聚苯乙烯类树脂1

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1、第四节聚苯乙烯（PS）类树脂4.1PS的定义和合成4.2PS的结构(重点）4.3PS的性能（重点）4.4PS的应用4.5PS的改性—高抗冲PS和ABS树脂（重点）4.1聚苯乙烯的定义与聚合方法<一>定义聚苯乙烯树脂是由苯乙烯单体通过自由基聚合而成的聚合物。聚苯乙烯的英文是“polystyrene”，缩写为PS。工业生产单体制备聚苯乙烯的单体苯乙烯的实验室制备是由肉桂酸（苯基丙烯酸）常压干馏而得，是最初制取苯乙烯的方法。工业上制取苯乙烯的方法是先制取乙苯，再由乙苯脱氢得到苯乙烯。苯乙烯常压下是无色油状液体，沸点145～146℃，属易燃品。由于苯基的存在，使一CH＝CH。受到一定

2、的极化（偶极矩0.37），因此苯乙烯比乙烯、丙烯更容易聚合，储存时应加人阻聚剂。<二>聚合方法本体聚合——获得的PS纯净度高，主要用来制造对电性能要求高的制品。悬浮聚合——获得的PS分子量高分布窄但纯度不如本体聚合PS，可用来制造一般日用和工业用品、和PS泡沫塑料。乳液聚合——主要用于涂料和PS泡沫塑料。溶液聚合——主要用于配制清漆。PS的主要生产方法1）本体聚合本体聚合是聚苯乙烯大规模工业化生产的主要方法。本体聚合采用先预聚，再完全聚合的，两步法是为了解决散热问题。将单体在无引发剂或仅加少量引发剂（BPO）的条件下先在预聚釜中在氮气保护下，在80～100℃下进行预聚，使之达

3、到30％～35％的转化率。再将预聚体连续送入塔式反应器，加入要求量的引发剂进行聚合。优点是产物纯度高、透明性好，产品介电、电绝缘性优良；缺点是散热困难，由于温度分布不均和局部过热，使产物分子量分散性大，影响到材料的力学性能。该法所得产品主要用于制备电性能要求高的注塑、挤出制品。悬浮剂的作用是使小滴粒表面形成保护膜，防止彼此粘在一起。因此悬浮聚合实质上是无数个小的本体聚合。悬浮聚合是聚苯乙烯工业化生产的另一重要方法。将单体、引发剂、悬浮剂加入装有水为分散介质的反应釜中，引发剂采用过氧化物，悬浮剂采用聚乙烯醇或碳酸镁。单体以直径约0.l～lmm的小滴粒分散在水中，可以大大减少散热

4、问题。聚合过程中应进行强烈搅拌，聚合温度控制在90～110℃，提高温度可使完成聚合的时间缩短，例如90℃下需6.5h，110℃下仅需3.5h。优点是；散热容易、产物分子量较高，分散性小；缺点是：由于分散剂不易除尽，使产物纯度不及本体聚合。常用于制备泡沫塑料。用乳化剂使苯乙烯单体在水中乳化，乳化后的单体形成远小于悬浮聚合中的液滴，部分单体进人乳化剂胶束，反应过程中亦进行强烈搅拌。优点：增长链自由基处于隔离状态，使自由基寿命较长，因此聚合反应速率高、聚合物分子量高、分散性小，使其力学性能、耐热性均较优，缺点：体系辅助成分多，乳化剂、分子量调节剂等很难清除干净，产物纯度差，后处理也

5、复杂，成本高于悬浮聚合。该聚合方法所得聚合物主要用于涂料和泡沫塑料。溶液聚合是将单体溶解到适当溶剂中进行聚合。所用溶剂应能溶解单体、聚合物和添加剂。优点：体系粘度小，进行搅拌比本体聚合时容易，实施过程中机械设备上的困难较少，散热也较容易。缺点：聚合链向溶剂传递，聚合速率低，聚合物平均分子量小，力学性能差。另外，采用溶剂需要较严格的安全措施，溶剂回收也较麻烦。溶液聚合所得到的聚合物主要用于配制清漆。4.2聚苯乙烯的结构<一>链结构PS是几乎无规的高分子；PS是线形高分子，存在着少量的短支链。侧苯基具有很大的空间位阻，造成PS分子链很僵硬，Tg～100oC。<二>聚集态结构无规P

6、S乙烯是完全无定形的聚合物。4.3聚苯乙烯的性能<一>基本特征PS为无色、无味的透明刚性固体、透光率高达88％～90％；PS的制品质硬，落地时有金属般的响声；PS的密度在1.04～1.07之间；PS的尺寸稳定性好、收缩率低；PS易燃。离开火源还能够燃烧，且伴有浓烟<二>力学性能软质PVC硬质PVCPSPS属于硬而脆的塑料：拉伸强度和弯曲模量都很高，但抗冲击性和耐低温性差。PS在受力形变过程中没有延伸，且不出现屈服，<三>热性能PS耐热性差：热变形温度70～95oC，长期使用温度60～80oC。PS导热率低(0.10-0.13w（瓦）/(m.k)),且基本不随温度变化，PS泡沫

7、塑料是良好的绝热保温材料。PS线膨胀系数大,6-8*10-5K-1，与金属悬殊巨大，——制品不宜带有金属嵌件。PS的力学性能随温度提高显著下降。和PP相比，为什么使用温度那么低，什么原因<四>电性能PS具有良好的电绝缘性；PS的电性能与频率无关。<五>耐化学药品性PS化学稳定性较好（耐各种碱，一般酸，盐，有机酸）PS长期与烃类溶剂、高级脂肪酸接触会溶胀。PS溶于苯、甲苯、四氯化碳、氯仿等有机溶剂。由于苯基α氢较活泼，PS耐候性差。侧苯基可以吸收能量，PS耐辐射性优良。但表面电阻比较大，且不吸水，表面容易