聚苯乙烯汇总课件

1第五章聚苯乙烯类树脂1第五章聚苯乙烯类树脂优点具有高度透明、电绝缘性好、易着色、加工流动性好、刚性好、及化学腐蚀等。缺点性脆、冲击强度低、易出现应力开裂、耐热性差、不耐沸水等。改性克服聚苯乙烯脆性大、耐热性低的缺点。共聚、共混，如ABS、MBS、AAS、ACS、AS树脂等。5.1聚苯乙烯(PS)优点具有高度透明、电绝缘性好、易着色、加工流动性好、刚性好、一

主要原料

化学性质非常活泼，单体在贮存、运输过程中，需要加入少量的间苯二酚或叔丁基间苯二酚等阻聚剂以防止自聚结构式：CH2＝CH－5.1.1聚苯乙烯的制备方法一主要原料化学性质非常活泼，单体在贮存自由基型聚合离子型聚合（包括配位离子型）二

聚苯乙烯生产工艺聚合机理四种均可，应用较多的是：

本体聚合

悬浮聚合聚合方法自由基型聚合二聚苯乙烯生产工艺聚合机理四种1.单体：纯度＞99.5%

2.引发剂：热引发3.反应器：塔式、釜式、槽式和管式等一般采用：两个或更多反应器串联4.工艺：预聚→聚合→后处理先在预聚釜中使10%～50%的苯乙烯聚合，然后在后面的反应器中使其他单体全部聚合。二

聚苯乙烯生产工艺苯乙烯的本体聚合1.单体：纯度＞99.5%二聚苯乙烯生产工艺苯乙烯的本N2N212345678100～110℃100～110℃150℃150℃180℃180℃200℃苯乙烯放空聚苯乙烯粒最早的本体聚合装置是由二个釜和一个塔串联组成釜中搅拌转速为300～360r/min，温度80℃，时间60～70小时，转化率为30%～35%。然后物料进入高6m，内径0.8m，内衬不锈钢的内部分为六个尺寸基本相同的钢塔中，转化率可达95%。反应产物经挤出机拉条和切粒，得聚苯乙烯产品。该装置传热效率较低，且塔中无搅拌，反应温度颇不均一，物料返混现象还常有发生，加之装置无脱挥设备，结果所得聚苯乙烯不仅性质差，且含有单体及低聚物高达3%～4%。N2N212345678100～110℃100～110℃15预聚釜115～120℃苯乙烯50%PS140℃聚合塔200℃97%～98%PS改进后的苯乙烯本体聚合预聚釜温度控制在115～120℃，物料停留时间4～5h。转化率约为50%；塔式反应器中塔顶温度保持140℃，塔底为200℃。物料在塔中的停留时间为3～4h，出口产物含聚苯乙烯97%～98%。从该塔顶可以蒸出部分苯乙烯，以有助于维持塔温。蒸出的苯乙烯经冷凝，循环至预聚釜重复使用。为此这个装置比早期装置大提高了产率。预聚釜苯乙烯50%PS140℃聚200℃97%～98%PS苯乙烯乙苯塔或压力釜110～115℃110～115℃塔130～135℃

140℃塔

165℃11%～15%PS35%～40%PS85%～90%PS连续化塔式苯乙烯本体聚合上图为早期普遍采用的连续化塔式聚合流程。随着苯乙烯本体聚合工艺的不断改造，还出现了五釜串联、三釜一管串联、一立一卧串联等生产工艺。苯乙烯乙苯塔或110～140℃11%～15%PS35%苯乙烯低温悬浮聚合苯乙烯高温悬浮聚合苯乙烯悬浮聚合苯乙烯苯乙烯苯乙烯悬浮聚合单体/水：1/1.4～1/1.6分散剂:磷酸三钙引发剂：BPO（占总引发剂的90%～80%）和过氧化叔丁基苯甲酸酯（占总引发剂的10%～20%）复合型引发剂分散介质：去离子水单体纯度：＞99.5%聚合转化率：90%左右产物：相对分子质量可达20×104，宜作发泡材料。苯乙烯低温悬浮聚合单体/水：1/1.4～1/1.6苯乙烯低温悬浮聚合123456789101112131415161718192021向聚合釜内加入单体、水、分散剂、引发剂及内部润滑剂（石蜡）等。升温到90℃，反应6h；然后再升温到110℃和135℃两个阶段进行聚合，共约2～3h。釜内压力为0.3MPa，聚合后降温到60℃，得聚苯乙烯悬浮液。然后将此悬浮液送至中和槽，用HCl中和。后经洗涤、离心分离，得含水量为2%～3%的聚苯乙烯珠粒。产品常用于制备泡沫塑料，也可供一般日用品的注塑、挤出。123456789101112131415161718192主分散剂：MgCO3（可在釜用Na2CO3与MgSO4

