塑料橡胶成型原材料：4 苯乙烯类树脂

1、 4 苯乙烯类树脂 （ Styrene resins）学习目的 理解聚苯乙烯和ABS的工业制备，熟练掌握聚苯乙烯和ABS的结构与性能，掌握聚苯乙烯和ABS的加工、改性及应用。 4 苯乙烯类树脂 （ Styrene resins） 聚苯乙烯（Polystyrene）4.1 ABS树脂（Acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer） 4.2聚苯乙烯的初认识 4.1 聚苯乙烯（Polystyrene） 4.1.1 制备方法 一、单体制备 工业上先制取乙苯，再由乙苯脱氢得到苯乙烯。 二、聚合 苯乙烯单体可在引发剂或催化剂存在下，按自由基机理或离子型机理聚合。工业上

2、应用较多的是按自由基机理进行本体聚合和悬浮聚合。 反应式如下： （1）本体聚合 两步法：先预聚再完全聚合。 优点：产物纯度高、透明性好，产品介电、电 绝缘性优良。 缺点：散热困难，由于温度分布不均和局部过 热，使产物分子量分散性大，影响力 学性能。 （2）悬浮聚合 单体 + 引发剂 + 水 + 悬浮剂 过氧化物 聚乙烯醇或碳酸镁 优点：散热容易，产物分子量较高、分散 性小 缺点：分散剂不易除尽，使产物纯度不及 本体聚合。 4.1.2 结构与性能 一、PS的结构 1PS分子链结构式 可看作是PE分子链上交替地连接着侧苯基。 2. 结构特点 （1）侧苯基的存在使分子变刚变硬。 （2）以无规异构体为

3、主和存在少量支链是使工业PS只能以无定形存在的基本因素。 （3）侧苯基的存在使PS比PE、PP活泼些，苯环所能进行的特征反应，PS都可进行。 （4）侧苯基可以使主链骨架上位置上的氢原子活化，在空气中易氧化生成过氧化物，并引起降解，使分子量降低而变脆，并变色老化。 （5）侧苯基不会使PS产生明显的极性，故PS仍为非极性聚合物。 （6）由于苯环是共轭体系，因而可使吸收的辐射能在苯环上均匀分配。 二、PS的性能 无毒、无色透明粒状物，宏观上质硬似玻璃，落地或敲打时发出金属般的清脆声音。易燃、燃烧时软化，起泡，有浓黑烟，并伴有苯乙烯单体的甜香味。 1力学性能 较轻，密度为1.041.065g/cm3。

4、硬而脆，拉伸、弯曲等常规力学性能皆高于聚烯烃，但韧性却明显低于聚烯烃。 2热性能 Tg为80105，Tm为140180，脆化温度约-30。PS使用温度不宜超过80（许多力学性能受到温度升高的明显影响）。热稳定性好，超过300才开始分解。热导率较低，几乎不随温度而变化（隔热性好）。 3电性能 （非极性聚合物）优异介电、电绝缘性能。在超过300会分解放出单体苯乙烯，可防止表面碳化，因而耐电弧性优。耐热性差，限制了它在电方面的某些应用。本体聚合的PS杂质含量最少，电性能较好。 4光学性能 折射率为1.591.60，透光率达88%92%，具有优良的光学性能和透明性，在塑料中折射率、透明性仅次于丙烯酸类

5、聚合物。但受阳光、灰尘作用后，会出现混浊、发黄等现象，需改善耐候性后，制得高透明度的制品（用作光学部件可加入1%不饱和脂肪酸胺，环胺或氨基酸类化合物）。 5化学性能 侧苯基的存在使PS的化学稳定性受到影响。浓硝酸和其它氧化剂能破坏PS。高级醇类和油类，可使PS产生应力开裂或溶胀。溶于四氯乙烷、苯乙烯、异丙苯、苯、氯仿、甲乙酮、脂类等。不溶于某些脂肪烃类（如己烷，庚烷等），乙醚、丙酮、苯酚等，但能被它们溶胀。在热、氧及大气条件下易发生老化现象，尤其在PS中含有杂质情况下易造成大分子链的断裂和显色。耐辐射性较优。 4.1.3 聚苯乙烯的加工 一、PS的成型加工性能 较易成型加工，工艺特性概括如下：

6、 （1）吸湿率很小，加工前不需要专门的干燥工序； （2）成型温度范围宽，易于成型加工； （3）熔体具有明显的假塑体行为（临）； （4）PS收缩率及其变化范围较小，有利于成型出尺寸精度较高和尺寸较稳定的制品； （5）PS制品易产生内应力； （6）PS的比热容较PE、PP低，塑化速率和固化速率较快，因而在注塑成型中生产周期可以缩短； （7）PS极易着色，可与有机或无机着色剂混合，制成各种色泽鲜艳的制品。 二、加工工艺 可采用注塑、挤出、热成型、旋转模塑、吹塑、发泡等工艺。注塑、挤出、发泡最常用。 1. 注塑成型 采用螺杆式注塑机，适宜的熔体温度190230范围。 2. 挤出成型 挤出成型板材、棒材

