塑料聚苯乙烯讲稿.ppt

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1、塑料聚苯乙烯第一页，讲稿共二十三页哦三三 PSPS聚合方法聚合方法工业生产中，主要采用工业生产中，主要采用自由基自由基聚合反应进行。聚合反应进行。聚合方法聚合方法本体聚合本体聚合获得的获得的PSPS纯净度纯净度高，主要用来制造对电性能要求高，主要用来制造对电性能要求高的制品。高的制品。悬浮聚合悬浮聚合获得的获得的PSPS分子量高分子量高分布窄但纯度不如本体聚合分布窄但纯度不如本体聚合PSPS，可用来制造一般日用和工业用品、可用来制造一般日用和工业用品、和和PSPS泡沫塑料。泡沫塑料。乳液聚合乳液聚合主要用于涂料和主要用于涂料和PSPS泡沫塑料。泡沫塑料。溶液聚合溶液聚合主要用于配制清漆。主要用

2、于配制清漆。PSPS的的主要主要生产生产方法方法热引发热引发引发剂引发引发剂引发第二页，讲稿共二十三页哦1.1.单体：单体：纯度纯度99.5%99.5%2.2.引发剂：引发剂：热引发热引发3.3.反应器：反应器：塔式、釜式、槽式和管式等塔式、釜式、槽式和管式等 一般采用：两个或更多反应器串联一般采用：两个或更多反应器串联4.4.工艺：工艺：预聚预聚聚合聚合后处理后处理 先在预聚釜中使先在预聚釜中使10%10%50%50%的苯乙烯聚合，然后在后面的苯乙烯聚合，然后在后面 的反应的反应器中使其他单体全部聚合。器中使其他单体全部聚合。本体聚合本体聚合本体聚合本体聚合四四 PS PS生产工艺生产工艺

3、化学性质非常活泼，单体在贮存、运输过程中，需要加入少量的间苯化学性质非常活泼，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自聚二酚或叔丁基间苯二酚等阻聚剂以防止自聚.第三页，讲稿共二十三页哦苯乙烯低温悬浮聚合苯乙烯低温悬浮聚合单体单体/水：水：1/1.41/1.41/1.61/1.6分散剂分散剂:磷酸三钙磷酸三钙引发剂：引发剂：BPOBPO（占总引发剂的（占总引发剂的90%90%80%80%）和过氧化叔丁基苯甲酸酯）和过氧化叔丁基苯甲酸酯 （占总引发剂的（占总引发剂的10%10%20%20%）复合型引发剂）复合型引发剂分散介质：分散介质：去离子水去离子水单体纯度

4、：单体纯度：99.5%99.5%聚合转化率：聚合转化率：90%90%左右左右产物：产物：相对分子质量可达相对分子质量可达201020104 4，宜作发泡材料。，宜作发泡材料。第四页，讲稿共二十三页哦苯乙烯高温悬浮聚合苯乙烯高温悬浮聚合主分散剂：主分散剂：MgCOMgCO3 3（可在釜用（可在釜用NaNa2 2COCO3 3与与MgSOMgSO4 4 制备）制备）助分散剂：助分散剂：苯乙烯苯乙烯-顺丁烯二酸酐共聚物顺丁烯二酸酐共聚物优点优点1.1.可不用引发剂，反应速度快，产品质量高。可不用引发剂，反应速度快，产品质量高。2.2.用无机悬浮剂，聚合产品外表面无表面膜，易于洗涤、分离。用无机悬浮剂

