第三章苯乙烯类塑料

第三章苯乙烯类塑料

苯乙烯类塑料主要是指聚苯乙烯（PS）和丙烯腈/丁二烯/苯乙烯树脂（ABS）。PS是通用塑料，ABS树脂的综合力学性能好，制品光泽度较高。是五大通用塑料之一。第一节聚苯乙烯塑料

PS刚、硬、脆、透明；

一、聚苯乙烯的合成1、本体聚合聚合后的产物经过挤出造粒得到PS粒状物。其特点是：（1）产物纯度高，透明性好和电性能好。（2）产物相对分子质量较低，分布不均，力 学性能受到一定影响。2、悬浮聚合悬浮聚合后得到浆状的苯乙烯聚合物，用氮气驱逐未反的苯乙烯单体再经水洗、离心分离、气流干燥制成珠粒状PS树脂。产物有特点是：（1）相对分子质量分布均匀，综合性能优良的特点；（2）残留少量分散剂，透明性稍差；（3）工艺较复杂。二、聚苯乙烯的结构1、自由基聚合，大分子链基本呈无规构型，为典型的无定形热塑性聚合物，非晶塑料品种，具有良好的透明性；2、PS大分子链上苯环空间位阻效应较大，大分子链僵硬，宏观上表现出刚而脆的性质；

4、由于体积效应削弱了PS大分子间的作用力，在热的作用下，大分子间容易产生滑移，所以其熔体在成型加工中具有很好的流动性。

3、成型中易产生内应力，造成制品产生银纹，甚至开裂。在产品设计和生产中应注意；三、聚苯乙烯的性能1、物理性能①PS原料为无毒、无色透明粒状物，密度为1.05g/cm3，吸水率约为0.05%

②宏观上质硬似玻璃，落地或敲打时发出金属般的清脆声音；

③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。2.力学性能①拉伸弹性模量和弯曲强度较高，是刚性较大、抗弯能力较强的塑料品种；②冲击强度较低，常温下脆性大，故PS制品在使用中常表现出较低的力学强度。③概括为三个字：刚、硬、脆3.热性能

①PS的Tg为80～105℃，脆化温度约－30℃；

②熔融温度（Tf）为140～180℃。③PS其使用温度不宜超过80℃。4、光学性能

但PS受阳光、灰尘作用后，会出现混浊、发黄等现象。PS的透光率达88～92%，具有优良的光学性能和透明性，是透明性塑料。

5、化学性能

PS的化学稳定性较差，但耐老化性能较好。

6、电性能

PS的体积电阻率和表面电阻率高，但PS的耐热性差，力学性能不高，限制了它在电气方面的某些应用。6.成型加工性能

①PS的成型温度范围宽，熔体黏度低，易于成型加工。一般加工温度为160~240℃。②PS是无定形聚合物，成型收缩率小（0.45%），制品尺寸稳定性好。③PS的吸水率低，对于一般的制品可以不干燥而直接成型加工。

④

由于PS分子链的刚性大、质脆，热膨胀系数比金属大，故制品不宜带有金属嵌件，以免在嵌件周围产生应力而开裂。如果必须带有金属嵌件，嵌件最好用铜质或铝质的，并进行预热。⑤在制品设计时，若无特殊需要，应当避有直角、锐角、缺口等。

⑥PS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。

四、聚苯乙烯的选用

PS树脂既有均聚物也有改性品种，种类较多。工业生产的PS主要三类：通用级PS（GPS）高抗冲击级PS（HIPS）可发性PS（EPS）1.通用聚苯乙烯GPS主要指纯净的PS，有三类：①耐热型GPS适合于挤出成型和注塑高质量的制品；

②中等流动型；③高流动GPS的相对分子质量较低，加有一定量的润滑剂，流动性提高，耐热性降低。

PS易于着色、印刷、雕刻和表面金属化处理，制品图案清晰，色彩丰富，可增加制品的美观性。GPS制品表面光泽度高，具有良好的尺寸稳定性，产品精致美观，广泛用于工业和日常活中。例如汽车灯罩、仪器表面、化学仪器零件、光学仪器零件、电讯零件、珠宝盒、香水瓶、牙刷、肥皂盒、果盘、薄膜、管材、容器、板、片等。2.高抗冲聚苯乙烯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来改善GPS的脆性，提高冲击强度。近年来HIPS的发展迅速，应用范围不断扩大。HIPS主要用于生产电视机、录音机、电话机、吸尘器和各种仪表的机壳和部件，也可用于生产板材、冰箱内衬、电器零件、设备罩壳、容器、家具、玩具及其它对韧性要求较高的文教和生活用品。