制备）助分散剂：苯乙烯-顺丁烯二酸酐共聚物苯乙烯高温悬浮聚合主分散剂：MgCO3（可在釜用Na2CO3与MgSO4苯乙烯123467891011125131415161718192021222324252627282930313233343536373839404142苯乙烯软水去回收去沉降槽粗聚苯乙烯粒氮气排空排空成品粉料热风冷风苯乙烯高温悬浮聚合123467891011125131415161718192苯乙烯高温悬浮聚合采用MgCO3（也可以在聚合釜中直接用Na2CO3与MgSO4制备）也为主分散剂，以苯乙烯-顺丁烯二酸酐共聚物为助分散剂。在聚合釜中加入预热至60℃的水及16%的Na2CO3，升温至78℃，再投入MgSO4，搅拌0.5h，并同时通入过热蒸汽以排走空气；然后封闭全部出口，降温至75℃，使之产生2.7×104Pa的负压；将溶有2,6-叔丁基对甲酚的苯乙烯加入釜中，启动搅拌，升温至90℃，通N2至0.15MPa，以防止高温下釜内剧烈翻腾；然后升温至150℃，釜内压力为0..6MPa，搅拌2h。这时，聚苯乙烯颗粒已硬，再升温至155℃，釜内压力为0.7～0.75MPa，维持2h；为防止液料暴沸，降温至125℃，维持0.5h。再升温140℃熟化4h，促使颗粒内残留单体进一步聚合，并赶出系统内未聚合的单体，然后降温出料去洗涤釜。在洗涤釜中用98%的H2SO4维持pH值在3～4，先洗掉分散剂，再洗涤至中性。然后经过离心分离、干燥、筛分等得聚苯乙烯粒状树脂。苯乙烯高温悬浮聚合采用MgCO3（也可以在聚合釜中直接用Na高温聚合优点1.可不用引发剂，反应速度快，产品质量高。2.用无机悬浮剂，聚合产品外表面无表面膜，易于洗涤、分离。3.配方来源丰富，成本低。4.粘附物少，使釜运转周期加快。苯乙烯高温悬浮聚合高温聚合优点苯乙烯高温悬浮聚合一聚苯乙烯的结构5.1.2聚苯乙烯的结构与性能饱和烃类聚合物、属热塑性树脂分子结构不对称，大分子链运动困难，PS呈现刚性和脆性，制品易产生内应力。PS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；主链上α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。体积较大的苯环侧基一聚苯乙烯的结构5.1.2聚苯乙烯的结构与性能饱和烃二聚苯乙烯的性能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，落地或敲打会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。一般性能二聚苯乙烯的性能PS为无色透明的粒料，燃烧时发浓烟并带有松节二聚苯乙烯的性能透明性好是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。光学性能二聚苯乙烯的性能透明性好是PS最大的特点，透光率可达88%~二聚苯乙烯的性能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的力学性能受温度的影响比较大。力学性能二聚苯乙烯的性能PS硬而脆、无延伸性、拉伸至屈服点附近即断裂5.1.3聚苯乙烯的加工PS属无定形树脂，无明显熔点，熔融温度范围比较宽（120~180℃）；且热稳定性较好，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，PS的流动性十分好，是一种易于加工的塑料。

PS吸水率低，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，温度为70~80℃，时间1.5h。

PS加工中易产生内应力，加工中应对制品进行热处理。PS成型收缩率比较低，一般仅为0.4%~0.7%。一聚苯乙烯的加工性能5.1.3聚苯乙烯的加工PS属无定形树脂，无明显熔二聚苯乙烯的加工工艺PS可采用注塑、挤出、发泡、吹塑、热成型等多种成型工艺，其中前三种工艺最常用。二聚苯乙烯的加工工艺PS可采用注塑、挤出、发泡、吹塑、热成型注塑成型

将塑料原料经注射机料斗送至料筒内加热熔化，通过推杆或螺杆向前推压至喷嘴，迅速注入封闭模具内，冷却后即得塑料制品。原理：五个步骤：加料、物料熔融塑化、注射充模、制品保压冷却、脱模注塑成型将塑料原料经注射机料斗送至料筒内加热熔化，通过23InjectionMoldingProductExamples23InjectionMoldingProductEx挤出成型

