聚苯乙烯工艺介绍

高分子材料与配方轻化工程系石文鹏工训楼411E-mail:[e-mail]:13775207220聚烯烃弹性体热塑性弹性体（TPE）是在常温下显示橡胶弹性，高温下又能塑化成型的高分子材料，它可采用热塑性塑料的加工设备和成型方法高效而经济地生产出类似橡胶性能的制品。成型加工周期大大缩短、边角废料可回收利用。TPE的主要品种有聚烯烃类、苯乙烯类和聚氨酯类等。聚烯烃弹性体根据制备方法不同：共混型热塑性聚烯烃弹性体(TPO)共聚型热塑性聚烯烃弹性体(POE)聚苯乙烯polystyrenePS目前产量仅次于PE、PVC和PP居第四位学习目的了解PS的制备方法理解其结构特点，注重ABS三元共聚物中各组份对其性能的影响掌握PS刚、硬、脆、透明及成型加工性能特点和主要用途。PS树脂的品种通用聚苯乙烯高抗冲击聚苯乙烯发泡聚苯乙烯PS的优点质地坚硬，呈刚性化学性能和电绝缘性优良黏度小、流动性好、加工温度范围宽、易成型加工易着色、粘结、印刷性好透明度高PS的缺点脆性较大力学强度不高耐环境应力开裂性差耐热性差PS的发展概述二十世纪三十年代德国IG法本公司（BASF前身）工业化美国、日本、西欧GPSgeneralpolystyrene冲击强度、耐热性、应力开裂、易燃五十年代接枝、嵌段共聚、共混、增强我国PS现状五十年代后期工业化与发达国家相比：产量小、品种结构不合理苯乙烯的物化性能苯乙烯是芳香族碳氢化合物，常温下为无色透明液体，其蒸汽有轻度毒性，略带有香甜味但在空气快速氧化后生成醛、酮等氧化物有刺激性异味。工业用苯乙烯纯度在99.4%以上，含有少量醛、乙苯等杂质。聚苯乙烯的合成本体聚合、悬浮聚合、溶液聚合、乳液聚合、离子型聚合等方法合成聚苯乙烯工业上应用较多的是本体聚合和悬浮聚合本体聚合聚合时先将苯乙烯在预聚釜中于95～115℃下进行预聚合，待转率达30%～35%送入连续塔式反应器，反应温度从100℃分段递增至约180℃，维持反应使最终转率达95%左右反应产物在真空罐中进行脱气处理，去除未反应挥发物后，从底部排出，经过挤出造粒得到PS粒状物良好的透明性和电性能、相对分子质量分布不均悬浮聚合根据反应温度不同可分为低温聚合和高温聚合。低温聚合：聚乙烯醇、过氧化二苯甲酰、85℃高温聚合：无须使用引发剂、碳酸镁或碳酸钙、苯乙烯-顺丁烯二酸酐钠盐、150℃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。悬浮聚合温度易于控制，反应热易于散发，产品具有分子量分布均匀，综合性能优良的特点。产品中会残留少量分散剂，对制品透明性有一定影响，其工艺过程也较本体聚合复杂。从目前来看以本体聚合主，悬浮聚合常用来生产可发性聚苯乙烯（EPS）珠粒。聚苯乙烯的结构高分子烃类聚合物、头尾键接少量的支链和不饱和结构侧基大量苯环存在、结构不规整、分子链僵硬、难于结晶、非晶态结构叔碳氢活泼、变色、脆性共轭苯环电荷分布均匀、弱极性聚苯乙烯的物理性能PS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%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、燃烧速度慢，有浓黑烟（黄烟），并伴有苯乙烯单体的甜香味。聚苯乙烯的化学性能饱和的碳氢聚合物、无定形、大分子链上的苯环和受苯环活化的α位上的氢原子碱、盐水溶液，低级醇类和某些酸类（如硫酸、磷酸、硼酸、10～30%的盐酸、1～25%的醋酸，1～90%甲酸），浓硝酸和其它氧化剂能破坏PS。溶度参数δ（1.74～1.90）×l03（J/m3）1/2，四氯乙烷、苯乙烯、异丙苯、苯、氯仿、二甲苯、甲苯、四氯化碳、甲乙酮、酯类不溶于某些脂肪烃类（如己烷、庚烷等）、乙醚、丙酮、苯酚非溶剂物质，如高级醇类和油类，可使PS产生应力开裂或溶胀。聚苯乙烯的力学性能相对分子质量小于5x1045x104---10x104拉伸强度、脆性压缩强度较好温度硬度、模量3.5X103MN/m2本体法聚苯乙烯悬浮法聚苯乙烯拉伸强度/MPa4550弯曲强度/MPa100105拉伸弹性模量/MPa3300冲击强度（无缺口）/kJ·m－21216聚苯乙烯的力学性能聚苯乙烯的热性能玻璃化转变温度Tg为80-105℃脆化温度Tb约-30℃含单体5%的PS软化点下降约30℃。100℃70℃连续使用温度60-80℃耐热性不好α-甲基苯乙烯聚苯乙烯的热性能降解温度300℃，350℃苯乙烯和甲苯比热容低，约为1.33kJ/（kg·K），200℃为室温的两倍，塑化快、冷却快导热系数低，为0.04～0.15W/m2K线膨胀系数变化范围为（6～8）×10－5/℃聚苯乙烯的电性能聚苯乙烯的光学性能折光指数为1.59～1.60透光率达88～92%在塑料中其透明性仅次于丙烯酸类聚合物受阳光、灰尘作用后，出现混浊、发黄等现象加入1%不饱和脂肪酸胺、环胺或氨基醇类化合物，改善耐候性，制得高透明度的制品。聚苯乙烯的成型加工性能成型温度范围宽，熔体黏度低，假塑性流体、尤其对剪切速率敏感。比热容较PE和PP低、塑化速率和固化速率较快，注射成型生产周期可以缩短。无定形聚合物，成型收缩率小（0.45%），制品尺寸稳定性好吸水率低，一般的制品可不干燥而直接成型加工。外观质量要求较高的制品，成型前需在60～80℃下干燥适当时间，游离水分聚苯乙烯的成型加工性能链的刚性大、质脆，热膨胀系数比金属的大制品不宜带有金属嵌件，以免在嵌件周围产生应力而开裂嵌件最好用铜质或铝质的，并进行预热。在制品设计时，若无特殊需要，应当避有直角、锐角、缺口等。聚苯乙烯的成型加工性能热处理制品放入60～80℃的热水中1～4h鼓风干燥烘箱内静置1～4h，然后缓慢冷却至室温减少或消除了制品的内应力。通用聚苯乙烯根据挥发物的含量、分子量、所加助剂不同：耐热型及中等流动型和高流动型耐热型：分子量较高，残存苯乙烯单体含量低，其软化点比一般GPS高7℃左右，适合于挤出成型和注塑高质量的制品中等流动型和高流动型：分子量较低，加有一定量的润滑剂（硬脂酸丁酯、液体石蜡、硬脂酸锌等），流动性提高，耐热性降低，适合成型薄壁和形状复杂的制品。通用聚苯乙烯成型方法：注塑和挤出成型、模压、压延等。注射成型：170～250℃，60～120MPa，40～80℃。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、果盘等。挤出制品：薄膜、管材、容器、板、片等，用于化工、包装、装璜等方面。高抗冲聚苯乙烯机械共混法：通用级PS和丁苯橡胶在130～160℃下混炼拉片切粒