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1、第5章聚苯乙烯类塑料本讲稿第一页，共五十五页优点优点具有高度透明、电绝缘性好、易着色、加工流动性好、具有高度透明、电绝缘性好、易着色、加工流动性好、刚性好、及化学腐蚀等。刚性好、及化学腐蚀等。缺点缺点性脆、冲击强度低、易出现应力开裂、耐热性差、不性脆、冲击强度低、易出现应力开裂、耐热性差、不耐沸水等。耐沸水等。改性改性克服聚苯乙烯脆性大、耐热性低的缺点。共聚、共混，克服聚苯乙烯脆性大、耐热性低的缺点。共聚、共混，如如ABS、MBS、AAS、ACS、AS树脂等。树脂等。5.1 聚苯乙烯聚苯乙烯(PS)本讲稿第二页，共五十五页一一 主要原料主要原料 化学性质非常活泼，单体在贮存、化学性质非常活泼，
2、单体在贮存、运输过程中，需要加入少量的间苯二运输过程中，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酚或叔丁基间苯二酚等阻聚剂以防止自聚自聚结构式：结构式：CH2CH 5.1.1 聚苯乙烯的制备方法聚苯乙烯的制备方法本讲稿第三页，共五十五页自由基型自由基型自由基型自由基型聚合聚合聚合聚合离子型离子型离子型离子型聚合聚合聚合聚合（包括配位离子（包括配位离子（包括配位离子（包括配位离子型）型）型）型）二二 聚苯乙烯生产工艺聚苯乙烯生产工艺聚合机理聚合机理聚合机理聚合机理 四种均可，四种均可，四种均可，四种均可，应用较多的是：应用较多的是：应用较多的是：应用较多的是：本体聚合本体聚合本体聚合
3、本体聚合 悬浮聚合悬浮聚合悬浮聚合悬浮聚合聚合方法聚合方法本讲稿第四页，共五十五页1.1.单体：单体：单体：单体：纯度纯度纯度纯度99.5%99.5%2.2.引发剂：引发剂：引发剂：引发剂：热引发热引发热引发热引发3.3.反应器：反应器：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：工艺：工艺：预聚预聚预聚预聚聚合聚合聚合聚合后处理后处理后处理后处理 先在预聚釜中使先在预聚釜中使先在预聚釜
4、中使先在预聚釜中使10%10%50%50%的苯乙烯聚合，然后在后的苯乙烯聚合，然后在后的苯乙烯聚合，然后在后的苯乙烯聚合，然后在后面的反应器中使其他单体全部聚合。面的反应器中使其他单体全部聚合。面的反应器中使其他单体全部聚合。面的反应器中使其他单体全部聚合。二二 聚苯乙烯生产工艺聚苯乙烯生产工艺苯乙烯的本体聚合苯乙烯的本体聚合苯乙烯的本体聚合苯乙烯的本体聚合本讲稿第五页，共五十五页预聚釜115120苯乙烯50%PS140聚合塔20097%98%PS改进后的苯乙烯本体聚合预聚釜温度控制在预聚釜温度控制在115115120120，物料停留时间物料停留时间4 45h5h。转化率约为。转化率约为50%
5、50%；塔式反应器中塔顶温度保持塔式反应器中塔顶温度保持140140，塔底为，塔底为200200。物料在塔。物料在塔中的停留时间为中的停留时间为3 34h4h，出口产，出口产物含聚苯乙烯物含聚苯乙烯97%97%98%98%。从该塔顶可以蒸出部分苯乙烯，从该塔顶可以蒸出部分苯乙烯，以有助于维持塔温。蒸出的苯乙烯以有助于维持塔温。蒸出的苯乙烯经冷凝，循环至预聚釜重复使用。经冷凝，循环至预聚釜重复使用。为此这个装置比早期装置大提高了为此这个装置比早期装置大提高了产率。产率。本讲稿第六页，共五十五页苯乙烯苯乙烯低温低温悬浮聚合悬浮聚合苯乙烯苯乙烯高温高温悬浮聚合悬浮聚合苯乙烯悬浮聚合苯乙烯悬浮聚合苯乙
6、烯悬浮聚合苯乙烯悬浮聚合本讲稿第七页，共五十五页单体单体/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）和过氧化叔丁基苯甲酸酯（占总引发剂的酸酯（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：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。苯乙烯苯乙烯苯乙烯苯乙烯低温低温低温低