将原料在料筒中加热至粘流状态，同时通过螺杆向前推压至机头，使之通过具有一定形状的口模而成为截面与口模形状相仿的连续体，然后通过冷却，使其具有一定几何形状和尺寸的塑料制品。可生产管材、棒材、板材、薄膜、单丝、电线、电缆、异型材，以及中空制品等截面形状单一的制品等。塑化成型定型挤出成型将原料在料筒中加热至粘流状态，同时通过螺杆向前推压挤出成型挤出成型26ExtrusionProductExamples26ExtrusionProductExamples271951年，原联邦德国发明了可发性PS制造工艺；工艺条件简单：不需笨重模具、不需高温高压条件（铝质模具、低压蒸汽或沸水条件）；可制造各种形状复杂的泡沫塑料制品；用途广泛：冷藏、建筑、精密仪器、电子等工业的绝热、隔音、防震、防潮等包装材料。发泡成型271951年，原联邦德国发明了可发性PS制造工艺；发泡成型28可发性PS的发泡原理PS：珠状、悬浮法制备；发泡剂：气体或液体，易挥发且对PS有溶胀作用，石油醚、异戊烷、戊烷、丁烷、氯化烃类、氟里昂等；首先在加压及PS溶胀条件下使发泡剂溶解在PS内；预发泡：将可发性颗粒在水蒸汽、热水或热空气中加热进行预发泡，此时发泡剂气化，PS软化，珠粒膨胀；冷却熟化，发泡剂在颗粒内部冷凝，重新溶解在PS内，形成一定真空度，空气透进微孔，内外压差平衡；再次发泡，在蒸汽中颗粒再次膨胀并填满颗粒之间的间隙而形成一体。28可发性PS的发泡原理PS：珠状、悬浮法制备；29可发性PS珠粒的制备方法方法一：在PS聚合过程中加入低沸点碳氢化合物作为发泡剂；方法二：将悬浮聚合的粒状PS在加热和加压条件下浸透发泡剂；方法三：将PS挤出造粒或挤出切片，然后浸透发泡剂。29可发性PS珠粒的制备方法方法一：在PS聚合过程中加入低沸30国内常用制备方法：①将悬浮法PS，石油醚、水、十二烷基苯磺酸钠按一定配方放入反应釜，②在85~95℃，0.4~0.5MPa条件下，搅拌渗透6h，③冷却至35~38℃，经冷水洗涤、甩干，④在低于15℃慢慢挥发3~5d，⑤然后在25~35℃热空气风干后包装出售。30国内常用制备方法：①将悬浮法PS，石油醚、水、十二烷基31可发性PS珠粒的成型工艺预发泡：加热介质用红外线、高频发生器、热空气、热水或蒸汽等，其中热水应用较广；温度90~105℃；时间10~15min熟化：25~30℃放置12~32h或在32~38℃放置8~24h。颗粒越干，吸收空气速率越快，熟化越快。温度越高空气渗透进微孔速率越快，但发泡剂逃逸速率也越快，熟化超过5d，可能由于发泡剂损失过多而导致不能成型失效。31可发性PS珠粒的成型工艺预发泡：加热介质用红外线、高频发32条件：110~120℃加热10~30min在蒸汽中颗粒再次膨胀并填满颗粒之间的间隙而形成一体。加热方式：热空气、热水、蒸汽（最好，水蒸汽能助长发泡能力）；启模前应适当冷却，以防PS泡沫进一步发泡，导致变形；再次熟化：2~5d成型：32条件：110~120℃加热10~30min成型：5.1.3聚苯乙烯的应用电器制品：电视机、录音机及各种电器的配件、壳体及高频电容器等。透明制品：光学仪器、透明模型、灯罩、仪器罩壳及包装容器等。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。包装材料：泡沫塑料，多用于电器、精密仪表、工艺品、玻璃制品及陶瓷制品等包装；隔热材料等。5.1.3聚苯乙烯的应用电器制品：电视机、录音机及各带有可离子化基团的三维网状结构，一般为直径为0.3～1.0mm的小圆球；树脂由三部分组成：三维空间结构的网络骨架；骨架上连接的可离子化的功能基团；功能基团上吸附的可交换的离子。离子交换树脂是指具有离子交换基团的高分子化合物，它具有一般聚合物所没有的新功能——离子交换功能。结构：离子交换树脂：带有可离子化基团的三维网状结构，一般为直径为0.3～1.0阳离子交换树脂：强酸型：R-SO3H

中酸型：R-PO(OH)2

弱酸型：R-COOH

习惯上，一般将中酸型和弱酸型统称为弱酸型；阴离子交换树脂：强碱型：R3-NCl

弱碱型：R-NH2、R-NR´H和R-NR´´分类：阳离子交换树脂：分类：主要功能：离子交换（1）中和反应：（3）中性盐反应：（2）复分解反应：可逆反应——再生特性主要功能：离子交换（1）中和反应：（3）中性盐反应：吸附功能无论是凝胶型或大孔型离子交换树脂，均具有很大的比表面积——表面具有吸附能力；吸附量的大小和吸附的选择性，主要决定于表面的极性和被吸附物质的极性。脱水功能强酸型阳离子交换树脂中的－SO3H基团是强极性基团，相当于浓硫酸，有很强的吸水性；干燥的强酸型阳离子交换树脂可用作有机溶剂的脱水剂。催化功能吸附功能无论是凝胶型或大孔型离子交换树脂，均具有很大的比离子交换树脂的应用水处理水质的软化、水的脱盐和高纯水的制备等，如去离子水的制备冶金工业应用通过离子交换完成金属的分离、提纯和回收

原子能工业离子交换树脂在原子能工业上的应用包括核燃料的分离、提纯、精制、回收普遍用于多种无机、有机化合物的分离、提纯，浓缩和回收等，还可用作化学反应催化剂，

化学（化学合成、医药、制酒等）工业离子交换树脂的应用水处理水质的软化、水的脱盐和高纯水的制（一）网状结构高分子骨架——苯乙烯-二乙烯苯共聚体的合成以苯乙烯为单体，二乙烯苯（占单体总量的2%～7%）为共聚单体，采用低温悬浮聚合法制得网状结构的不溶不熔的苯乙烯-二乙烯苯共聚物珠状球粒，选取直径为1.0～1.2mm的球粒用于制造离子交换树脂。

