塑料材料-第五章：聚苯乙烯.ppt

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1、第5章聚苯乙烯Polystyrene，PS作为通用级的热塑性树脂又常称为GPPS(GeneralPurposePS)。聚苯乙烯的合成的合成方法主要有：本体聚合，悬浮聚合，除此之外，还有乳液聚合聚苯乙烯和定向聚合等规聚苯乙烯等。以本体聚合法和悬浮聚合法为主。聚苯乙烯为无色透明，无延展性，似玻璃状材料，制品掉在地面上或敲打时具有清脆的“响声”。聚苯乙烯易燃，离开火源后继续燃烧，火焰呈橙黄色并有浓烟炭束，燃烧时起泡、软化，并发出特殊的苯乙烯单体味。聚苯乙烯(PS)具有透明性、电绝缘性能好，刚性强，以及耐化学腐蚀性、耐水性、着色性和良好的加工流动性，且价格低廉，在电子、日用品、玩

2、具、包装、建筑、汽车等领域有广泛应用。为改善聚苯乙烯不耐冲击、性脆、易开裂、易燃烧以及耐热性差等缺点。通过苯乙烯与不同单体共聚组或均聚苯乙烯与其他高分子材料的共混、复合、增强等方法进行改性，生产出一系列聚苯乙烯产品。早在1948年．DOW化学公司就开发出了抗冲聚苯乙烯；1952年，DOW化学公司又开发出高抗冲聚苯乙烯(HIPS)。此后，关于高抗冲聚苯乙烯的研究不断取得进展，有阻燃级、抗应力开裂级、高光泽度级、极高冲击强度级、玻璃纤维增强级以及低残留挥发分等的改性聚苯乙烯。其它PS共混体系的研究不断取得了成果。此外，ABS、AS等改性PS系列产品也纷纷开发出来。5.1聚苯乙

3、烯的性能聚苯乙烯的密度为1.04－1.07g／cm3，Mn=(2～3)×105，尺寸稳定性非常好，制件收缩率约为0.1mm／25.4mm，吸得性低，约为0.02%，透明度达88－92％，折光率为1.59－1.60。玻璃化转变温度(Tg)约100℃，脆化温度为-30℃。热变形温度为70－98℃，制品的最高连续使用温度为60－80℃，与承载的大小有关；加热至300℃以上开始解聚，在高真空和350℃左右将急剧分解成低聚体，同时释放出苯乙烯、甲苯等物质。聚苯乙烯还容易燃烧，燃烧速度缓慢，燃烧时有黄烟产生。聚苯乙烯在常温下质硬且脆，无延伸性，拉伸至屈服点附近即断裂温度升高，拉伸强度

4、、弹性模量显著下降，温度升至80℃以上断裂伸长率将急剧增大，试样变软发粘。在一定范围内，拉伸强度的高低取决于树脂相对分子质量的大小，当其相对分子质量小至5×104以下时，拉伸强度很低，性极脆。随相对分子质量增大拉伸强度逐渐增加，脆性随之减少；当相对分子质量大于10×104以后，其强度变化不太明显。此外，受力状况也影响强度变化，通用级聚苯乙烯在长期载荷作用下，拉伸强度可能降至原有强度的1／3－1／4。因此，承载两星期以上的制品，设计强度应考虑一个有效系数。主链为饱和碳－碳链及侧基为苯环结构的聚苯乙烯，非极性。聚苯乙烯在常温下能溶于芳香烃类(甲苯、苯、乙苯、二甲苯、苯乙烯、异

5、丙苯等)、酯类(乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯等)、氯化烃类(氯苯、一氯甲烷、二氯乙烷、氯仿、三氯乙烯等)、甲乙酮等溶剂，且可以利用这些溶剂对其制件进行粘接。一些非溶剂如煤油、烷烃、高级醇等，能促使聚苯乙烯制品产生裂纹、开裂等不良现象。聚苯乙烯不溶于脂肪烃类(乙烷、庚烷等）、低级醇(甲醇乙醇、丁醇等)，也不溶于乙醚、丙酮、苯酚、植物油、水及各种盐溶液。聚苯乙烯还能耐碱，耐任何含量的硫酸、磷酸、硼酸、质量分数10-36％的盐酸、25％以下的醋酸、10-90％的甲酸以及其他有机酸，但不耐氧化性酸(如浓硝酸)，也不耐氧化剂。此外，它的耐油性也差。5.2聚苯乙烯的成型加工1.聚苯乙

6、烯的成型加工工艺特性1)聚苯乙烯的吸水率小，成型前一般不进行干燥。为提高制品表面光泽，可以先在70℃左右的温度下预热1—2h，其制品表观质量更佳。2)聚苯乙烯在熔融状态下的表现粘度随温度和剪切应力(或剪切速率)的增高而降低。后者对粘度的影响更为敏感，表现出明显的非牛顿性。在成型加工过程中，要降低熔体粘度提高流动性，为避免树脂在高温下的热、氧降解，提高成型压力或提高剪切速率比提高温度的措施更有利。3)聚苯乙烯粘流温度和分解温度的距离较远，即成型温度(Tf—Td)区间较宽，热稳定性好。流动性也好，在粘流态下温度的小范围波动不会影响成型过程的顺利进行。4)非晶性聚苯乙烯比热容小

7、，加热熔融和冷却定型都快，制品成型收缩率较小(0.4％—0.7％)，制品尺寸稳定性好。5)聚苯乙烯的透明度高，任何外来的杂质都会影响透明程度，应注意防止。在注射成型过程中，其受剪切作用局部取向分子不仅会影响折光率变化，更易导致制品产生内应力且内应力不易自行消失，脱模后的制品最好适当地进行热处理。6)聚苯乙烯制品耐环境应力开裂性较差，对缺口很敏感，热膨胀系致也大，因而制件不宜带有金属嵌件，否则容易产生应力开裂。7)聚苯乙烯很容易着色、粘接、印刷性也很好。2.聚苯乙烯的成型加工方法由于聚苯乙烯的粘度小，流动性好，加工温度(Tf—T