7、温悬浮聚合悬浮聚合悬浮聚合悬浮聚合本讲稿第八页，共五十五页12345678910111213 1415161718192021向聚合釜内加入单体、水、分散剂、引发剂及内部润滑剂（石蜡）向聚合釜内加入单体、水、分散剂、引发剂及内部润滑剂（石蜡）等。升温到等。升温到90，反应，反应6h；然后再升温到；然后再升温到110和和135两个阶段两个阶段进行聚合，共约进行聚合，共约23h。釜内压力为。釜内压力为0.3MPa，聚合后降温到，聚合后降温到60，得聚苯乙烯悬浮液。，得聚苯乙烯悬浮液。然后将此悬浮液送至中和槽，用然后将此悬浮液送至中和槽，用HCl中和。后经洗涤、离心分中和。后经洗涤、离心分离，得含水
8、量为离，得含水量为2%3%的聚苯乙烯珠粒。产品常用于制备泡的聚苯乙烯珠粒。产品常用于制备泡沫塑料，也可供一般日用品的注塑、挤出。沫塑料，也可供一般日用品的注塑、挤出。本讲稿第九页，共五十五页主分散剂：主分散剂：主分散剂：主分散剂：MgCOMgCOMgCOMgCO3 3 3 3（可在釜用（可在釜用（可在釜用（可在釜用NaNaNaNa2 2 2 2COCOCOCO3 3 3 3与与与与MgSOMgSOMgSOMgSO4 4 4 4 制备）制备）制备）制备）助分散剂：助分散剂：助分散剂：助分散剂：苯乙烯苯乙烯苯乙烯苯乙烯-顺丁烯二酸酐共聚物顺丁烯二酸酐共聚物顺丁烯二酸酐共聚物顺丁烯二酸酐共聚物苯乙烯
9、苯乙烯苯乙烯苯乙烯高温高温高温高温悬浮聚合悬浮聚合悬浮聚合悬浮聚合本讲稿第十页，共五十五页高温聚合优点高温聚合优点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，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。苯乙烯苯乙烯苯乙烯苯乙烯高温高温高温高温悬浮聚合悬浮聚合悬浮聚合悬浮聚合本讲稿第十一页，共五十五页一一聚苯乙烯的结构聚苯乙烯的结构 5.1.2 聚苯乙烯的结构与性能聚苯乙
10、烯的结构与性能饱和烃类聚合物、属热塑性树脂饱和烃类聚合物、属热塑性树脂分子结构不对称，大分子链运动困难，分子结构不对称，大分子链运动困难，PS呈现呈现刚性和脆性，制品易产生内应力。刚性和脆性，制品易产生内应力。PS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PS为无定为无定型聚合物，具有很高的透明性；型聚合物，具有很高的透明性；主链上主链上氢原子活化，氢原子活化，易于被空气中的氧氧化易于被空气中的氧氧化，制，制品长期户外使用变黄变脆。品长期户外使用变黄变脆。体积较大体积较大的苯环侧的苯环侧基基本讲稿第十二页，共五十五页二二聚苯乙烯的性能聚苯乙烯的性能PS为无色透明的
11、粒料，燃烧时发浓烟并带有松节油气味，吹熄可拉长为无色透明的粒料，燃烧时发浓烟并带有松节油气味，吹熄可拉长丝；丝；制品质硬似玻璃状，落地或敲打会发出类似金属的声音；制品质硬似玻璃状，落地或敲打会发出类似金属的声音；能断不能弯，断口处呈现蚌壳色银光。能断不能弯，断口处呈现蚌壳色银光。PS的吸水率为的吸水率为0.05%，稍大于，稍大于PE，但对制品的强度和尺寸稳定性，但对制品的强度和尺寸稳定性影响不大。影响不大。一般性能一般性能一般性能一般性能本讲稿第十三页，共五十五页二二二二聚苯乙烯的性能聚苯乙烯的性能透明性好是透明性好是PS最大的特点，透光率可达最大的特点，透光率可达88%92%，同，同PC和和
12、PMMA一样属最优秀的透明塑料品种，人称三大透明塑料。一样属最优秀的透明塑料品种，人称三大透明塑料。PS的折射率为的折射率为1.591.60，但因苯环的存在，其双折射较大，但因苯环的存在，其双折射较大，不能用于高档光学仪器。不能用于高档光学仪器。光学性能光学性能光学性能光学性能光学性能光学性能本讲稿第十四页，共五十五页二二二二聚苯乙烯的性能聚苯乙烯的性能PS硬而硬而脆脆、无延伸性、拉伸至屈服点附近即断裂。、无延伸性、拉伸至屈服点附近即断裂。PS的拉伸的拉伸强度和弯曲在通用热塑性塑料中最高，其拉伸强度可达强度和弯曲在通用热塑性塑料中最高，其拉伸强度可达60MPa；但；但冲击强度很小，难以用做工程
13、塑料。冲击强度很小，难以用做工程塑料。PS的耐磨性差，耐蠕变性一般。的耐磨性差，耐蠕变性一般。PS的力学性能受温度的影响比较大。的力学性能受温度的影响比较大。力学性能力学性能力学性能力学性能本讲稿第十五页，共五十五页 5.1.3 聚苯乙烯的加工聚苯乙烯的加工 PS属无定形树脂，无明显熔点，熔融温度范围比较宽属无定形树脂，无明显熔点，熔融温度范围比较宽（120180）；且热稳定性较好，分解温度在）；且热稳定性较好，分解温度在300以上。以上。PS熔体属非牛顿流体，粘度强烈地依赖剪切速率的变化，熔体属非牛顿流体，粘度强烈地依赖剪切速率的变化，PS的流动性十分好，是一种易于加工的塑料。的流动性十分好