CH＝CH2CH＝CH2CH＝CH2~CH－CH2－CH－CH2~~CH－CH2－CH－CH2~＋引发剂苯乙烯二乙烯基苯苯乙烯-二乙烯苯共聚物（一）网状结构高分子骨架——苯乙烯-二乙烯苯共聚体的合成CH

（二）聚苯乙烯磺酸型阳离子交换树脂将含水量小于0.4%的筛选后的苯乙烯-二乙烯苯共聚物珠粒加入搪瓷釜中，以二氯乙烷为膨胀剂，用98%的硫酸，在80～120℃进行磺化反应约7h后，缓慢加水稀释，并分离出稀酸，用水洗至pH值为5，然后加食盐转化，最后加碱转化，使树脂由磺酸型转变成磺酸钠型，再水洗磺酸钠，再水洗至中性，过滤，即为最终产品。其结构如下：~CH－CH2－CH－CH2~~CH－CH2－CH－CH2~SO3Na－＋SO3Na－＋（二）聚苯乙烯磺酸型阳离子交换树脂~CH－CH2－CH~CH－CH2－CH－CH2~~CH－CH2－CH－CH2~~CH－CH2－CH－CH2~~CH－CH2－CH－CH2~~CH－CH2－CH－CH2~~CH－CH2－CH－CH2~＋CH3CH2ClZnCl2氯甲基化CH2ClCH2ClCl(CH3)3NCH2Cl(CH3)3NCH2N(CH3)3胺化（三）聚苯乙烯阴离子交换树脂~CH－CH2－CH－CH2~~CH－CH2－CH－CH2~5.2改性聚苯乙烯(PS)PS的缺点：韧性差、不耐热性、易氧化降解、不耐溶剂PS为用途广泛的通用塑料，其电绝缘性、化学稳定性、光学性能、加工性能十分优异，世界年产量超过600万吨，但大部分是共聚物，不仅用作塑料，还可用作合成橡胶。5.2改性聚苯乙烯(PS)PS的缺点：韧性差、不耐5.2改性聚苯乙烯(PS)一高抗冲聚苯乙烯（HIPS）二苯乙烯-丙烯腈共聚物（SAN）三苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物四ABS树脂5.2改性聚苯乙烯(PS)一高抗冲聚苯乙烯（HIPS44一高抗冲聚苯乙烯（HIPS）组分机械共混——将橡胶相与PS相混合（配比：15~20:80~85），在辊压机、挤出机中共混。缺陷：混合不均匀，改性效果不佳。接枝共聚——顺丁、丁苯橡胶溶在St单体中进行本体或悬浮聚合，相容性好，韧性大为提高。制备方法PS和橡胶（PB、SBR）：橡胶增韧塑料44一高抗冲聚苯乙烯（HIPS）组分机械共混——将4545454546HIPS具备了优良的冲击性能，还具有PS的大多数优点，尺寸稳定性好、刚性好、易于加工、光泽度好等。适于制造各种电器零件、设备罩壳、冰箱内衬及一次性用具。46HIPS具备了优良的冲击性能，还具有PS的大多数优点，尺丙烯腈-丁二烯-苯乙烯的三元共聚物四ABS树脂具有很优异的综合物理力学性能、良好的耐化学性、易于加工且价格便宜，用途极广的工程级塑料。ABS树脂丙烯腈-丁二烯-苯乙烯四ABS树脂具有很优异的综合物理力合成方法机械共混——将丁腈橡胶35份相与AS树脂65份，加上助剂，在辊压机混炼：AS在149~205℃先塑化，再加入丁腈胶混炼20min即可。乳液共混——将丁腈乳液和AS乳液按比例混匀，加入助剂后破乳、洗涤、干燥、混炼即可。共混法共混法改性效果不佳，实际很少用。合成方法机械共混——将丁腈橡胶35份相与AS树脂65份，加上合成方法乳液接枝共聚——先制备PB乳胶（过氧化异丙苯做引发剂，油酸钠做乳化剂）；将PB乳胶30份（固体含量）、St50份、Ac20份加入反应釜（内含水300份），过硫酸钾为引发剂，油酸钠为乳化剂，65~75反应即得ABS乳胶。NaCl破乳，分离、干燥、挤出造粒。本体悬浮接枝共聚——先将PB橡胶和St、Ac进行本体聚合，转化率达到25~35%；将产物倾入水中进行悬浮聚合；将产物脱水、洗涤、干燥、挤出造粒。接枝共聚合成方法乳液接枝共聚——先制备PB乳胶（过氧化异丙苯做引发剂ABS塑料的结构组分：丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三元共聚物（acrylonitrile-butadiene-styrene)组成：A：20~40%；B：10~30%；S：30~60%结构——两相的三元共聚物：一个是苯乙烯-丙烯腈的连续相，另一个是聚丁二烯橡胶分散相。ABS塑料的结构组分：丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三元共聚物（acABS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。丙烯腈：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：形成了坚韧、硬质、刚性的ABS树脂。ABS塑料的结构ABS产品设计灵活性大、具有超强的易加工性，外观特性，低蠕变性和优异的尺寸稳定性以及很高的抗冲击强度。ABS大分子主链由三种结构单元重复连接而成，不同的结一般性能不透明呈象牙色的粒料，可制成五颜六色。力学性能冲击强度，耐磨性优良，尺寸稳定性好，热学性能可在-40~100℃的温度范围内使用。电学性能电绝缘性较好，几乎不受温度、湿度和频率的

