胶 按HIPS改性幅度的大小可分为中抗冲PS 高抗冲PS和超高抗冲PS三类 HIPS的生产有机械共混法和接枝共聚法两种 机械共混法HIPS的组成为PS和橡胶类聚合物 橡胶类主要有丁苯胶和苯乙烯 丁二烯及苯乙烯 SBS 等 PS与10 15 丁苯胶共混的HIPS 冲击强度提高2倍 属中抗冲PS 而PS 丁苯胶态BS三元共混为超高冲击PS 且制品的表面光泽高 接枝共聚法生产的HIPS 可以克服共混法橡胶相分散不均匀的缺点 目前已成为HIPS的主要方法 接枝共聚法HlPS为苯乙烯单体和5 10 的橡胶共聚 HIPS的生产厂可参见PS部分 14 高抗冲聚苯乙烯的性能 HIPS的外观为白色不透明珠状或粒状颗粒 它除冲击性能优异外 还具有PS的大多数优点 如刚性好 易加工性 制品光泽度高 光泽度85 及易着色等 但其拉伸强度和透明性下降 HIPS的具体性能见下表所示 HIPS的性能 15 高抗冲聚苯乙烯的成型加工 同PS一样 HlPS的加工性能也很好 熔体的流动性较M3S高 成型收缩率与ABS接近 一般为0 02 0 06 因此 成型ABS的模具也适用于HIPS成型 HIPS的成型温度比M3S低20 左右 注塑压力低2 3MPa HIPS的具体成型工艺条件如下 注塑成型 料筒温度180 250 注塑压力69 128MPa 模具温度50 80 挤出成型 料筒温度180 220 机头温度200 220 16 高抗冲聚苯乙烯的应用范围 HIPS在有些领域中可取代ABS 1 各类壳体HIPS大量用于电视机 录音机 吸尘器 电话 空调器 洗衣机 复卯机 照明器具 仪表 仪器 汽车及办公用品的壳体 2 低发泡材料HIPS低发泡制品具有木材可锯 可刨及可钉的性能 外观类似木材 可用于包装 家具和建筑材料等 3 其他产品HIPS可用于生产板材和片材 用以吸塑成容器和杯盘等 HIPS可制成管材 医疗设备及纺织器材等 17 ABS塑料简介 ABS为丙烯腈3 41 丁二烯 10 30 和苯乙烯 29 60 三种单体共聚而成的聚合物 英文名称Acrylonitrile Butadiene Styrene 简称ABS ABS的制造有混炼法和接枝法两种 合成的ABS有中冲击型 高冲击型 超高冲击型及耐热型四类 ABS最初是在PS改性基础上发展起来的 由于其具有韧 刚 硬的优点 其用量与PS相当 而应用范围己远远超过PS 成为一种独立的塑料品种 ABS即可用于普通塑料又可用于工程塑料 混炼法ABS最早由美国橡胶公司于1946年开发 接枝法ABS由美国Marbon公司于1954年首先合成 到2000年 ABS的生产能力可达85万t a 包括AS 具体生产厂有台湾奇美惠州工厂300kt a 吉林石化公司树脂厂 100kt a 大庆石化总厂 55kt a 抚顺石化公司 50kt a 盘锦乙烯公司 50kt a 台湾太平洋公司镇江厂 40kt a 齐鲁石化公司 40kt a 上海高桥石化公司 40kt a 广州石化总厂 40kt a 上海石化总厂40kt a 上海大赛路配料有限公司30kt a 上海高桥石化公司 AS 3Okt a 韩国LG公司宁波勇兴化工有限公司 30kt a 兰州化学工业公司20kt a 洛阳铭腾塑料有限公司 l5kt a 兰州化学工业公司 ASl5kt a 盘锦有机化工二厂 l0kt a 18 ABS塑料的结构与性能 1 ABS的结构ABS大分子主链由三种结构单元重复连接而成 不同的结构单元赋予其不同的性能 丙烯臆 耐化学腐蚀剂性好 表面硬度高 丁二烯 韧性好 苯乙烯 透明性好 着色性 电绝缘性及加工性 三种单体结合在一起 就形成了坚韧 硬质 刚性的ABS树脂 不同厂家生产的ABS因结构差异较大 所以性能差异也较大 2 ABS的性能 1 一般性能ABS的外观为不透明呈象牙色的粒料 其制品可着成五颜六色 并具有90 的高光泽度 ABS的相对密度为1 05 吸水率低 ABS同其他材料的结合性好 易于表面印刷 涂层和镀层处理 ABS的氧指数为18 2 属易燃聚合物 火焰呈黄色 有黑烟 烧焦但不落滴 并发出特殊的肉桂味 2 力学性能ABS有优良的力学性能 其冲击强度极好 可以在极低的温度下使用 即使ABS制品被破坏也只能是拉伸破坏而不会是冲击破坏 这是ABS高度韧的写实 肥S的耐磨性优良 尺寸稳定性好 又具有耐油性 可用于中等载荷和转速下的轴承 ABS的耐蠕变性比PSF及PC大 但比PA及POM小 ABS的弯曲强度和压缩强度属塑料中较差的 ABS的力学性能受温度的影响较大 3 热学性能ABS的热变形温度为93 118 制品经退火处理后还可提高l0 左右 ABS在 40 时仍能表现出一定的韧性 可在 40 100 的温度范围内使用 19 ABS塑料的结构与性能 4 电学性能ABS的电绝缘性较好 并且几乎不受温度 湿度和频率的影响 可在大多数环境下使用 5 环境性能ABS不受水 无机盐 碱及多种酸的影响 但可溶于酮类 醛类及氯代烃中 受冰乙酸 植物油等侵蚀会产生应力开裂 ABS的耐候性差 在紫外光的作用下易产生降解 于户外半年后 冲击强度下降一半 ABS的具体性能见下表所示 ABS的性能 20 ABS塑科的成型加工 1 加工特性ABS同PS一样是一种加工性能优良的热塑性塑料 可用通用的加工方法加工 ABS的熔体流动性比PVC和PC好 但比PE PA及PS差 与POM和HIPS类似 M3S的流动特性属非牛顿流体 其熔体粘度对加1温度和剪切速率都有关系 但对剪切速率更为敏感 ABS的热稳定性好 不易出现降解现象 ABS的吸水性较高 加工前应进行干燥处理 一般制品的干燥条件为温度80 85 时间2 4h 对特殊要求的制品 如电镀 的干燥条件为温度70 80 时间18 18h ABS制品在加工中易产生内应力 内应力的大小可通过浸人冰乙酸中检验 如应力太大和制品对应力开裂绝对禁止 应进行退火处理 具体条件为放于70 80 的热风循环干燥箱内2 4h 再冷却至室温即可 21 ABS塑科的成型加工 2 加工方法ABS可用注塑 挤出 压延 吸塑及吹塑等方法成型加工 并以注塑