14、，是一种易于加工的塑料。PS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(如要如要求透明性高求透明性高)才干燥，温度为才干燥，温度为7080，时间，时间1.5h。PS加工中易产生内应力，加工中应对制品进行热处理。加工中易产生内应力，加工中应对制品进行热处理。PS成型收缩率比较低，一般仅为成型收缩率比较低，一般仅为0.4%0.7%。一一聚苯乙烯的加工性能聚苯乙烯的加工性能聚苯乙烯的加工性能聚苯乙烯的加工性能本讲稿第十六页，共五十五页二二二二聚苯乙烯的加工工艺聚苯乙烯的加工工艺聚苯乙烯的加工工艺聚苯乙烯的加工工艺PS可采用注塑、挤出、发泡、吹塑、热成
15、型等多种成型工艺，其可采用注塑、挤出、发泡、吹塑、热成型等多种成型工艺，其中前三种工艺最常用。中前三种工艺最常用。本讲稿第十七页，共五十五页注塑成型注塑成型注塑成型注塑成型注塑成型注塑成型 将将塑塑料料原原料料经经注注射射机机料料斗斗送送至至料料筒筒内内加加热热熔熔化化，通通过过推推杆杆或或螺螺杆杆向向前前推推压压至至喷喷嘴嘴，迅迅速速注注入入封封闭闭模模具具内内，冷冷却却后后即即得得塑塑料料制制品。品。原理：原理：五个步骤：五个步骤：加料、物料熔融塑化、注射充加料、物料熔融塑化、注射充模、制品保压冷却、脱模模、制品保压冷却、脱模本讲稿第十八页，共五十五页19Injection Molding
16、 Product Examples本讲稿第十九页，共五十五页挤出成型挤出成型挤出成型挤出成型挤出成型挤出成型 将将原原料料在在料料筒筒中中加加热热至至粘粘流流状状态态，同同时时通通过过螺螺杆杆向向前前推推压压至至机机头头，使使之之通通过过具具有有一一定定形形状状的的口口模模而而成成为为截截面面与与口口模模形形状状相相仿仿的的连连续续体体，然然后后通通过过冷冷却却，使使其其具具有有一一定定几几何何形形状状和和尺寸的塑料制品。尺寸的塑料制品。可可生生产产管管材材、棒棒材材、板板材材、薄薄膜膜、单单丝丝、电电线线、电电缆缆、异型材，以及中空制品等截面形状单一的制品等。异型材，以及中空制品等截面形状单
17、一的制品等。塑化塑化成型成型定型定型本讲稿第二十页，共五十五页挤出成型挤出成型挤出成型挤出成型本讲稿第二十一页，共五十五页22Extrusion Product Examples本讲稿第二十二页，共五十五页231951年，原联邦德国发明了可发性年，原联邦德国发明了可发性PS制造工艺；制造工艺；工艺条件简单：不需笨重模具、不需高温高压条件工艺条件简单：不需笨重模具、不需高温高压条件（铝质模具、低压蒸汽或沸水条件）；（铝质模具、低压蒸汽或沸水条件）；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：冷藏、建筑、精密仪器、电子等工业的绝热、用途广泛：冷藏、建筑、精密仪器、
18、电子等工业的绝热、隔音、防震、防潮等包装材料。隔音、防震、防潮等包装材料。发泡成型发泡成型发泡成型发泡成型发泡成型发泡成型本讲稿第二十三页，共五十五页24可发性可发性PS的发泡原理的发泡原理PS：珠状、悬浮法制备；：珠状、悬浮法制备；发泡剂：气体或液体，易挥发且对发泡剂：气体或液体，易挥发且对PS有溶胀作用，石油醚、异戊有溶胀作用，石油醚、异戊烷、戊烷、丁烷、氯化烃类、氟里昂等；烷、戊烷、丁烷、氯化烃类、氟里昂等；首先在加压及首先在加压及PS溶胀条件下使发泡剂溶解在溶胀条件下使发泡剂溶解在PS内；内；预发泡：将可发性颗粒在水蒸汽、热水或热空气中加热进行预发预发泡：将可发性颗粒在水蒸汽、热水或热
19、空气中加热进行预发泡，此时发泡剂气化，泡，此时发泡剂气化，PS软化，珠粒膨胀；软化，珠粒膨胀；冷却熟化，发泡剂在颗粒内部冷凝，重新溶解在冷却熟化，发泡剂在颗粒内部冷凝，重新溶解在PS内，形成一定真内，形成一定真空度，空气透进微孔，内外压差平衡；空度，空气透进微孔，内外压差平衡；再次发泡，在蒸汽中颗粒再次膨胀并填满颗粒之间的间隙而再次发泡，在蒸汽中颗粒再次膨胀并填满颗粒之间的间隙而形成一体。形成一体。本讲稿第二十四页，共五十五页25可发性可发性PS珠粒的制备方法珠粒的制备方法方法一：在方法一：在PS聚合过程中加入低沸点碳氢化合物作为发聚合过程中加入低沸点碳氢化合物作为发泡剂；泡剂；方法二：将悬浮