5、，聚合产品外表面无表面膜，易于洗涤、分离。3.3.配方来源丰富，成本低。配方来源丰富，成本低。4.4.粘附物少，使釜运转周期加快。粘附物少，使釜运转周期加快。第五页，讲稿共二十三页哦2.4.2 聚苯乙烯的结构聚苯乙烯的结构一一 链结构链结构PSPS的侧苯基在空间的排列为无规结构，导致的侧苯基在空间的排列为无规结构，导致PSPS为无定型聚合物为无定型聚合物，具，具有有很高的透明性。很高的透明性。分子结构不对称，分子结构不对称，侧苯基具有很大的空间位阻侧苯基具有很大的空间位阻，造成分子链很僵，造成分子链很僵硬，硬，PSPS呈现刚性和脆性呈现刚性和脆性，制品易产生内应力，制品易产生内应力，TgTg1

6、00100o oC C。主链上主链上氢原子活化，易于被空气中的氧氧化氢原子活化，易于被空气中的氧氧化，制品长期户外使用变，制品长期户外使用变黄变脆。黄变脆。二二 聚集态结构聚集态结构无规无规PSPS乙烯是乙烯是完全无定形完全无定形的聚合物。的聚合物。第六页，讲稿共二十三页哦2.4.3 2.4.3 聚苯乙烯的性能聚苯乙烯的性能一一 基本特征基本特征PSPS为无色、无味的透明刚性固体、透光率高达为无色、无味的透明刚性固体、透光率高达88889090PSPS的制品质硬似玻璃状，落地时有金属般的响声；的制品质硬似玻璃状，落地时有金属般的响声；能断不能弯，断口处呈现蚌壳色银光；能断不能弯，断口处呈现蚌壳

7、色银光；PSPS的密度在的密度在1.041.041.071.07之间；之间；PSPS的尺寸稳定性好、收缩率低；的尺寸稳定性好、收缩率低；PSPS易燃，燃烧时发浓烟并带有松节油气味，吹熄可拉长丝；易燃，燃烧时发浓烟并带有松节油气味，吹熄可拉长丝；PSPS的吸水率为的吸水率为0.05%0.05%，稍大于，稍大于PEPE，但对制品的强度和尺寸稳定性影响不，但对制品的强度和尺寸稳定性影响不大。大。第七页，讲稿共二十三页哦二二 力学性能力学性能软质软质软质软质PVCPVC硬质硬质硬质硬质PVCPVCPSPS PSPS硬而脆、无延伸性、拉伸至屈硬而脆、无延伸性、拉伸至屈服点附近即断裂服点附近即断裂。PSP

8、S的拉伸强度和的拉伸强度和弯曲在通用热塑性塑料中最高，弯曲在通用热塑性塑料中最高，其拉伸强度可达其拉伸强度可达60MPa60MPa；但冲击强；但冲击强度很小，难以用做工程塑料。度很小，难以用做工程塑料。PSPS的耐磨性差，耐蠕变性一般。的耐磨性差，耐蠕变性一般。当温度升高，拉伸强度、弯曲强度、当温度升高，拉伸强度、弯曲强度、压缩强度和冲击强度均下降。压缩强度和冲击强度均下降。第八页，讲稿共二十三页哦三三 光学性能光学性能 透明性好是透明性好是PSPS最大的特点最大的特点四四 热学性能热学性能PSPS耐热性差，耐热性差，PSPS导热率低，导热率低，PSPS线膨胀系数大。线膨胀系数大。PSPS的力

9、学性能随温度提高显著下降的力学性能随温度提高显著下降。五五 电性能电性能PSPS具有具有良好的电绝缘性良好的电绝缘性。六六 耐化学药品性耐化学药品性PSPS化学稳定性较好；化学稳定性较好；PSPS长期与烃类溶剂、高级脂肪酸接触会溶胀。长期与烃类溶剂、高级脂肪酸接触会溶胀。PSPS溶于苯、甲苯、四氯化碳、氯仿等有机溶剂。溶于苯、甲苯、四氯化碳、氯仿等有机溶剂。由于苯基由于苯基氢较活泼，氢较活泼，PSPS耐候性差。耐候性差。侧苯基可以吸收能量，侧苯基可以吸收能量，PSPS耐辐射性优良。耐辐射性优良。第九页，讲稿共二十三页哦无定形聚合物，熔融温度范围宽，在约无定形聚合物，熔融温度范围宽，在约9595

