聚苯乙烯(PS)

挂衣架 聚苯乙烯 挂衣架 聚苯乙烯 PS 注铸 材料特性材料特性 清晰度好 强度高 工艺简单 容易着色 与其他聚合物相比价格便宜 透明度高 抗水抗湿性强 尺 寸稳定性强 典型用途典型用途 包装 玩具 挂衣架 家用产品 电子产品 模具箱 一性次杯子 聚苯乙烯和很多聚合物一样是被意外发现的 苯乙烯被发现在19世纪中期 但直到20世纪30年代才被商业开 发出来 与它相关的苯乙烯家族中还有 ABS SAN SMA 和 ASA 等聚合体 今天 它已经是应用最为广泛 的塑料原料之一 一 聚苯乙烯的定义和合成 定义聚苯乙烯树脂是由苯乙 烯单体通过自由基聚合而 成的聚合物 成的聚合物 英文名称为 Polystyrene 简称 PS PS Polystyrene 简称 PS 其 分子结构式为 分子结构 式为 合成 本体聚合 获得的 PS 纯净度高 主要用来制造对 本体聚合 获得的 PS 纯净度高 获得的 PS 纯净度高 电性能要求高的制品 电性能要求高的制品 悬浮聚合 获得的 PS 分子量高分布窄但纯度不如 悬浮聚合 获得的 PS 获得的 PS 分子量高分布窄但纯度不如 本体聚合 PS 可用来 制造一般日用和工业用品 PS 本体聚合 PS 可用来制造一般日用和工业用品 和 PS 泡 沫塑料 泡沫塑料 PS 泡沫塑料 乳液聚合 主要用于涂料和 PS 泡沫塑料 溶液聚合 主要用于配制清漆 各种生产方法制得的 PS 在性能上略有不同 各种生 产方法制得的 PS 在性能上略有不同 我国 PS 在性能上略有不同 PS 的工业化生产主要采用 悬浮聚合和本体聚合 的工业化生产主要采用悬浮聚合和本体聚合 PS 的工业化生产主要采 用悬浮聚合和本体聚合 其 中以悬浮法为主 中以悬浮法为主 2 聚苯乙烯的结构聚苯乙烯的分子链上交替连接着侧苯基 聚苯乙烯的分子链上交替连接着侧苯基 由于侧苯基的体 积较大 有较大的位阻效应 积较大 有较大的位阻效应 而使聚苯乙烯的分子链变得刚 因此 玻璃化温度比聚乙烯 聚 丙烯都高 硬 因此 玻璃化温度比聚乙烯 聚丙烯都高 且刚性脆性 较大 制品易产生内 应力 较大 制品易产生内应力 由于侧苯基在空间的排列为无规结构 由于侧苯基在空 间的排列为无规结构 因此聚苯乙烯为无 定形聚合物 具有很高的透明性 定形聚合物 具 有很高的透明性 侧苯基具有很大的空间位 造成 PS 分子链很僵硬 Tg 在80 PS 分子链 很僵硬 阻 造成 PS 分子链很僵硬 Tg 在80 侧苯基的存在使聚苯 乙烯的化学活性要大 一些 苯环所能进行的特征反应如氯化 乙烯的化学活性要大一些 苯环所能进行的特征反 应如氯化 硝化 磺化等聚苯乙烯都可以进行 硝化 磺化等聚苯乙烯都可以进行 此外 侧苯基可以使主链上 a 氢原子活化 在空气中易氧 此外 侧苯基可以使主链上 a 氢原子活化 化生成过氧化物 并引起降解 化生成过氧化物 并引起降解 因此制品长期在户外使用易 变黄 变脆 但由于苯环为共扼体系 变黄 变脆 但由于苯环为共扼体系 使得聚合物耐 辐射性 较好 在较强辐射的条件下 其性能变化较小 较好 在较强辐射的条件下 其性能 变化较小 三 聚苯乙烯的性能 基本特征聚苯乙烯为无色 聚苯乙烯为无色 无 味的透明刚性固体 