20、聚合的粒状方法二：将悬浮聚合的粒状PS在加热和加压条件下浸在加热和加压条件下浸透发泡剂；透发泡剂；方法三：将方法三：将PS挤出造粒或挤出切片，然后浸透发泡剂。挤出造粒或挤出切片，然后浸透发泡剂。本讲稿第二十五页，共五十五页26国内常用制备方法：国内常用制备方法：国内常用制备方法：国内常用制备方法：将悬浮法将悬浮法PS，石油醚、水、十二烷基苯磺酸钠按一定配方放入，石油醚、水、十二烷基苯磺酸钠按一定配方放入反应釜，反应釜，在在8595 ，0.40.5MPa条件下，搅拌渗透条件下，搅拌渗透6h，冷却至冷却至3538 ，经冷水洗涤、甩干，经冷水洗涤、甩干，在低于在低于15 慢慢挥发慢慢挥发35d，然后
21、在然后在2535 热空气风干后包装出售。热空气风干后包装出售。本讲稿第二十六页，共五十五页27可发性可发性PS珠粒的成型工艺珠粒的成型工艺预发泡：预发泡：加热介质用红外线、高频发生器、热空气、热水或蒸加热介质用红外线、高频发生器、热空气、热水或蒸汽等，其中热水应用较广；温度汽等，其中热水应用较广；温度90105 ；时间；时间1015min熟化：熟化：2530 放置放置1232h或在或在3238 放置放置824h。颗粒越。颗粒越干，吸收空气速率越快，熟化越快。温度越高空气渗透进微干，吸收空气速率越快，熟化越快。温度越高空气渗透进微孔速率越快，但发泡剂逃逸速率也越快，熟化超过孔速率越快，但发泡剂逃
22、逸速率也越快，熟化超过5d，可能，可能由于发泡剂损失过多而导致不能成型失效。由于发泡剂损失过多而导致不能成型失效。本讲稿第二十七页，共五十五页28p条件：条件：110120 加热加热1030minp在蒸汽中颗粒再次膨胀并填满颗粒之间的间隙而形成一体。在蒸汽中颗粒再次膨胀并填满颗粒之间的间隙而形成一体。p加热方式：热空气、热水、加热方式：热空气、热水、蒸汽（最好，水蒸汽能助长蒸汽（最好，水蒸汽能助长发泡能力）发泡能力）；p启模前应适当冷却，以防启模前应适当冷却，以防PS泡沫进一步发泡，导致变形；泡沫进一步发泡，导致变形；p再次熟化：再次熟化：25d成型：成型：本讲稿第二十八页，共五十五页 5.1
23、.3 聚苯乙烯的应用聚苯乙烯的应用电器制品：电器制品：电器制品：电器制品：电视机、录音机及各种电器的配件、壳体及高频电电视机、录音机及各种电器的配件、壳体及高频电电视机、录音机及各种电器的配件、壳体及高频电电视机、录音机及各种电器的配件、壳体及高频电 容器等。容器等。容器等。容器等。透明制品：透明制品：透明制品：透明制品：光学仪器、透明模型、灯罩、仪器罩壳及包装容器光学仪器、透明模型、灯罩、仪器罩壳及包装容器光学仪器、透明模型、灯罩、仪器罩壳及包装容器光学仪器、透明模型、灯罩、仪器罩壳及包装容器 等。儿童玩具、装饰板、磁带盒、家具把手、梳子等。儿童玩具、装饰板、磁带盒、家具把手、梳子等。儿童玩
24、具、装饰板、磁带盒、家具把手、梳子等。儿童玩具、装饰板、磁带盒、家具把手、梳子 、牙刷把、笔杆及文具等。、牙刷把、笔杆及文具等。、牙刷把、笔杆及文具等。、牙刷把、笔杆及文具等。包装材料：包装材料：包装材料：包装材料：泡沫塑料，多用于电器、精密仪表、工艺品、玻泡沫塑料，多用于电器、精密仪表、工艺品、玻泡沫塑料，多用于电器、精密仪表、工艺品、玻泡沫塑料，多用于电器、精密仪表、工艺品、玻 璃制品及陶瓷制品等包装；隔热材料等。璃制品及陶瓷制品等包装；隔热材料等。璃制品及陶瓷制品等包装；隔热材料等。璃制品及陶瓷制品等包装；隔热材料等。本讲稿第二十九页，共五十五页带有可离子化基团的三维网状结构，一般为直径
25、带有可离子化基团的三维网状结构，一般为直径为为0.31.0 mm的小圆球的小圆球；树脂由三部分组成：树脂由三部分组成：三维空间结构的网络骨架；三维空间结构的网络骨架；骨架上连接的可离子化的功能基团；骨架上连接的可离子化的功能基团；功能基团上吸附的可交换的离子功能基团上吸附的可交换的离子。离子交换树脂离子交换树脂是指具有离子交换基团的高分子化合物，它具有一是指具有离子交换基团的高分子化合物，它具有一般聚合物所没有的新功能般聚合物所没有的新功能离子交换功能。离子交换功能。结构：结构：结构：结构：离子交换树脂：离子交换树脂：离子交换树脂：离子交换树脂：本讲稿第三十页，共五十五页阳离子交换树脂：阳离子