10、时开始软化，在时开始软化，在120120180180之间呈黏流态，之间呈黏流态，300300以上开始分解。以上开始分解。成型温度与分解温度相差成型温度与分解温度相差较大较大；属非牛顿流体，粘度强烈地依赖剪切速率的变化，流动性好，易加工。属非牛顿流体，粘度强烈地依赖剪切速率的变化，流动性好，易加工。PSPS吸水率低，在加工前一般不需干燥；如有特殊需要时吸水率低，在加工前一般不需干燥；如有特殊需要时(如要求透明性高如要求透明性高)才干燥，温度为才干燥，温度为70807080，时间，时间1.5h1.5h。分子链呈刚性，在加工成型时分子链呈刚性，在加工成型时易产生内应力易产生内应力，导致制品出现裂纹和

11、应，导致制品出现裂纹和应力开裂，加工中应对制品进行热处理。力开裂，加工中应对制品进行热处理。比热容低比热容低，随温度的变化明显，加热和冷却固化速度都很快，随温度的变化明显，加热和冷却固化速度都很快，易于成易于成型、模塑周期短型、模塑周期短。PS PS成型收缩率成型收缩率仅为仅为0.4%0.7%0.4%0.7%。加工性能加工性能第十页，讲稿共二十三页哦聚苯乙烯的聚苯乙烯的主要成型方法为注射、挤出和发泡主要成型方法为注射、挤出和发泡。注射成型注射成型是聚苯乙烯最常用的成型方法。可采用螺杆式注射机及柱塞式注是聚苯乙烯最常用的成型方法。可采用螺杆式注射机及柱塞式注射机。射机。挤出成型挤出成型可采用普通

12、的挤出机。挤出成型的产品有可采用普通的挤出机。挤出成型的产品有板材、管材、棒材、板材、管材、棒材、片材、薄膜片材、薄膜等。等。发泡成型发泡成型可制造各种形状复杂的泡沫塑料制品；可制造各种形状复杂的泡沫塑料制品；用途广泛，如冷藏、用途广泛，如冷藏、建筑、精密仪器、电子等工业的绝热、隔音、防震、防潮等包装材料。建筑、精密仪器、电子等工业的绝热、隔音、防震、防潮等包装材料。第十一页，讲稿共二十三页哦2.4.4 PS的的应应用用仪表外壳仪表外壳汽车灯罩汽车灯罩照明制品照明制品高频电容器高频电容器高频绝缘高频绝缘光导纤维光导纤维包装材料包装材料PSPS成本低成本低PSPS刚性大刚性大PSPS透明度高透明

13、度高PSPS电性能好电性能好PSPS易成型易成型通用通用PSPSPSPS泡沫泡沫质轻质轻低导热低导热抗冲击抗冲击吸水率低吸水率低建建筑筑、运运输输、冷冷藏藏、化化工工设设备备的的保保温温、绝热和减震材料绝热和减震材料第十二页，讲稿共二十三页哦2.4.5 PS的改性的改性PSPS的缺点的缺点:(1)PS(1)PS的的抗冲击性差抗冲击性差(2)PS(2)PS的耐热性不好，的耐热性不好，强度随温度提高大幅度降低强度随温度提高大幅度降低 高抗冲高抗冲PSPS（HIPSHIPS）1.1.制备制备HIPSHIPS的两种方法：的两种方法：PSPS与与顺顺丁丁橡橡胶胶或或丁丁苯苯 橡橡 胶胶（含含 量量102