味的透明刚性固 体 透光 率可达88 90 88 率可达88 90 制品质 硬 落地时会有金属般的 响 声 响声 聚苯乙烯的密度在 1 04 之间 1 04 1 07 之间 尺寸 稳定性好 收缩率低 稳定性好 收缩率低 聚 苯乙烯容易燃烧 苯乙烯容易燃烧 点燃后 离开火源会继续燃烧 离开火源会继续燃烧 并 伴有浓烟 伴有浓烟 力学性能聚苯乙烯属于一种 硬而脆的材料 硬而脆的材料 无延伸 拉伸时无屈服现象 性 拉伸时无屈服现象 聚苯乙烯的拉伸 聚苯乙烯的拉伸 弯曲 等常规力学性能在通用 塑料中是很高的 塑料中是很高的 但其 冲击强度很低 冲击强度很低 聚苯乙 烯的力学 性能与合成方 相对分子质量大小 式 相对分子质量大小 温度高低 温度高低 杂质含 量及 测试方法有关 测试方法有关 热性能聚苯乙烯的耐热性能较差 热变形温度约为70 聚苯乙烯的耐热性能较差 热变 形温度约为70 70 长期使用温度为60 60 95 长期使用温度为60 80 聚苯乙烯的 热导率较低 约为0 10 0 10 热导率较低 约为0 10 0 13W m K 基 本不随温度的变 化而变化 本不随温度的变化而变化 是良好的绝热保温材 料 聚苯乙烯泡沫是目前广泛应 用的绝热材料之 一 聚苯乙烯的线膨胀系数较大 X10聚苯乙烯的线膨胀系数较大 为 6 8 X105K 与金属相差悬殊甚大 与金属相差悬殊甚大 5K 1 与金属相差悬殊 甚大 故制品不易带有 金属嵌件 此外 金属嵌件 此外 聚苯乙烯的许多力学性能都显 著受到温度的影响 著受到温度的影响 电性能聚苯乙烯是非极性的聚合物 聚苯乙烯是非极性的聚合物 使用中也很少 加人 填料和助剂 加人填料和助剂 因此具有良好的介电性能和 绝缘性 其介电性能与频率无关 绝缘性 其介电性能与频率无关 由于其吸湿 率很低 电性能不受环境湿度的影响 率很 低 电性能不受环境湿度的影响 但由于 其表面电阻和体积电阻均较大 又不吸水 其表面 电阻和体积电阻均较大 又不吸水 因 此易产生静电 使用时需加人抗静电剂 此易产生静 电 使用时需加人抗静电剂 耐化学药品性聚苯乙烯的化学稳定性比较好 可耐各种碱 聚苯乙烯的化学稳定性比较 好 可耐各种碱 一 般的酸 矿物油 低级醇及各种有机酸 般的酸 盐 矿物油 低级 醇及各种有机酸 但不 耐氧化酸 如硝酸和氧化剂的侵蚀 耐氧化酸 如硝酸和氧化剂的侵 蚀 聚苯乙烯还会 受到许多烃类 酮类及高级脂肪酸的侵蚀 受到许多烃类 酮类及高级脂 肪酸的侵蚀 可溶于 甲苯 乙苯 苯乙烯 四氯化碳 氯仿 苯 甲苯 乙苯 苯乙烯 四 氯化碳 氯仿 二氯 甲烷以及醋类当中 此外 由于聚苯乙烯带有苯基 甲烷以及醋类当中 此外 由于聚苯乙烯带有苯基 可使苯基 a 位置上的氢活化 可使苯基 a 位置上的氢活化 因此聚苯乙烯的耐气 候性不好 如果长期暴露在日光下会变色变脆 候性不好 如果长期暴 露在日光下会变色变脆 其 耐光性 氧化性都较差 使用时应加人抗氧剂 耐光性 氧化性 都较差 使用时应加人抗氧剂 但 聚苯乙烯具有较优的耐辐射性 聚苯乙烯具有较优的耐辐 射性 加工性聚苯乙烯是一种无定形的聚合物 聚苯乙烯是一种无定形的聚合物 没有明显 的熔 从开始熔融流动到分解的温度范围很宽 点 