26、交换树脂：强酸型：强酸型：R-SO3H 中酸型：中酸型：R-PO(OH)2 弱酸型：弱酸型：R-COOH 习惯上，一般将中酸型和弱酸型统称为弱酸型；习惯上，一般将中酸型和弱酸型统称为弱酸型；阴离子交换树脂：阴离子交换树脂：强碱型：强碱型：R3-NCl 弱碱型：弱碱型：R-NH2、R-NRH 和和 R-NR分类：分类：分类：分类：本讲稿第三十一页，共五十五页 主要功能：主要功能：主要功能：主要功能：离子交换离子交换 （1 1）中和反应：）中和反应：（3 3）中性盐反应：）中性盐反应：（2 2）复分解反应：）复分解反应：可逆反应可逆反应再生再生特性特性本讲稿第三十二页，共五十五页 吸附功能吸附功能
27、吸附功能吸附功能无论是凝胶型或大孔型离子交换树脂，均具有很大的比表无论是凝胶型或大孔型离子交换树脂，均具有很大的比表面积面积表面具有吸附能力；表面具有吸附能力；吸附量的大小和吸附的选择性，主要决定于表面的极性和被吸吸附量的大小和吸附的选择性，主要决定于表面的极性和被吸附物质的极性。附物质的极性。脱水功能脱水功能脱水功能脱水功能强酸型阳离子交换树脂中的强酸型阳离子交换树脂中的SOSO3 3H H基团是强极性基团，相当于浓基团是强极性基团，相当于浓硫酸，有很强的吸水性；硫酸，有很强的吸水性；干燥的强酸型阳离子交换树脂可用作有机溶剂的脱水剂干燥的强酸型阳离子交换树脂可用作有机溶剂的脱水剂。催化功能催
28、化功能催化功能催化功能本讲稿第三十三页，共五十五页离子交换树脂的应用离子交换树脂的应用离子交换树脂的应用离子交换树脂的应用 水处理水处理水处理水处理水质的软化、水的脱盐和高纯水的制备等，水质的软化、水的脱盐和高纯水的制备等，如去离子水的制备如去离子水的制备 冶金工业应用冶金工业应用冶金工业应用冶金工业应用通过离子交换完成金属的分离、提纯和回收通过离子交换完成金属的分离、提纯和回收 原子能工业原子能工业原子能工业原子能工业离子交换树脂在原子能工业上的应用包括核燃料的分离、提纯、精制、离子交换树脂在原子能工业上的应用包括核燃料的分离、提纯、精制、回收回收普遍用于多种无机、有机化合物的分离、提纯，浓
29、缩和回收等，还可用作化学普遍用于多种无机、有机化合物的分离、提纯，浓缩和回收等，还可用作化学反应催化剂，反应催化剂，化学（化学合成、医药、制酒等）工业化学（化学合成、医药、制酒等）工业化学（化学合成、医药、制酒等）工业化学（化学合成、医药、制酒等）工业本讲稿第三十四页，共五十五页（一）网状结构高分子骨架（一）网状结构高分子骨架苯乙烯苯乙烯-二乙烯苯共聚体的合成二乙烯苯共聚体的合成以苯乙烯为单体，二乙烯苯（占单体总量的以苯乙烯为单体，二乙烯苯（占单体总量的2%2%7%7%）为共聚单体，）为共聚单体，采用低温悬浮聚合法制得网状结构的不溶不熔的苯乙烯采用低温悬浮聚合法制得网状结构的不溶不熔的苯乙烯-
30、二乙烯苯二乙烯苯共聚物珠状球粒，选取直径为共聚物珠状球粒，选取直径为1.01.01.2mm1.2mm的球粒用于制造离子交换的球粒用于制造离子交换树脂。树脂。CHCH2CHCH2CHCH2CHCH2CHCH2CHCH2CHCH2引发剂引发剂苯乙烯苯乙烯二乙烯基苯二乙烯基苯苯乙烯苯乙烯-二乙烯苯共聚物二乙烯苯共聚物本讲稿第三十五页，共五十五页（二）聚苯乙烯磺酸型阳离子交换树脂（二）聚苯乙烯磺酸型阳离子交换树脂将含水量小于将含水量小于0.4%0.4%的筛选后的苯乙烯的筛选后的苯乙烯-二乙烯苯共聚物珠粒加入搪瓷二乙烯苯共聚物珠粒加入搪瓷釜中，以二氯乙烷为膨胀剂，用釜中，以二氯乙烷为膨胀剂，用98%98
31、%的硫酸，在的硫酸，在8080120120进行磺化进行磺化反应约反应约7h7h后，缓慢加水稀释，并分离出稀酸，用水洗至后，缓慢加水稀释，并分离出稀酸，用水洗至pH=5pH=5，然后，然后加食盐转化，最后加碱转化，使树脂由磺酸型转变成磺酸钠型，再加食盐转化，最后加碱转化，使树脂由磺酸型转变成磺酸钠型，再水洗磺酸钠，再水洗至中性，过滤，即为最终产品。其结构如下：水洗磺酸钠，再水洗至中性，过滤，即为最终产品。其结构如下：CHCH2CHCH2CHCH2CHCH2SO3NaSO3Na本讲稿第三十六页，共五十五页CHCH2CHCH2CHCH2CHCH2CHCH2CHCH2CHCH2CHCH2CHCH2CH