7、和薄膜。 3. 发泡成型 制备绝热保温制品和缓冲包装材料。 发泡成型有以下两种方法：EPS生产线4.1.4 PS的选用 我国工业生产的PS主要有三类：通用级PS、高抗冲击级PS和可发性PS。一、通用PS（General polystyrene，GPS） 以本体聚合和悬浮聚合的PS均聚物。1. 种类（1）耐热型GPS 相对分子质量较高，残存苯乙烯单体含量低，软化点比一般GPS高7左右，适合于挤出成型和注塑高质量的制品。（2）中等流动型GPS和高流动型GPS 相对分子质量较低，加有润滑剂流动性提高，耐热性降低，特别适合成型薄膜制品和形状复杂的制品。2成型加工及应用 主要用于注塑和挤出成型，也可用于

8、模压、压延等成型方法。注塑成型制品表面光泽度高，具有良好的尺寸稳定性，产品精致美观，用于挤出成型制品有薄膜、容器、管材、板、片等。PS易于着色、印刷、雕刻和表面金属化处理。 二、高抗冲聚苯乙烯 （High impact polystyrene， HIPS） 实质上是PS的改性品种，通过PS与橡胶共混或苯乙烯与橡胶共聚。1HIPS的生产 始于20世纪40年代末，早期采用机械共混法，现在主要采用接枝共聚法，将顺丁胶或丁苯胶溶于苯乙烯中进行接枝共聚，方法主要为本体聚合。2HIPS的性能与应用 具备GPS的大多数特点，但拉伸强度有所下降，透明度骤降。HIPS突出的性能是卓越的冲击韧性。HIPS主要用于

9、生产电视机、录音机、电话机和各种仪表的机壳和部件，也可用于生产板材、冰箱内衬、容器等。三、可发性PS（Expandable polystyrene， EPS） EPS是在一定条件下，使苯乙烯单体进行悬浮聚合而制得的珠状产品。一般要求珠粒大小均匀性要好，该种PS易于加入发泡剂制得整体内含有无数微孔的泡沫塑料。PS泡沫塑料质轻、热导率低、吸水性小、电性能好、绝热、减震、隔声，广泛用作保温、隔热材料，缓冲包装材料，食品包装材料，且“白色污染”问题正待解决。 丙烯腈/丁二烯/苯乙烯树脂简称ABS树脂，它是丙烯腈（A）、丁二烯（B）、苯乙烯（S）的三元共聚物，也是人们对PS改性中开发的一种新型塑料材料。

10、 4.2 ABS树脂 （Acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer）4.2.1 制备方法一、共混法 二、接枝共聚法 1乳液接枝共聚法 2本体悬浮接枝共聚法4.2.2 结构与性能一、结构 ABS的结构通式：三种单体比例可调，大致是： x=0.20.3， y=0.050.4， z=0.40.71共混法制得的ABS基本上是AS树脂与丁 腈橡胶的两相混合物。 2接枝共聚法制得的ABS是AS树脂分子链 与丁二烯分子链接枝的结构。 二、性能 ABS树脂呈浅象牙色，不透明，它具有三种单体所赋予的优点。丙烯腈使ABS具有良好的耐化学腐蚀性，高的表面硬度和耐热性。丁二烯使

11、ABS具有较高的韧性和冲击强度。苯乙烯则赋予ABS良好的刚性和易加工性。 1力学性能 突出的力学性能是冲击强度高。图 ABS塑料各组分对性能的影响 2热性能 耐热性一般，具有较好的低温韧性。线膨胀系数较小，易制得尺寸精度较高的制品。3电性能 作为要求不很苛刻的电绝缘材料使用。4耐化学试剂耐溶剂性 良好的耐化学试剂性，除了浓的氧化性酸外，对各种酸、碱、盐类都比较稳定。与各种食品、药物、香精油长期接触也无变化。 醇类、烃类对ABS无溶解作用，长期接触使ABS缓慢溶胀。醛、酮、酯、氯化烃等极性溶剂可使ABS溶解或与之形成乳浊液。冰醋酸、植物油可引起应力开裂。5耐候性 ABS分子链的丁二烯部分含有双键

12、，使耐候性较差，在紫外线或热的作用下易氧化降解。特别对于波长不足350nm的紫外光部分更敏感。变硬发脆是ABS在紫外线和热氧化作用下发生老化的特征。常加入炭黑和酚类抗氧化剂提高其耐候性。 6燃烧性 可燃、引燃后可缓慢燃烧。4.2.3 ABS树脂的选用一、 ABS的品种 中国生产的ABS树脂品种主要有通用型、挤出型、高流动型、耐热型、耐寒型、阻燃型和电镀型等。表 不同类型ABS的特征 二、ABS的成型加工与应用1ABS的成型加工（1）成型加工性能 因有腈基（CN）而易于吸湿，成型前进行干燥处理，可获得表面高度光洁的制品。 无定形聚合物，无明显熔点，熔融流动温度不太高，加工温度范围较宽。 熔体具有较明显的非牛顿性。 ABS具有较小的成型收缩率，可制得尺寸精度较高的制品。 适宜电镀和进行冷成型的品种之一。 （2）加工工艺 适宜于注塑、挤出、吹塑、压延、发泡、真空等多种成型方法。成型加工的工艺条件视ABS树脂的性能指标而定。 2应用 （1）制备机械零件，如齿轮、轴承等 （2）制备电机、仪器仪表零部件，如仪表箱、电机外罩等 （3）汽车工业方面，如车轮装饰罩、挡泥板等 （4）家电方面，如冰箱搁板、风扇扇叶、电视机前后罩等 （5）工业用品，如耐腐管道、蓄电池槽、