14、0%)1020%)直接直接共混共混混合难于均匀，增混合难于均匀，增 韧效果不显著。韧效果不显著。将将顺顺丁丁橡橡胶胶或或丁丁苯苯橡橡胶胶（含含量量510%)510%)溶溶于于苯苯乙乙烯烯单单体体中中共共聚聚橡胶相均匀分散，大幅度橡胶相均匀分散，大幅度 提高提高PSPS的抗冲击性能，但的抗冲击性能，但 使强度有所下降。使强度有所下降。电器零件电器零件设备罩壳设备罩壳仪表零件仪表零件冰箱内衬冰箱内衬容器容器第十三页，讲稿共二十三页哦 机械共混法机械共混法 在在混混炼炼设设备备中中，将将PSPS与与橡橡胶胶进进行行机机械械混混合合，制制备备聚聚合合物物共共混混物物。混混合合设设备备有有单单双双螺螺杆

15、杆挤挤出出机机、双双辊辊混混炼炼机机、密密炼炼机机等等，常常用用的的是是双双辊辊混混炼炼机。密炼机和双螺杆挤出机混合效果好、效率高。机。密炼机和双螺杆挤出机混合效果好、效率高。随随着着橡橡胶胶含含量量的的增增加加，共共混混物物的的冲冲击击性性能能增增加加。但但共共混混物物的的拉拉伸伸强强度、弯曲强度、硬度等性能均下降，加工性能也变差。度、弯曲强度、硬度等性能均下降，加工性能也变差。在热力学上，在热力学上，PSPS与橡胶是不相容的。与橡胶是不相容的。接枝聚合接枝聚合 以以橡胶为主链橡胶为主链、聚苯乙烯为支链，通过自由基引发苯乙烯单体，在橡、聚苯乙烯为支链，通过自由基引发苯乙烯单体，在橡胶主链上发

16、生接枝聚合反应，得到高抗冲胶主链上发生接枝聚合反应，得到高抗冲PS(HIPS)PS(HIPS)。生产工艺有生产工艺有本体法本体法、本体本体悬浮法悬浮法和和乳液法乳液法等。等。第十四页，讲稿共二十三页哦二 间规聚苯乙烯(sPS)用茂金属催化剂，在60合成高间规度（大于98）、高结晶的sPS。熔点高达270，相当于无规PS的3倍，与尼龙66相近。生产工艺 连续流化床工艺、连续自洁净反应釜工艺和连续搅拌槽反应釜工艺。除了催化剂为MAO金属外，都加入了三异丁基铝(TIBA)；在原料精制、催化剂制备和聚合工段都必须采用N2气进行保护。sPS的密度：1.01-1.44gcm3,有较高的结晶度和较快的结晶速

17、率,使之更高的耐热性、耐化学性、尺寸稳定性及优良的电气性能等特点.sPS的长期使用130，短期245-250，优于PET、PBT、PA66.性能第十五页，讲稿共二十三页哦三三 ABS ABS树脂树脂 ABSABS树脂是树脂是丙烯腈、丁二烯、苯乙烯的三元共聚物丙烯腈、丁二烯、苯乙烯的三元共聚物。通用工程塑料通用工程塑料丙烯腈丙烯腈硬度、耐热性、力学强度硬度、耐热性、力学强度丁二烯丁二烯抗冲击性抗冲击性苯乙烯苯乙烯良好的热塑性加工性良好的热塑性加工性目前的目前的ABS：A：2040；B：1030；S：3060。最常见的比例是最常见的比例是A:B:S=20:30:50，此时，此时ABS树脂熔点为树脂

18、熔点为175oC。1.结构结构第十六页，讲稿共二十三页哦ABSABS是无定形高分子材料、外观不透明、呈浅象牙色。是无定形高分子材料、外观不透明、呈浅象牙色。易于与其它材料结合；易印刷、电镀。易于与其它材料结合；易印刷、电镀。ABSABS的阻燃性好于的阻燃性好于PSPS但仍属易燃高分子。但仍属易燃高分子。ABSABS具有具有高强、高韧高强、高韧的力学特点的力学特点ABSABS的的耐热性耐热性（高于（高于PSPS）及很好的）及很好的耐寒性耐寒性；ABSABS电性能优良，与电性能优良，与PSPS相近。相近。ABSABS耐烃类油性提高；耐烃类油性提高；ABSABS耐候性较差耐候性较差。2.ABS的性能