32、CH2CHCH2CHCH2 CH3CH2ClZnCl2氯甲基化CH2ClCH2ClCl(CH3)3NCH2Cl(CH3)3NCH2N(CH3)3胺化（三）聚（三）聚苯乙烯阴苯乙烯阴离子交换离子交换树脂树脂本讲稿第三十七页，共五十五页 5.2 改性聚苯乙烯改性聚苯乙烯(PS)PS的缺点：的缺点：韧性差、韧性差、不耐热性、易氧化降不耐热性、易氧化降解、不耐溶剂解、不耐溶剂PSPS为用途广泛的通用塑料，其电绝缘性、化学稳定性、光学性能、为用途广泛的通用塑料，其电绝缘性、化学稳定性、光学性能、加工性能十分优异，世界年产量超过加工性能十分优异，世界年产量超过600600万吨，但大部分是共聚物，万吨，但大
33、部分是共聚物，不仅用作塑料，还可用作合成橡胶。不仅用作塑料，还可用作合成橡胶。本讲稿第三十八页，共五十五页 5.2 改性聚苯乙烯改性聚苯乙烯(PS)一一高抗冲聚苯乙烯（高抗冲聚苯乙烯（高抗冲聚苯乙烯（高抗冲聚苯乙烯（HIPSHIPS）二二二二苯乙烯苯乙烯-丙烯腈共聚物（丙烯腈共聚物（SAN）三三苯乙烯苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物甲基丙烯酸甲酯共聚物四四四四 ABS ABS 树脂树脂本讲稿第三十九页，共五十五页40一一一一高抗冲聚苯乙烯（高抗冲聚苯乙烯（高抗冲聚苯乙烯（高抗冲聚苯乙烯（HIPS）组组组组组组 分分分分分分机械共混机械共混机械共混机械共混将橡胶相与将橡胶相与PS相混合（配比：相混合
34、（配比：1520:8085），在辊压机、挤出机中共混。缺陷：混），在辊压机、挤出机中共混。缺陷：混合不均匀，改性效果不佳。合不均匀，改性效果不佳。接枝共聚接枝共聚接枝共聚接枝共聚顺丁、丁苯橡胶溶在顺丁、丁苯橡胶溶在St单体中进行本体或悬单体中进行本体或悬浮聚合，相容性好，韧性大为提高。浮聚合，相容性好，韧性大为提高。制备方法制备方法制备方法制备方法制备方法制备方法PS和橡胶（和橡胶（PB、SBR）：橡胶增韧塑料）：橡胶增韧塑料本讲稿第四十页，共五十五页4141本讲稿第四十一页，共五十五页结构与性能结构与性能结构与性能结构与性能 结构特点：结构特点：结构特点：结构特点：以苯乙烯为主（以苯乙烯为主
35、（90-95%），主链为），主链为PB或或PB-b-PS嵌段共聚物，侧链为嵌段共聚物，侧链为PS 增韧效果好：增韧效果好：原因是与原因是与PS具有最适宜的相容性具有最适宜的相容性 影响增韧效果的其他因素影响增韧效果的其他因素 橡胶用量（橡胶用量（5-10%）橡胶粒径大小（橡胶粒径大小（1-10um）橡胶应具有适当的凝胶含量（橡胶应具有适当的凝胶含量（5-20%）和溶胀指数（）和溶胀指数（10-20%）本讲稿第四十二页，共五十五页43HIPS具备了优良的冲击性能，还具有具备了优良的冲击性能，还具有PS的大多数优点，尺寸的大多数优点，尺寸稳定性好、刚性好、易于加工、光泽度好等。稳定性好、刚性好、易
36、于加工、光泽度好等。适于制造各种电器零件、设备罩壳、冰箱内衬及一次适于制造各种电器零件、设备罩壳、冰箱内衬及一次性用具。性用具。本讲稿第四十三页，共五十五页 连续本体聚合，连续本体聚合，BPO或或AIBN为引发剂，为引发剂，AN%在在30%时，时，综合性能较好。综合性能较好。悬浮和乳液聚合应用较少悬浮和乳液聚合应用较少 无规共聚物无规共聚物二二苯乙烯苯乙烯-丙烯腈共聚物（丙烯腈共聚物（SAN）制备方法制备方法制备方法制备方法本讲稿第四十四页，共五十五页 具有良好的耐油脂行和耐烃类溶剂性和耐化学试剂的能力。具有良好的耐油脂行和耐烃类溶剂性和耐化学试剂的能力。软化点提高，改善了耐热性。（维卡软化点
37、提高软化点提高，改善了耐热性。（维卡软化点提高25-40）刚性增加，力学性能提高，收缩率减小刚性增加，力学性能提高，收缩率减小 流动性降低，加工性能稍差流动性降低，加工性能稍差 吸湿性增大，电性能降低吸湿性增大，电性能降低分子链上引入了强极性的基团分子链上引入了强极性的基团-CN，使共聚物与，使共聚物与PS相比，性能相比，性能有如下改变：有如下改变：结构与性能结构与性能结构与性能结构与性能本讲稿第四十五页，共五十五页丙烯腈丙烯腈-丁二烯丁二烯-苯乙烯苯乙烯的的三元共聚物三元共聚物四四 ABS ABS 树脂树脂具有很优异的综合物理力学性能、良好的耐化学性、易于具有很优异的综合物理力学性能、良好的