从开始熔融流动到分解的温度范围很宽 约在 120 之间 且热稳定性较好 因此 120 180 之间 且热稳定性较好 因此 成 型加 工可在很宽的范围内进行 工可在很宽的范围内进行 聚苯乙烯由于其成型温 度范围 宽且流动性 热稳定性好 度范围宽且流动性 热稳定性好 所以可以用多种 方法加工成型 如注射 挤出 发泡 吹塑 方法加工成型 如注射 挤出 发泡 吹塑 热成 型等 型 等 由于聚苯乙烯的吸湿率很低 约为0 01 0 01 1 由于聚苯乙烯的吸湿率很低 约为0 01 因此加工前一般不需要干燥 0 2 因此加 工前一般不需要干燥 如果需要 制成透明度高的制品时 才需干燥 制成透明度高的制品时 才需干燥 聚苯乙烯在成型过程中 分子链易取向 2 聚苯乙烯在成型过程中 分子链易取向 但在 制品冷却定型时 取向的分子链尚未松弛 完成 制品冷却定型时 取向的分子链尚未松弛完成 因此 易使制品产生内应力 因此 易使制品产生内应力 因此 加工时除了选择合适的 工艺条件及合理的模具结构外 工艺条 件及合理的模具结构外 还应对制品进行热处 理 热处理的条件一般为60 80 下处理 1 2h 聚 热处理的条件一般为60 下处理1 60 苯乙烯的成型收缩率较低 一般为0 2 0 2 苯乙烯的成型收缩率较低 一般为0 2 0 7 有利 于成型尺寸精度较高及尺寸稳 定的制品 于成型尺寸精度较高及尺寸稳定的制品 聚苯乙烯的主要成型方法为注射 挤出 和发泡 3 聚苯乙烯的主要成型方法为注射 挤出和发泡 注射成型是聚苯乙烯最常用的成型方法 注射成型是聚苯乙烯最常用的成型方法 可采用螺杆式 注射机及柱塞式注射机 成型时 注射机及柱塞式注射机 成型时 根据制品的形状和壁 厚不同 可在较宽的范围内调整熔体 温度 厚不同 可在较宽的范围内调整熔体温度 一般温度范 围为180 180 围为 180 220 挤出成型可采用普通的挤出机 挤出成型可采用普通的挤出机 挤出成型的 产品有板 管材 棒材 片材 薄膜等 材 管材 棒材 片材 薄膜等 成型温度范围为 150 150 200 四 聚苯乙烯的应用聚苯乙烯是通用 塑料中最容易加工 的品种之一 的品种之一 成型 温度与分解温度相 差大 差大 可在很宽的 温度范围内加工成 型 同时 它具有成本低 刚性大 透明度好 电性能 同时 它具有成本低 刚性大 透明度好 不受频率的影响等特 点 不受频率的影响等特点 因此可广泛地应用在仪表 外壳 汽车灯罩 照明制品 各种容 器 外壳 汽车灯罩 照明制品 各种容器 高频电容 高频绝缘用品 光导纤维 包装材料 等 器 高频绝缘用品 光导纤维 包装材料等 可发 性聚苯乙烯由于其质量轻 热导率低 吸水性小 性聚苯乙烯由于其质量轻 热导率低 吸水性小 抗冲击性好等优点 广泛地应 用于建筑 运输 抗冲击性好等优点 广泛地应用于建筑 运输 冷 化工设备的保温 绝热 和减震材料等方面 藏 化工设备的保温 绝热和减震材料等方面 聚苯乙烯还可通过发泡 成 型来制备包装材料及绝热保 温材料 温材料 聚苯乙烯的泡沫制 品也是其树脂的主要用 途 品也是其树脂的主要用途 其发泡方法主要有两种 其发泡方法主要有两种 第一种 方法是首先把聚苯乙烯树脂制备成含有发泡 剂的珠粒 称为可发性聚苯乙烯 EPS 