聚苯乙烯hips.ppt

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1、HIPS组员组员：刘卫新：刘卫新 高远高远 康洪康洪 一、聚苯乙烯的定义和合成 定义定义 聚苯乙烯树脂是由苯乙聚苯乙烯树脂是由苯乙烯单体通过自由基聚合而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，英文名称为PolystyrenePolystyrene，简称，简称PSPS。其。其分子结构式为：分子结构式为：合成合成本体聚合本体聚合获得的获得的PSPS纯净度高，主要用来制造对纯净度高，主要用来制造对电性能要求高的制品。电性能要求高的制品。悬浮聚合悬浮聚合获得的获得的PSPS分子量高分布窄但纯度不如分子量高分布窄但纯度不如本体聚合本体聚合PSPS，可用来制造一般日用和工业用品、和，可用来

2、制造一般日用和工业用品、和PSPS泡沫塑料。泡沫塑料。乳液聚合乳液聚合主要用于涂料和主要用于涂料和PSPS泡沫塑料。泡沫塑料。溶液聚合溶液聚合主要用于配制清漆。主要用于配制清漆。各种生产方法制得的各种生产方法制得的PSPS在性能上略有不同。我国在性能上略有不同。我国PSPS的工业化生产主要采用悬浮聚合和本体聚合，其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。二、聚苯乙烯的结构 聚苯乙烯的分子链上交替连接着侧苯基。由于侧苯基的体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，而使聚苯乙烯的分子链变得刚硬，积较大，有较大的位阻效应，而使聚苯

3、乙烯的分子链变得刚硬，因此，玻璃化温度比聚乙烯、聚丙烯都高，且刚性脆性较大，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。制品易产生内应力。由于侧苯基在空间的排列为无规结构，因此聚苯乙烯为无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。侧苯基具有很大的空间位阻，定形聚合物，具有很高的透明性。侧苯基具有很大的空间位阻，造成造成PSPS分子链很僵硬，分子链很僵硬，TgTg在在8080。侧苯基的存在使聚苯乙烯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、硝化、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、

4、磺化等聚苯乙烯都可以进行。磺化等聚苯乙烯都可以进行。此外，侧苯基可以使主链上此外，侧苯基可以使主链上a a 氢原子活化，在空气中易氧氢原子活化，在空气中易氧化生成过氧化物，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，使得聚合物耐辐射性较好，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。在较强辐射的条件下，其性能变化较小。三、聚苯乙烯的性能 基本特征基本特征 聚苯乙烯为无色、无味聚苯乙烯为无色、无味的透明刚性固体，透光率的透明刚性固体，透光率可达可达88%88%90%90

5、%，制品质硬，制品质硬，落地时会有金属般的响声。落地时会有金属般的响声。聚苯乙烯的密度在聚苯乙烯的密度在1.041.041.07 1.07 之间，尺寸稳定性之间，尺寸稳定性好，收缩率低。聚苯乙烯好，收缩率低。聚苯乙烯容易燃烧，点燃后离开火容易燃烧，点燃后离开火源会继续燃烧，并伴有浓源会继续燃烧，并伴有浓烟。烟。力学性能力学性能 聚苯乙烯属于一种聚苯乙烯属于一种硬而脆的材料，无延伸硬而脆的材料，无延伸性，拉伸时无屈服现象。性，拉伸时无屈服现象。聚苯乙烯的拉伸、弯曲聚苯乙烯的拉伸、弯曲等常规力学性能在通用等常规力学性能在通用塑料中是很高的，但其塑料中是很高的，但其冲击强度很低。聚苯乙冲击强度很低。

6、聚苯乙烯的力学性能与合成方烯的力学性能与合成方式、相对分子质量大小、式、相对分子质量大小、温度高低、杂质含量及温度高低、杂质含量及测试方法有关。测试方法有关。热性能热性能 聚苯乙烯的耐热性能较差，热变形温度约为聚苯乙烯的耐热性能较差，热变形温度约为707095 95，长期使用温度为，长期使用温度为606080 80。聚苯乙烯的。聚苯乙烯的热导率较低，约为热导率较低，约为0.100.100.13W/(m0.13W/(mK)K)，基，基本不随温度的变化而变化，是良好的绝热保温材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料。聚苯乙烯泡沫是目前广泛应用的绝热材