影响环境性能耐候性差。加工性能加工性能优良的热塑性塑料，可用通用的加工方法加工。ABS塑料的性能一般性能不透明呈象牙色的粒料，可制成五颜六色。ABS塑料53ABS的熔体流动性比PVC和PC好，但比PE、PA及PS差，与POM和HIPS类似；ABS的流动特性属非牛顿流体对剪切速率敏感。ABS的热稳定性好，不易出现降解现象。ABS的吸水率较高，加工前应进行干燥处理。ABS制品在加工中易产生内应力，内应力的大小可通过浸入冰乙酸中检验；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。ABS塑料的加工性能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。53ABS的熔体流动性比PVC和PC好，但比PE、PA及PS壳体材料：广泛用于制造电话机、移动电话、传呼机、电视机、洗衣机、录音机、收音机、复印机、传真机、玩具及厨房用品等的壳体。机械配件：可用于制造齿轮、泵叶轮、轴承、把手、管材、管件、蓄电池槽及电动工具壳等。汽车配件：具体品种有方向盘、仪表盘、风扇叶片、挡泥板、手柄及扶手等。其他制品：化工各类防腐蚀管材、镀金制品、文具如笔杆等，保温、防震用泡沫塑料，仿木制品等。ABS塑料的用途壳体材料：广泛用于制造电话机、移动电话、传呼机、电ABS塑料55第五章聚苯乙烯类树脂1第五章聚苯乙烯类树脂优点具有高度透明、电绝缘性好、易着色、加工流动性好、刚性好、及化学腐蚀等。缺点性脆、冲击强度低、易出现应力开裂、耐热性差、不耐沸水等。改性克服聚苯乙烯脆性大、耐热性低的缺点。共聚、共混，如ABS、MBS、AAS、ACS、AS树脂等。5.1聚苯乙烯(PS)优点具有高度透明、电绝缘性好、易着色、加工流动性好、刚性好、一

主要原料

化学性质非常活泼，单体在贮存、运输过程中，需要加入少量的间苯二酚或叔丁基间苯二酚等阻聚剂以防止自聚结构式：CH2＝CH－5.1.1聚苯乙烯的制备方法一主要原料化学性质非常活泼，单体在贮存自由基型聚合离子型聚合（包括配位离子型）二

聚苯乙烯生产工艺聚合机理四种均可，应用较多的是：

本体聚合

悬浮聚合聚合方法自由基型聚合二聚苯乙烯生产工艺聚合机理四种1.单体：纯度＞99.5%

2.引发剂：热引发3.反应器：塔式、釜式、槽式和管式等一般采用：两个或更多反应器串联4.工艺：预聚→聚合→后处理先在预聚釜中使10%～50%的苯乙烯聚合，然后在后面的反应器中使其他单体全部聚合。二

聚苯乙烯生产工艺苯乙烯的本体聚合1.单体：纯度＞99.5%二聚苯乙烯生产工艺苯乙烯的本N2N212345678100～110℃100～110℃150℃150℃180℃180℃200℃苯乙烯放空聚苯乙烯粒最早的本体聚合装置是由二个釜和一个塔串联组成釜中搅拌转速为300～360r/min，温度80℃，时间60～70小时，转化率为30%～35%。然后物料进入高6m，内径0.8m，内衬不锈钢的内部分为六个尺寸基本相同的钢塔中，转化率可达95%。反应产物经挤出机拉条和切粒，得聚苯乙烯产品。该装置传热效率较低，且塔中无搅拌，反应温度颇不均一，物料返混现象还常有发生，加之装置无脱挥设备，结果所得聚苯乙烯不仅性质差，且含有单体及低聚物高达3%～4%。N2N212345678100～110℃100～110℃15预聚釜115～120℃苯乙烯50%PS140℃聚合塔200℃97%～98%PS改进后的苯乙烯本体聚合预聚釜温度控制在115～120℃，物料停留时间4～5h。转化率约为50%；塔式反应器中塔顶温度保持140℃，塔底为200℃。物料在塔中的停留时间为3～4h，出口产物含聚苯乙烯97%～98%。从该塔顶可以蒸出部分苯乙烯，以有助于维持塔温。蒸出的苯乙烯经冷凝，循环至预聚釜重复使用。为此这个装置比早期装置大提高了产率。预聚釜苯乙烯50%PS140℃聚200℃97%～98%PS苯乙烯乙苯塔或压力釜110～115℃110～115℃塔130～135℃