这种产品主 剂的珠粒 称为可发性聚苯乙烯 EPS 这种产品主 要为厚板 包装箱等 要为厚板 包装箱等 第二种方法是直接将发泡剂 如偶氮化合物 第二种方法是直接将发 泡剂 如偶氮化合物 碳酸 铵等 及其他助剂与聚苯乙烯混合均匀 铵等 及其他助剂与聚 苯乙烯混合均匀 然后通过挤 出发泡 冷却定型即可 其主要产品为片材 出发泡 冷却定 型即可 其主要产品为片材 仿木型 材等 材等 五 PS 的改性 高抗冲 PS 和 ABS 树脂为了改进 PS 易脆裂 耐热性差等缺点 为了 改进 PS 易脆裂 耐热性差等缺点 已 采用共聚 采用共聚 共混等方法制成了一系列改性 聚苯 乙烯 乙烯 在包装工业中应用较多的有高抗冲性聚 苯乙烯和 ABS 树脂 ABS 树脂 苯乙烯和 ABS 树脂 高抗冲 PS 的应用 高抗冲 PS 的应用 PS ABS 树脂的应用 ABS 树脂的 应用 高抗冲 PS HIPS 高抗冲 PS HIPS PS 高抗冲聚苯乙烯的组成为聚苯乙烯和橡胶 高抗冲聚苯乙烯的组成为聚苯乙烯和橡胶 其制备 方法有两种 分别为机械共混法和接枝聚 合法 方法有两种 分别为机械共混法和接枝聚合法 机械共混法是把聚苯乙烯和橡胶按比 例配好 机械共混法是把聚苯乙烯和橡胶按比例配好 在挤 出机 捏合机或双辊辊压机中共 混 橡胶的用量一般 出机 捏合机或双辊辊压机中共混 10 一20 由于两种聚合物的相 容性有限 由于两种聚合物的相容性有限 为10 一20 由于两种聚合物的相容性有限 橡胶相 在聚苯乙烯相中分散不均匀 因此增韧效果不显著 在聚苯乙烯相中分散不均匀 因 此增韧效果不显著 共混物的韧性不会大幅度提高 仅有某些改善 共混物的韧性不会大幅 度提高 仅有某些改善 电接枝聚合法是把顺丁橡胶或丁苯橡胶溶解在苯乙烯 单体中进行本 体聚合或悬浮聚合 这种共聚物可以克 单体中进行本体聚合或悬浮聚合 这种共聚 物可以克 服机械共混法橡胶相分散不均匀的缺点 服机械共混法橡胶相分散不均匀的缺点 韧性有大幅度 的提高 目前已成为高抗冲聚苯乙烯的主要生产方法 的提高 目前已成为高 抗冲聚苯乙烯的主要生产方法 HIPS 是白色或微黄色不透明的热塑性树脂 除了冲 HIPS 是 白色或微黄色不透明的热塑性树脂 是白色或微黄色不透明的热塑性树脂 击性能优异外 还 具有聚苯乙烯的大多数优点 击性能优异外 还具有聚苯乙烯的大多数优点 如尺 寸稳定性 好 刚性好 易于加工 制品光泽度高 寸稳定性好 刚性好 易于加工 制品光泽度高 易 着色等 但其拉伸强度 光稳定性 氧渗透率较差 着色等 但其拉伸强度 光稳定性 氧渗透率较差 适于制造各种电器零件 设备罩壳 仪表零件 适于制造各种电器零件 设 备罩壳 仪表零件 冰箱 内衬 容器 食品包装及一次性用具等 内衬 容器 食品包装及 一次性用具等 ABS 树脂 ABS 树脂 ABS 树脂是丙烯腈 丁二烯 苯乙烯的三元共聚物 ABS 树脂 是丙烯腈 丁二烯 苯乙烯的三元共聚物 树脂是丙烯腈 英文名称 acrylonitrile butadiene 英文名称 acrylonitrile butadiene styrene 缩写为 ABS ABS 是一种用途广泛的通用工程塑料 是一种用途广泛的通用工程塑料 缩写为 ABS A