38、耐化学性、易于加工且价格便宜，用途极广的工程级塑料。加工且价格便宜，用途极广的工程级塑料。ABS树脂树脂本讲稿第四十六页，共五十五页合成方法合成方法机械共混机械共混机械共混机械共混将丁腈橡胶将丁腈橡胶35份相与份相与AS树脂树脂65份，加上助份，加上助剂，在辊压机混炼：剂，在辊压机混炼：AS在在149205 先塑化，再加入丁腈先塑化，再加入丁腈胶混炼胶混炼20min即可即可。乳液共混乳液共混乳液共混乳液共混将丁腈乳液和将丁腈乳液和AS乳液按比例混匀，加入助乳液按比例混匀，加入助剂后破乳、洗涤、干燥、混炼即可。剂后破乳、洗涤、干燥、混炼即可。共混法共混法共混法共混法共混法改性效果不佳，实际很少用
39、。共混法改性效果不佳，实际很少用。本讲稿第四十七页，共五十五页合成方法合成方法合成方法合成方法乳液接枝共聚乳液接枝共聚乳液接枝共聚乳液接枝共聚先制备先制备PB乳胶（过氧化异丙苯做引发剂，乳胶（过氧化异丙苯做引发剂，油酸钠做乳化剂）；将油酸钠做乳化剂）；将PB乳胶乳胶30份（固体含量）、份（固体含量）、St50份、份、AN 20份加入反应釜（内含水份加入反应釜（内含水300份），过硫酸钾为引发剂，份），过硫酸钾为引发剂，油酸钠为乳化剂，油酸钠为乳化剂，6575反应即得反应即得ABS乳胶。乳胶。NaCl破乳，破乳，分离、干燥、挤出造粒。分离、干燥、挤出造粒。本体悬浮接枝共聚本体悬浮接枝共聚本体悬浮
40、接枝共聚本体悬浮接枝共聚先将先将PB橡胶和橡胶和St、AN进行本体聚进行本体聚合，转化率达到合，转化率达到2535%；将产物倾入水中进行悬浮聚合；将产物倾入水中进行悬浮聚合；将产物脱水、洗涤、干燥、挤出造粒。将产物脱水、洗涤、干燥、挤出造粒。接枝共聚接枝共聚接枝共聚接枝共聚本讲稿第四十八页，共五十五页ABS塑料的塑料的结构结构组分：组分：丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三元共聚物（丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三元共聚物（acrylonitrile-butadiene-styrene)组成组成：A：2040%；B：1030%；S：3060%结构结构两相的三元共聚物两相的三元共聚物：一个是苯乙烯一个是苯乙烯-丙烯
41、腈的连续丙烯腈的连续相，另一个是聚丁二烯橡胶分散相。相，另一个是聚丁二烯橡胶分散相。本讲稿第四十九页，共五十五页ABSABSABSABS大分子主链由三种结构单元重复连接而成，不同的结构单元大分子主链由三种结构单元重复连接而成，不同的结构单元大分子主链由三种结构单元重复连接而成，不同的结构单元大分子主链由三种结构单元重复连接而成，不同的结构单元赋予其不同的性能。赋予其不同的性能。赋予其不同的性能。赋予其不同的性能。丙烯腈：丙烯腈：丙烯腈：丙烯腈：耐化学腐蚀剂性好、表面硬度高；耐化学腐蚀剂性好、表面硬度高；耐化学腐蚀剂性好、表面硬度高；耐化学腐蚀剂性好、表面硬度高；丁二烯：丁二烯：丁二烯：丁二烯：
42、韧性好；韧性好；韧性好；韧性好；苯乙烯：苯乙烯：苯乙烯：苯乙烯：透明性好、着色性、电绝缘性及加工性。透明性好、着色性、电绝缘性及加工性。透明性好、着色性、电绝缘性及加工性。透明性好、着色性、电绝缘性及加工性。三种单体结合：三种单体结合：三种单体结合：三种单体结合：形成了坚韧、硬质、刚性的形成了坚韧、硬质、刚性的形成了坚韧、硬质、刚性的形成了坚韧、硬质、刚性的ABSABSABSABS树脂。树脂。树脂。树脂。ABS塑料的塑料的结构结构ABSABS产品设计灵活性大、具有超强的易加工性，外观特性，低蠕产品设计灵活性大、具有超强的易加工性，外观特性，低蠕产品设计灵活性大、具有超强的易加工性，外观特性，低
43、蠕产品设计灵活性大、具有超强的易加工性，外观特性，低蠕变性和优异的尺寸稳定性以及很高的抗冲击强度。变性和优异的尺寸稳定性以及很高的抗冲击强度。变性和优异的尺寸稳定性以及很高的抗冲击强度。变性和优异的尺寸稳定性以及很高的抗冲击强度。本讲稿第五十页，共五十五页一般性能一般性能一般性能一般性能 不透明呈象牙色的粒料，可制成五颜六色。不透明呈象牙色的粒料，可制成五颜六色。不透明呈象牙色的粒料，可制成五颜六色。不透明呈象牙色的粒料，可制成五颜六色。力学性能力学性能力学性能力学性能 冲击强度，耐磨性优良，尺寸稳定性好，冲击强度，耐磨性优良，尺寸稳定性好，冲击强度，耐磨性优良，尺寸稳定性好，冲击强度，耐磨性