7、料之一。一。聚苯乙烯的线膨胀系数较大，为（聚苯乙烯的线膨胀系数较大，为（6 68)X10-8)X10-5K-15K-1，与金属相差悬殊甚大，故制品不易带有，与金属相差悬殊甚大，故制品不易带有金属嵌件。此外，聚苯乙烯的许多力学性能都显金属嵌件。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。电性能电性能 聚苯乙烯是非极性的聚合物，使用中也很少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，因此具有良好的介电性能和加人填料和助剂，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。由于其吸湿绝缘性，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，但由于

8、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，因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。耐化学药品性耐化学药品性 聚苯乙烯的化学稳定性比较好，可耐各种碱、一聚苯乙烯的化学稳定性比较好，可耐各种碱、一般的酸、盐、矿物油、低级醇及各种有机酸，但不般的酸、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。聚苯乙烯还会耐氧化酸，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，可溶于受到许多烃类、酮类及高级脂肪酸的侵蚀，可溶于苯、甲苯、乙苯、苯乙烯、四氯化碳、

9、氯仿、二氯苯、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，可使苯基可使苯基a a 位置上的氢活化，因此聚苯乙烯的耐气位置上的氢活化，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，其候性不好，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。但耐光性、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，没有明显的熔聚苯乙烯是一种无定形的聚合物，没有明显的熔点，从开始熔融流动到分解的温度范围很宽

10、，约在点，从开始熔融流动到分解的温度范围很宽，约在120120180 180 之间，且热稳定性较好，因此，成型加之间，且热稳定性较好，因此，成型加工可在很宽的范围内进行。聚苯乙烯由于其成型温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，所以可以用多种度范围宽且流动性、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、热成方法加工成型，如注射、挤出、发泡、吹塑、热成型等型等 (1)(1)由于聚苯乙烯的吸湿率很低，约为由于聚苯乙烯的吸湿率很低，约为0.01%0.01%0.2%0.2%，因此加工前一般不需要干燥，如果需要，因此加工前一般不需要干燥，如果需要

11、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。(2)(2)聚苯乙烯在成型过程中，分子链易取向，但在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，因此制品冷却定型时，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，加工时除了选择合适的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，还应对制品进行热处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理，热处理的条件一般为606080 80 下处理下处理1 12h 2h。聚。聚苯乙烯的成型收缩率较低，一般为苯乙烯的成型收缩率较低，一般为0.2%0.

12、2%0.7%0.7%，有利，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。(3)(3)聚苯乙烯的主要成型方法为注射、挤出和发泡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。可采用螺杆式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，根据制品的形状和壁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，一般温度范厚不同，可在较宽的范围内调整熔体温度，一般温度范围为围为180180220 220。挤出成型可采用普通的挤出机。挤出成型的产品有板挤出成型可采用普通的挤出机。挤出成型

13、的产品有板材、管材、棒材、片材、薄膜等。成型温度范围为材、管材、棒材、片材、薄膜等。成型温度范围为150150200 200。四、聚苯乙烯的应用 聚聚苯苯乙烯是通用乙烯是通用塑料中最容易加工塑料中最容易加工的品种之一，成型的品种之一，成型温度与分解温度相温度与分解温度相差大，可在很宽的差大，可在很宽的温度范围内加工成温度范围内加工成型。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、电性能不受频率的影响等特点，因此可广泛地应用在仪表外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、高频电容器、壳、汽车灯罩、照明制品、各种容器

14、、高频电容器、高频绝缘用品、光导纤维，包装材料等。可发性聚苯高频绝缘用品、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、抗冲击性乙烯由于其质量轻、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、冷藏、化工设好等优点，广泛地应用于建筑、运输、冷藏、化工设备的保温、绝热和减震材料等方面。备的保温、绝热和减震材料等方面。第一种方法是首先把聚苯乙烯树脂制备成含有发泡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（剂的珠粒，称为可发性聚苯乙烯（EPSEPS）。这种产品主。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