140℃塔

165℃11%～15%PS35%～40%PS85%～90%PS连续化塔式苯乙烯本体聚合上图为早期普遍采用的连续化塔式聚合流程。随着苯乙烯本体聚合工艺的不断改造，还出现了五釜串联、三釜一管串联、一立一卧串联等生产工艺。苯乙烯乙苯塔或110～140℃11%～15%PS35%苯乙烯低温悬浮聚合苯乙烯高温悬浮聚合苯乙烯悬浮聚合苯乙烯苯乙烯苯乙烯悬浮聚合单体/水：1/1.4～1/1.6分散剂:磷酸三钙引发剂：BPO（占总引发剂的90%～80%）和过氧化叔丁基苯甲酸酯（占总引发剂的10%～20%）复合型引发剂分散介质：去离子水单体纯度：＞99.5%聚合转化率：90%左右产物：相对分子质量可达20×104，宜作发泡材料。苯乙烯低温悬浮聚合单体/水：1/1.4～1/1.6苯乙烯低温悬浮聚合123456789101112131415161718192021向聚合釜内加入单体、水、分散剂、引发剂及内部润滑剂（石蜡）等。升温到90℃，反应6h；然后再升温到110℃和135℃两个阶段进行聚合，共约2～3h。釜内压力为0.3MPa，聚合后降温到60℃，得聚苯乙烯悬浮液。然后将此悬浮液送至中和槽，用HCl中和。后经洗涤、离心分离，得含水量为2%～3%的聚苯乙烯珠粒。产品常用于制备泡沫塑料，也可供一般日用品的注塑、挤出。123456789101112131415161718192主分散剂：MgCO3（可在釜用Na2CO3与MgSO4

制备）助分散剂：苯乙烯-顺丁烯二酸酐共聚物苯乙烯高温悬浮聚合主分散剂：MgCO3（可在釜用Na2CO3与MgSO4苯乙烯123467891011125131415161718192021222324252627282930313233343536373839404142苯乙烯软水去回收去沉降槽粗聚苯乙烯粒氮气排空排空成品粉料热风冷风苯乙烯高温悬浮聚合123467891011125131415161718192苯乙烯高温悬浮聚合采用MgCO3（也可以在聚合釜中直接用Na2CO3与MgSO4制备）也为主分散剂，以苯乙烯-顺丁烯二酸酐共聚物为助分散剂。在聚合釜中加入预热至60℃的水及16%的Na2CO3，升温至78℃，再投入MgSO4，搅拌0.5h，并同时通入过热蒸汽以排走空气；然后封闭全部出口，降温至75℃，使之产生2.7×104Pa的负压；将溶有2,6-叔丁基对甲酚的苯乙烯加入釜中，启动搅拌，升温至90℃，通N2至0.15MPa，以防止高温下釜内剧烈翻腾；然后升温至150℃，釜内压力为0..6MPa，搅拌2h。这时，聚苯乙烯颗粒已硬，再升温至155℃，釜内压力为0.7～0.75MPa，维持2h；为防止液料暴沸，降温至125℃，维持0.5h。再升温140℃熟化4h，促使颗粒内残留单体进一步聚合，并赶出系统内未聚合的单体，然后降温出料去洗涤釜。在洗涤釜中用98%的H2SO4维持pH值在3～4，先洗掉分散剂，再洗涤至中性。然后经过离心分离、干燥、筛分等得聚苯乙烯粒状树脂。苯乙烯高温悬浮聚合采用MgCO3（也可以在聚合釜中直接用Na高温聚合优点1.可不用引发剂，反应速度快，产品质量高。2.用无机悬浮剂，聚合产品外表面无表面膜，易于洗涤、分离。3.配方来源丰富，成本低。4.粘附物少，使釜运转周期加快。苯乙烯高温悬浮聚合高温聚合优点苯乙烯高温悬浮聚合一聚苯乙烯的结构5.1.2聚苯乙烯的结构与性能饱和烃类聚合物、属热塑性树脂分子结构不对称，大分子链运动困难，PS呈现刚性和脆性，制品易产生内应力。PS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；主链上α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。体积较大的苯环侧基一聚苯乙烯的结构5.1.2聚苯乙烯的结构与性能饱和烃二聚苯乙烯的性能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，落地或敲打会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。一般性能二聚苯乙烯的性能PS为无色透明的粒料，燃烧时发浓烟并带有松节二聚苯乙烯的性能透明性好是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。光学性能二聚苯乙烯的性能透明性好是PS最大的特点，透光率可达88%~二聚苯乙烯的性能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的力学性能受温度的影响比较大。力学性能二聚苯乙烯的性能PS硬而脆、无延伸性、拉伸至屈服点附近即断裂5.1.3聚苯乙烯的加工PS属无定形树脂，无明显熔点，熔融温度范围比较宽（120~180℃）；且热稳定性较好，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，PS的流动性十分好，是一种易于加工的塑料。