44、优良，尺寸稳定性好，热学性能热学性能热学性能热学性能 可在可在可在可在-40100-40100的温度范围内使用。的温度范围内使用。的温度范围内使用。的温度范围内使用。电学性能电学性能电学性能电学性能 电绝缘性较好，几乎不受温度、湿度和频率的电绝缘性较好，几乎不受温度、湿度和频率的电绝缘性较好，几乎不受温度、湿度和频率的电绝缘性较好，几乎不受温度、湿度和频率的 影响影响影响影响环境性能环境性能环境性能环境性能 耐候性差。耐候性差。耐候性差。耐候性差。加工性能加工性能加工性能加工性能 加工性能优良的热塑性塑料，可用通用的加工加工性能优良的热塑性塑料，可用通用的加工加工性能优良的热塑性塑料，可用通用
45、的加工加工性能优良的热塑性塑料，可用通用的加工 方法加工。方法加工。方法加工。方法加工。ABS塑料的塑料的性能性能本讲稿第五十一页，共五十五页52 ABS的熔体流动性比的熔体流动性比PVC和和PC好，但比好，但比PE、PA及及PS差，与差，与POM和和HIPS类似；类似；ABS的流动特性属非牛顿流体对剪切速率敏感。的流动特性属非牛顿流体对剪切速率敏感。ABS的热稳定性好，不易出现降解现象。的热稳定性好，不易出现降解现象。ABS的吸水率较高，加的吸水率较高，加工前应进行干燥处理。工前应进行干燥处理。ABS制品在加工中易产生内应力，内应力的大小可通过浸入冰制品在加工中易产生内应力，内应力的大小可通
46、过浸入冰乙酸中检验；如应力太大和制品对应力开裂绝对禁止，应进行退乙酸中检验；如应力太大和制品对应力开裂绝对禁止，应进行退火处理，具体条件为放于火处理，具体条件为放于7080的热风循环干燥箱内的热风循环干燥箱内24h，再冷，再冷却至室温即可。却至室温即可。ABS塑料的加工塑料的加工性能性能ABS同同PS一样是一种加工性能优良的热塑性塑料，可用通一样是一种加工性能优良的热塑性塑料，可用通用的加工方法加工。用的加工方法加工。本讲稿第五十二页，共五十五页壳体材料：壳体材料：壳体材料：壳体材料：广泛用于制造电话机、移动电话、传呼机、电广泛用于制造电话机、移动电话、传呼机、电广泛用于制造电话机、移动电话、
47、传呼机、电广泛用于制造电话机、移动电话、传呼机、电 视机、洗衣机、录音机、收音机、复印机、传视机、洗衣机、录音机、收音机、复印机、传视机、洗衣机、录音机、收音机、复印机、传视机、洗衣机、录音机、收音机、复印机、传 真机、玩具及厨房用品等的壳体。真机、玩具及厨房用品等的壳体。真机、玩具及厨房用品等的壳体。真机、玩具及厨房用品等的壳体。机械配件：机械配件：机械配件：机械配件：可用于制造齿轮、泵叶轮、轴承、把手、管材可用于制造齿轮、泵叶轮、轴承、把手、管材可用于制造齿轮、泵叶轮、轴承、把手、管材可用于制造齿轮、泵叶轮、轴承、把手、管材 、管件、蓄电池槽及电动工具壳等。、管件、蓄电池槽及电动工具壳等。
48、、管件、蓄电池槽及电动工具壳等。、管件、蓄电池槽及电动工具壳等。汽车配件：汽车配件：汽车配件：汽车配件：具体品种有方向盘、仪表盘、风扇叶片、挡泥具体品种有方向盘、仪表盘、风扇叶片、挡泥具体品种有方向盘、仪表盘、风扇叶片、挡泥具体品种有方向盘、仪表盘、风扇叶片、挡泥 板、手柄及扶手等。板、手柄及扶手等。板、手柄及扶手等。板、手柄及扶手等。其他制品：其他制品：其他制品：其他制品：化工各类防腐蚀管材、镀金制品、文具如笔杆化工各类防腐蚀管材、镀金制品、文具如笔杆化工各类防腐蚀管材、镀金制品、文具如笔杆化工各类防腐蚀管材、镀金制品、文具如笔杆 等，保温、防震用泡沫塑料，仿木制品等。等，保温、防震用泡沫塑
49、料，仿木制品等。等，保温、防震用泡沫塑料，仿木制品等。等，保温、防震用泡沫塑料，仿木制品等。ABS塑料的塑料的用途用途本讲稿第五十三页，共五十五页ABS塑料的塑料的品级品级 通用型：通用型：依靠调节依靠调节A、B、S的组成调节性能的组成调节性能 高耐热型：高耐热型：将将ABS中中S全部或部分的换做全部或部分的换做-甲基苯乙烯，甲基苯乙烯，耐热性明显提高耐热性明显提高 电镀型：电镀型：使丁二烯的含量控制在使丁二烯的含量控制在18-23%，采用接枝共，采用接枝共聚工艺。易于表面处理，易于与金属牢固结合聚工艺。易于表面处理，易于与金属牢固结合 透明型：透明型：将将MMA与与AN、B、S四元共聚，透明性可达四元共聚，透明性可达到到72%，或者用，或者用MMA代替代替AN，透明性可达，透明性可达90%。阻燃阻燃ABS：添加卤素阻燃剂添加卤素阻燃剂本讲稿第五十四页，共五十五页55本讲稿第五十五页，共五十五页