19、特点的性能特点第十七页，讲稿共二十三页哦（1 1）力学性能）力学性能 ABS具有优良的力学性能，其突出特点是抗冲击强度高、可在极抗冲击强度高、可在极低的温度下使用低的温度下使用，这主要是由于ABS中橡胶组分对外界冲击能的吸收和对银纹发展的抑制。（2 2）热性能）热性能 最高连续使用温度并不高（为6080），有很好的耐寒性，在很好的耐寒性，在-4040时仍能表现出一定的韧性时仍能表现出一定的韧性。（3 3）电性能）电性能 ABS树脂具有良好的电绝缘性。（4 4）耐化学药品性）耐化学药品性 ABSABS树脂具有较良好的耐化学试剂性树脂具有较良好的耐化学试剂性，除了浓的氧化性酸之外，对各种酸、碱、盐

20、类都比较稳定。（5 5）环境性能）环境性能 ABS树脂分子链中的丁二烯部分含有双键，使它的耐候性较差，在紫外线或热的作用下易氧化降解。解决办法：解决办法：加入酚类抗氧剂或炭黑可在一定程度上改善老化性能。第十八页，讲稿共二十三页哦四四 苯乙烯丙烯腈共聚物苯乙烯丙烯腈共聚物(AS(AS或或SAN)SAN)苯乙烯系树脂中重要品种，由苯乙烯苯乙烯系树脂中重要品种，由苯乙烯丙烯腈共聚制得。丙烯腈共聚制得。较高的刚性、硬度和尺寸稳定性，较高的刚性、硬度和尺寸稳定性，特别是冲击强度明显提高特别是冲击强度明显提高高度的耐化学药品稳定性高度的耐化学药品稳定性较高吸水性较高吸水性五五 丙烯酸酯丙烯腈苯乙烯共聚物丙

21、烯酸酯丙烯腈苯乙烯共聚物(AAS)(AAS)以丙烯酸酯橡胶骨架，与丙烯腈苯乙烯以丙烯酸酯橡胶骨架，与丙烯腈苯乙烯(AS)(AS)接枝共聚。接枝共聚。AAS与与ABS相比：相比：由于消除了聚合物主链中易反应的双键，因此，由于消除了聚合物主链中易反应的双键，因此，AASAAS最大的特点是最大的特点是耐候性、紫外线和热老化性能有了大幅度提高。耐候性、紫外线和热老化性能有了大幅度提高。使用温度范围也很宽使用温度范围也很宽较高的硬度和刚性，耐热性能优良，耐蠕变性能较好，耐环境应力开较高的硬度和刚性，耐热性能优良，耐蠕变性能较好，耐环境应力开裂性优良，介电性能优良，良好的耐水性。裂性优良，介电性能优良，良

22、好的耐水性。第十九页，讲稿共二十三页哦六六 丙烯腈氯化聚乙烯苯乙烯共聚物丙烯腈氯化聚乙烯苯乙烯共聚物(ACS)(ACS)由苯乙烯、由苯乙烯、氯化聚乙烯氯化聚乙烯氯化聚乙烯氯化聚乙烯和丙烯腈接枝共聚。和丙烯腈接枝共聚。耐候性显著提高，大大优于耐候性显著提高，大大优于ABSABS，也优于，也优于AASAAS，暴露半，暴露半年以上才老化。年以上才老化。ABSABS一个月一个月就老化。就老化。ACSACS是无定形聚合物，成型收缩率较小，尺寸稳定性好。是无定形聚合物，成型收缩率较小，尺寸稳定性好。ACSACS溶于甲苯、二氯乙烯、乙酸乙酯、丁酮。溶于甲苯、二氯乙烯、乙酸乙酯、丁酮。ACSACS有抗静电能力