PS吸水率低，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，温度为70~80℃，时间1.5h。

PS加工中易产生内应力，加工中应对制品进行热处理。PS成型收缩率比较低，一般仅为0.4%~0.7%。一聚苯乙烯的加工性能5.1.3聚苯乙烯的加工PS属无定形树脂，无明显熔二聚苯乙烯的加工工艺PS可采用注塑、挤出、发泡、吹塑、热成型等多种成型工艺，其中前三种工艺最常用。二聚苯乙烯的加工工艺PS可采用注塑、挤出、发泡、吹塑、热成型注塑成型

将塑料原料经注射机料斗送至料筒内加热熔化，通过推杆或螺杆向前推压至喷嘴，迅速注入封闭模具内，冷却后即得塑料制品。原理：五个步骤：加料、物料熔融塑化、注射充模、制品保压冷却、脱模注塑成型将塑料原料经注射机料斗送至料筒内加热熔化，通过77InjectionMoldingProductExamples23InjectionMoldingProductEx挤出成型

将原料在料筒中加热至粘流状态，同时通过螺杆向前推压至机头，使之通过具有一定形状的口模而成为截面与口模形状相仿的连续体，然后通过冷却，使其具有一定几何形状和尺寸的塑料制品。可生产管材、棒材、板材、薄膜、单丝、电线、电缆、异型材，以及中空制品等截面形状单一的制品等。塑化成型定型挤出成型将原料在料筒中加热至粘流状态，同时通过螺杆向前推压挤出成型挤出成型80ExtrusionProductExamples26ExtrusionProductExamples811951年，原联邦德国发明了可发性PS制造工艺；工艺条件简单：不需笨重模具、不需高温高压条件（铝质模具、低压蒸汽或沸水条件）；可制造各种形状复杂的泡沫塑料制品；用途广泛：冷藏、建筑、精密仪器、电子等工业的绝热、隔音、防震、防潮等包装材料。发泡成型271951年，原联邦德国发明了可发性PS制造工艺；发泡成型82可发性PS的发泡原理PS：珠状、悬浮法制备；发泡剂：气体或液体，易挥发且对PS有溶胀作用，石油醚、异戊烷、戊烷、丁烷、氯化烃类、氟里昂等；首先在加压及PS溶胀条件下使发泡剂溶解在PS内；预发泡：将可发性颗粒在水蒸汽、热水或热空气中加热进行预发泡，此时发泡剂气化，PS软化，珠粒膨胀；冷却熟化，发泡剂在颗粒内部冷凝，重新溶解在PS内，形成一定真空度，空气透进微孔，内外压差平衡；再次发泡，在蒸汽中颗粒再次膨胀并填满颗粒之间的间隙而形成一体。28可发性PS的发泡原理PS：珠状、悬浮法制备；83可发性PS珠粒的制备方法方法一：在PS聚合过程中加入低沸点碳氢化合物作为发泡剂；方法二：将悬浮聚合的粒状PS在加热和加压条件下浸透发泡剂；方法三：将PS挤出造粒或挤出切片，然后浸透发泡剂。29可发性PS珠粒的制备方法方法一：在PS聚合过程中加入低沸84国内常用制备方法：①将悬浮法PS，石油醚、水、十二烷基苯磺酸钠按一定配方放入反应釜，②在85~95℃，0.4~0.5MPa条件下，搅拌渗透6h，③冷却至35~38℃，经冷水洗涤、甩干，④在低于15℃慢慢挥发3~5d，⑤然后在25~35℃热空气风干后包装出售。30国内常用制备方法：①将悬浮法PS，石油醚、水、十二烷基85可发性PS珠粒的成型工艺预发泡：加热介质用红外线、高频发生器、热空气、热水或蒸汽等，其中热水应用较广；温度90~105℃；时间10~15min熟化：25~30℃放置12~32h或在32~38℃放置8~24h。颗粒越干，吸收空气速率越快，熟化越快。温度越高空气渗透进微孔速率越快，但发泡剂逃逸速率也越快，熟化超过5d，可能由于发泡剂损失过多而导致不能成型失效。31可发性PS珠粒的成型工艺预发泡：加热介质用红外线、高频发86条件：110~120℃加热10~30min在蒸汽中颗粒再次膨胀并填满颗粒之间的间隙而形成一体。加热方式：热空气、热水、蒸汽（最好，水蒸汽能助长发泡能力）；启模前应适当冷却，以防PS泡沫进一步发泡，导致变形；再次熟化：2~5d成型：32条件：110~120℃加热10~30min成型：5.1.3聚苯乙烯的应用电器制品：电视机、录音机及各种电器的配件、壳体及高频电容器等。透明制品：光学仪器、透明模型、灯罩、仪器罩壳及包装容器等。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。包装材料：泡沫塑料，多用于电器、精密仪表、工艺品、玻璃制品及陶瓷制品等包装；隔热材料等。5.1.3聚苯乙烯的应用电器制品：电视机、录音机及各带有可离子化基团的三维网状结构，一般为直径为0.3～1.0mm的小圆球；树脂由三部分组成：三维空间结构的网络骨架；骨架上连接的可离子化的功能基团；功能基团上吸附的可交换的离子。离子交换树脂是指具有离子交换基团的高分子化合物，它具有一般聚合物所没有的新功能——离子交换功能。结构：离子交换树脂：带有可离子化基团的三维网状结构，一般为直径为0.3～1.0阳离子交换树脂：强酸型：R-SO3H