3.可发性聚苯乙烯EPS是珠粒大小均匀性要好的PS。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，具有绝热、减震、隔音的优点，广泛用作建筑、冷藏、冷冻和化工的保温、隔热材料，运输、家电、仪器仪表的缓冲包装材料。第二节丙烯腈/丁二烯/苯乙烯树脂

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）和苯乙烯（S）的共聚物或掺混物，是在PS改性基础上发展起来的一种热塑性通用工程塑料。一、丙烯腈/丁二烯/苯乙烯树脂的生产1、原料

①丙烯腈（A）②丁二烯（B）③苯乙烯（S）2、ABS的生产丁二烯胶乳的制备丁二烯胶乳与苯乙烯和丙烯腈的接枝共聚苯乙烯和丙烯腈共聚物的合成掺混及后处理ABS树脂

干法掺混可以非常方便地通过调整ABS接枝粉和AS共聚物及各种助剂的比例来改变ABS的性能，极大地丰富了ABS树脂的品种。

二、丙烯腈/丁二烯/苯乙烯树脂结构 与性能的关系1、ABS组成与性能从构成ABS的各单体含量来看：丙烯腈20%～30%，丁二烯6%～30%，苯乙烯45%～70%。ABS中三种组分不同的性能作用：

（1）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；并具有较高的表面光洁度。

（2）丁二烯使ABS具有较高的韧性和冲击强度；

（3）苯乙烯则赋予ABS良好的刚性和易加工性。

2、聚集态结构与性能（1）ABS树脂的形态结构是个复杂的聚合物共混体系；

（2）对橡胶主链来说，具有塑料性质的AS分枝起到了增强作用，对AS支链来说，橡胶部分则起到了增韧作用； （3）它具有在连续的树脂相中分散着橡胶相的两相结构。

正是AS树脂连续相中存在的橡胶分散相颗粒具有终止银纹发展的作用，从而使ABS显示出较高的冲击韧性。三、丙烯腈/丁二烯/苯乙烯树脂的性能1、物理性能①ABS树脂呈浅象牙色、不透明，无毒无味，相对密度为1.05左右，吸水率为0.2%～0.7%；②ABS燃烧缓慢，离火后继续燃烧，火焰呈黄色，有黑烟；③燃烧后塑料软化、焦化，伴有橡胶燃烧气味，无熔融滴落现象。

ABS的其它力学性能并不很高，但它没有明显的力学缺陷，显示出较好的韧性和 ，被广泛地用作通用工程塑料。综合力学性能2.力学性能3.热性能

ABS的耐热性一般，热变形温度为85℃左右，制品经热处理后，热变形温度可提高l0℃。大多数ABS在－40℃时仍具有一定的冲击强度，表出较好的低温韧性。

ABS的使用温度范围为－40～85℃，最高一般不超过100℃。4、ABS的耐侯性（1）ABS耐侯性较差，其原因是大分子链中有双键存。一般，变硬发脆是ABS在紫外线和热氧作用下发生老化的特征。

（2）稳定方法：加入炭黑和酚类抗氧剂等。尤其是炭黑成本低，稳定效果好，是ABS常用的稳定剂兼着色剂。（1）ABS非晶塑料，黏流温度在160℃左右，分解温度达250℃以上，属于成型加工性能良好的材料。一般，注塑成型温度在160～240℃，挤出温度在160～210℃。（2）ABS吸水率为0.3%左右，有时表面吸水率可达0.8%，成型前常需进行干燥处理，使吸水率降低至0.2%以下。5.成型加工性能生产中多采用带有干燥系统的加料装置，也可采用循环鼓风干燥烘箱，干燥温度为70～90℃，时间约为6h左右。使用干燥后的树脂可获得表面高度光洁的制品。

（3）ABS的成型收缩率为0.4～0.8%，可以制得尺寸精度较高的制品。（4）采用抛光或研磨光洁的模具成型，制品具有高度光泽且色彩丰富。（5）、ABS是最适宜电镀和进行冷成型的品种之一。作为易电镀品种电镀层与ABS的黏结力要比其它塑料高10～100倍，电镀制品的表面硬度、耐热性、耐磨性、耐腐蚀性等提高，并可增加美观性；冷加工与热加工比较具有加工方法简单、经济、快速的特点，具有较好的发展前景。四、ABS树脂的选用1．ABS的品种ABS的品种、牌号很多，性能各异。我国生产的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，其特征如表3-5所示。2．ABS的成型加工与应用ABS树脂具有良好的成型加工性能，适宜于注塑、挤出、吹塑、压延、发泡、