23、。有抗静电能力。不足：不足：ACSACS加工性能不佳。加工性能不佳。热稳定性较差，加工温度范围较窄热稳定性较差，加工温度范围较窄，限制在，限制在170-220170-220之间，加工成型温度低，之间，加工成型温度低，极易分解极易分解，不能在加工设备中停留过长时间。为避免产生降解，应加入热稳定剂。制品表面光不能在加工设备中停留过长时间。为避免产生降解，应加入热稳定剂。制品表面光滑和光泽较差，外观较粗糙。滑和光泽较差，外观较粗糙。ACSACS主要采用主要采用挤出和注塑挤出和注塑方法加工。方法加工。CPECPE含有氯元素，含有氯元素，因而又赋予了因而又赋予了ACSACS优良的阻燃性。优良的阻燃性。随

24、随CPECPE含量的增含量的增加，加，ACSACS冲击强度冲击强度增加，拉伸强度下增加，拉伸强度下降。降。第二十页，讲稿共二十三页哦七 甲基丙烯酸甲酯苯乙烯共聚物(MS)由甲基丙烯酸甲酯(MMA)与苯乙烯共聚物。MMA的引入，使得MA兼有PS的良好加工性、低吸湿性和PMMA的耐候性和优良的光学性能，具有与PMMA相似的透明性。增加了PS的韧性，力学性能优于GPPS。八 甲基丙烯酸甲酯丁二烯苯乙烯共聚物(MBS)由甲基丙烯酸甲酯，丁二烯与苯乙烯三元共聚。引入MMA使树脂的折射率下降，与橡胶相的折射率相近，提高了树脂的透明度，MBS也称为透明ABS。MBS力学性能优良，是一种韧性良好的塑料。第二十

25、一页，讲稿共二十三页哦九九 K K树脂树脂 丁二烯丁二烯-苯乙烯苯乙烯星形星形嵌段透明树脂嵌段透明树脂。K树脂中，苯乙烯与丁二烯通过化学键相连，两相界面具有很高的结合力。具有良好的力学强度、透明性，易加工。其性能与GPPS相近，但冲击性能高于GPPS。K树脂与GPPS有良好的相容性。K树脂透明性非常突出，透光率可达80-90，接近GPPS，比增韧PS高。通过控制丁二烯嵌段长度和聚丁二烯结构，使橡胶相比可见光波长小，控制K树脂透明性。K树脂热变形温度低于其他苯乙烯类树脂。K树脂易溶于甲苯、甲乙酮、乙酸乙酯、氯甲烷等。应用：包装材料，大量用于食品、水果、蔬菜、肉类的包装，也可应用于医用容器、磁带盒

26、、洗涤剂包装瓶，化妆品盒、高档服装衣架等。第二十二页，讲稿共二十三页哦思考？思考？1.比较PE、PP、PVC和PS分子结构特征及聚集态特征的异同。聚乙烯聚乙烯PEPE结构单元对称，结构规整，分子链柔顺且有一定支化。在使用温度下，PE聚集态由大量结晶相和少量无定形结构组成。聚丙烯聚丙烯PPPP结构简单，与聚乙烯相比，主链上多了重复侧甲基，因此有三种不同的立体构型（等规，间规，无规）。等规常温下是大量结晶和少量无定形结构共存。间规，无规结晶度下降，力学性能也变差。聚氯乙烯聚氯乙烯PVCPVC结构和PP类似，甲基变成了氯原子，稳定性变差，受热或辐射易分解放出HCl。PVC主链以头尾结构为主，常温下是含少量结晶结构的无定形聚合物。聚苯乙烯聚苯乙烯PSPS主链含大量刚性的苯环，有较大的空间位阻，分子链柔性较差，是一种线性无规高分子，是完全无定形的聚合物。第二十三页，讲稿共二十三页哦