中酸型：R-PO(OH)2

弱酸型：R-COOH

习惯上，一般将中酸型和弱酸型统称为弱酸型；阴离子交换树脂：强碱型：R3-NCl

弱碱型：R-NH2、R-NR´H和R-NR´´分类：阳离子交换树脂：分类：主要功能：离子交换（1）中和反应：（3）中性盐反应：（2）复分解反应：可逆反应——再生特性主要功能：离子交换（1）中和反应：（3）中性盐反应：吸附功能无论是凝胶型或大孔型离子交换树脂，均具有很大的比表面积——表面具有吸附能力；吸附量的大小和吸附的选择性，主要决定于表面的极性和被吸附物质的极性。脱水功能强酸型阳离子交换树脂中的－SO3H基团是强极性基团，相当于浓硫酸，有很强的吸水性；干燥的强酸型阳离子交换树脂可用作有机溶剂的脱水剂。催化功能吸附功能无论是凝胶型或大孔型离子交换树脂，均具有很大的比离子交换树脂的应用水处理水质的软化、水的脱盐和高纯水的制备等，如去离子水的制备冶金工业应用通过离子交换完成金属的分离、提纯和回收

原子能工业离子交换树脂在原子能工业上的应用包括核燃料的分离、提纯、精制、回收普遍用于多种无机、有机化合物的分离、提纯，浓缩和回收等，还可用作化学反应催化剂，

化学（化学合成、医药、制酒等）工业离子交换树脂的应用水处理水质的软化、水的脱盐和高纯水的制（一）网状结构高分子骨架——苯乙烯-二乙烯苯共聚体的合成以苯乙烯为单体，二乙烯苯（占单体总量的2%～7%）为共聚单体，采用低温悬浮聚合法制得网状结构的不溶不熔的苯乙烯-二乙烯苯共聚物珠状球粒，选取直径为1.0～1.2mm的球粒用于制造离子交换树脂。

CH＝CH2CH＝CH2CH＝CH2~CH－CH2－CH－CH2~~CH－CH2－CH－CH2~＋引发剂苯乙烯二乙烯基苯苯乙烯-二乙烯苯共聚物（一）网状结构高分子骨架——苯乙烯-二乙烯苯共聚体的合成CH

（二）聚苯乙烯磺酸型阳离子交换树脂将含水量小于0.4%的筛选后的苯乙烯-二乙烯苯共聚物珠粒加入搪瓷釜中，以二氯乙烷为膨胀剂，用98%的硫酸，在80～120℃进行磺化反应约7h后，缓慢加水稀释，并分离出稀酸，用水洗至pH值为5，然后加食盐转化，最后加碱转化，使树脂由磺酸型转变成磺酸钠型，再水洗磺酸钠，再水洗至中性，过滤，即为最终产品。其结构如下：~CH－CH2－CH－CH2~~CH－CH2－CH－CH2~SO3Na－＋SO3Na－＋（二）聚苯乙烯磺酸型阳离子交换树脂~CH－CH2－CH~CH－CH2－CH－CH2~~CH－CH2－CH－CH2~~CH－CH2－CH－CH2~~CH－CH2－CH－CH2~~CH－CH2－CH－CH2~~CH－CH2－CH－CH2~＋CH3CH2ClZnCl2氯甲基化CH2ClCH2ClCl(CH3)3NCH2Cl(CH3)3NCH2N(CH3)3胺化（三）聚苯乙烯阴离子交换树脂~CH－CH2－CH－CH2~~CH－CH2－CH－CH2~5.2改性聚苯乙烯(PS)PS的缺点：韧性差、不耐热性、易氧化降解、不耐溶剂PS为用途广泛的通用塑料，其电绝缘性、化学稳定性、光学性能、加工性能十分优异，世界年产量超过600万吨，但大部分是共聚物，不仅用作塑料，还可用作合成橡胶。5.2改性聚苯乙烯(PS)PS的缺点：韧性差、不耐5.2改性聚苯乙烯(PS)一高抗冲聚苯乙烯（HIPS）二苯乙烯-丙烯腈共聚物（SAN）三苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物四ABS树脂5.2改性聚苯乙烯(PS)一高抗冲聚苯乙烯（HIPS98一高抗冲聚苯乙烯（HIPS）组分机械共混——将橡胶相与PS相混合（配比：15~20:80~85），在辊压机、挤出机中共混。缺陷：混合不均匀，改性效果不佳。接