15、泡剂（如偶氮化合物、碳酸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，然后通过挤铵等）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、仿木型出发泡、冷却定型即可。其主要产品为片材、仿木型材等。材等。聚苯乙烯还可通过发泡成聚苯乙烯还可通过发泡成型来制备包装材料及绝热保型来制备包装材料及绝热保温材料。聚苯乙烯的泡沫制温材料。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。五、PS的改性高抗冲PS和ABS树脂 为了改进为了改进PS PS 易脆裂、耐热性差等缺点，已易脆裂、耐热

16、性差等缺点，已采用共聚、共混等方法制成了一系列改性聚苯采用共聚、共混等方法制成了一系列改性聚苯乙烯。在包装工业中应用较多的有高抗冲性聚乙烯。在包装工业中应用较多的有高抗冲性聚苯乙烯和苯乙烯和ABSABS树脂。树脂。高抗冲高抗冲PSPS的应用的应用ABSABS树脂的应用树脂的应用 高抗冲高抗冲PSPS（HIPSHIPS）高抗冲聚苯乙烯的组成为聚苯乙烯和橡胶。其制备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，在挤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

17、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。橡胶的用量一般为为10%10%一一2020。由于两种聚合物的相容性有限，橡胶相。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，韧性有大幅度服机械共混法橡胶相分

18、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 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。除了冲除了冲击性能优异外，还具有聚苯乙烯的大多数优点，如尺击性能优异外，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、易寸稳定性好、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、冰箱适于制造各种电器零件、设备罩壳、仪表零件、冰箱内衬、容器

19、、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 ABS树脂树脂 ABSABS树脂是丙烯腈、丁二烯、苯乙烯的三元共聚物。树脂是丙烯腈、丁二烯、苯乙烯的三元共聚物。英文名称：英文名称：acrylonitrile-butadiene-styreneacrylonitrile-butadiene-styrene缩写为：缩写为：ABSABS，ABSABS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。1.ABS的结构 ABS ABS 树脂树脂属于无定型聚合物，由于其分子链上有三属于无定型聚合物，由于其分子链上有三种不同性能的组分，所以它种不同性能的组分，所以它兼有三种组

20、分的共同性能，兼有三种组分的共同性能，成为具有成为具有“坚韧、质硬、刚性坚韧、质硬、刚性”的材料的材料。ABS ABS 树脂树脂是一种象牙黄色、不透明、有光泽的韧性是一种象牙黄色、不透明、有光泽的韧性材料，无味、无毒。材料，无味、无毒。较聚苯乙烯具有耐热、抗冲击强较聚苯乙烯具有耐热、抗冲击强度高、表面硬度高、尺寸稳定、耐化学药品性及电性度高、表面硬度高、尺寸稳定、耐化学药品性及电性能良好等特点。能良好等特点。2.ABS的应用领域 ABS ABS 树脂优良的综合性能使其制品的应用范围很树脂优良的综合性能使其制品的应用范围很宽广。如应用在机械工业中可作为结构材料使用。宽广。如应用在机械工业中可作为结构材料使用。可用来制造齿轮、轴承、泵叶轮、电机外壳、仪表可用来制造齿轮、轴承、泵叶轮、电机外壳、仪表盘、冰箱外壳、蓄电池槽等。在汽车工业中，可制盘、冰箱外壳、蓄电池槽等。在汽车工业中，可制作手柄、挡泥板、加热器、灯罩、热空气调节导管作手柄、挡泥板、加热器、灯罩、热空气调节导管等。在航空工业中，可用来制作机舱装饰材料以及等。在航空工业中，可用来制作机舱装饰材料以及窗柜、隔声材料等。此外，窗柜、隔声材料等。此外，ABS ABS 还可用来制造纺织还可用来制造纺织器材、计算机零部件、建筑用板材、管材以及生活器材、计算机零部件、建筑用板材、管材以及生活日用品等。日用品等。