塑料材料-聚苯乙烯的特性及应用

塑料材料与助剂

聚苯乙烯的结构特点聚苯乙烯概述苯乙烯类聚合物主要包括:通用聚苯乙烯（GPPS）：产品大量应用于日用制品以及家电,计算机,医疗等透明制品上.

可发性聚苯乙烯（EPS）：产品用于电器的防震包装,建筑,冷冻等行业的绝热材料.

间规聚苯乙烯（sPS）高抗冲型聚苯乙烯HIPS及其共聚物如ABS、ACS、SAN和K树脂等。通用聚苯乙烯通用聚苯乙烯（GeneralPurposePolystyrene,GPPS）是高相对分子质量的线形聚合物，其分子结构式为：

聚苯乙烯概述 商用GPPS通常分为三类，即高耐热型、中等流动型和高流动型。

高耐热型的PS树脂的相对分子质量高，添加剂少，因此耐热性好，但是发脆。可挤成发泡片材和热成型，用于电器包装，可注塑成型为珠宝盒、高质量的香水瓶和CD盒等。

中等流动型的PS树脂具有中等相对分子质量，含1％～2％矿物油作为添加剂，可制成中空瓶和共挤材料，用作食品和医药包装。

高流动型的PS树脂的相对分子质量最低，通常含有3％～4％的矿物油，以降低熔体粘度和提高熔体流动速率，这类树脂较为柔软，热扭变温度较低，特别适合于注塑成型薄壁制品，典型应用有一次性药品器皿、餐盒，以及用于热成型包装材料的共挤片材。聚苯乙烯概述相对分子质量约为5~10万，是以单体苯乙烯为原料经自由基聚合而成，可采用本体、乳液、悬浮等聚合方法。由于GPPS具有高度透明性，常被称为晶状聚苯乙烯（Crystalpolystyrene）,但由于苯基增大了空间位阻效应，使得PS分子链刚硬，分子链活动能力小，且由于PS空间立体规整度差，难于结晶，是一种无定型聚合物（非晶聚合物）。聚苯乙烯概述

一、主要原料

苯乙烯结构式：CH2＝CH－

苯乙烯为无色或微黄色易燃液体。有芳香气味和强折射性。不溶于水，溶于乙醇、乙醚、丙酮、二硫化碳等有机溶剂。由于苯乙烯分子中的乙烯基与苯环之间形成共轭体系，电子云在乙烯基上流动性大，使得苯乙烯的化学性质非常活泼，不但能进行均聚合，也能与其他单体如丁二烯、丙烯腈等发生共聚合反应。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其发生自聚。聚苯乙烯制备外观相对密度（30℃）粘度（25℃）/cP折射率色度（ApHA）聚合物/%纯度/%水/%聚合热/kJ/mol清洁无悬浮物0.897≤0.751.5435～1.5445≤15≤0.001≥99.7≤0.0269.9醛（以苯甲醛计）/%硫/%氢/%过氧化物(以H2O2计)/%乙苯/%α-甲基苯乙烯二乙苯/%对叔丁基邻苯二酚/%≤0.005≤0.005≤0.0005≤0.001≤0.1≤0.05≤0.0005≤0.001～0.0015聚苯乙烯制备

二、聚苯乙烯生产工艺

苯乙烯能按离子型聚合（包括配位离子型）、自由基型聚合机理进行聚合。并可以按各种聚合方式进行聚合。但应用较多的是本体聚合和悬浮聚合。

N2N212345678100～110℃100～110℃150℃150℃180℃180℃200℃苯乙烯放空聚苯乙烯粒★苯乙烯的本体聚合苯乙烯的本体聚合是最早的工业化生产通用聚苯乙烯的方法。该反应可以加入引发剂，也可以不加入引发剂通过单体的热引发进行聚合。聚苯乙烯制备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。内应力是在结构上无外力作用时保留于物体内部的应力。在没有外力存在下，材料内部由于加工成型不当，温度变化，溶剂作用等原因所产生的应力聚苯乙烯结构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；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。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。聚苯乙烯结构塑料材料与助剂

聚苯乙烯的性质

一般性能：相对密度：1.04~1.10g/cm3PS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；易断，断口处呈现蚌壳色银光。分子链上无极性基团，吸湿性小（约为0.02%）

，稍大于PE，但对制品的强度和尺寸稳定性影响不大。尺寸稳定性好，收缩率低（约为0.45%）

聚苯乙烯性能

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的表面硬度较高，具有较高的模量与拉伸强度，但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。聚苯乙烯性能

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。聚苯乙烯性能

热学性能PS的耐热性能不好，PS的热变形温度约为70-98℃，Tg为80-105℃,制品长期使用温度为60-80℃.PS的耐低温性也不好，脆化温度为-30℃。PS的导热系数不随温度变化而变化，是良好的冷冻绝缘材料。PS在高于300℃时将剧烈分解。它很易燃烧，离火后继续燃烧。PS的热导率低，一般为0.04~0.13W/(m·K)。聚苯乙烯性能

加工性能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%。聚苯乙烯性能

加工工艺注塑挤出发泡吹塑热成型聚苯乙烯加工工艺聚苯乙烯加工工艺

注塑成型原理：

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。五个步骤：

加料、物料熔融塑化、注射充模、制品保压冷却、脱模聚苯乙烯

注塑产品聚苯乙烯加工工艺挤出成型：将原料在