PS

结构简式:

 

密度:1.05 g/cm3

电导率:(σ) 10-16 S/m

导热系数:0.08w/m.k

杨氏模量:(E) 3000-3600 MPa

拉伸强度:(σt) 46–60 MPa

伸长长度:3–4%

夏比冲击试验:2–5 kJ/m2

玻璃转化温度:80-100℃

热膨胀系数:(α) 8×10-5/K

聚苯乙烯

聚苯乙烯

热容:(c) 1.3 kJ/(kg·K)

吸水率:(ASTM) 0.03–0.1

降解:280℃

聚苯乙烯玻璃化温度80~105℃,非晶态密度1.04~1.06克/立方厘米,晶体密度1.11~1.12克/立方厘米,熔融温度240℃,电阻率为1020~1022欧·厘米。导热系数30℃时0.116瓦/(米·开)。通常的聚苯乙烯为非晶态无规聚合物,具有优良的绝热、绝缘和透明性,长期使用温度0~70℃,但脆,低温易开裂。此外还有全同和间同以及无规立构聚苯乙烯。全同聚合物有高度结晶性,间同聚合物有部分结晶性。
 

分类 

聚苯乙烯(PS)包括普通聚苯乙烯,发泡聚苯乙烯(EPS),高抗冲聚苯乙烯(HIPS)及间规聚苯乙烯(SPS)。普通聚苯乙烯树脂为无毒,无臭,无色的透明

食品包装中的聚苯乙烯

食品包装中的聚苯乙烯

颗粒,似玻璃状脆性材料,其制品具有极高的透明度,透光率可达90%以上,电绝缘性能好,易着色,加工流动性好,刚性好及耐化学腐蚀性好等。普通聚苯乙烯的不足之处在于性脆,冲击强度低,易出现应力开裂,耐热性差及不耐沸水等。
 

属性 

普通聚苯乙烯树脂属无定形高分子聚合物,聚苯乙烯大分子链的侧基为苯环,大体积侧基为苯环的无规排列决定了聚苯乙烯的物理化学性质,如透明度高.刚度大.玻璃化温度高,性脆等。可发性聚苯乙烯为在普通聚苯乙烯中浸渍低沸点的物理发泡剂制成,加工过程中受热发泡,专用于制作泡沫塑料产品。高抗冲聚苯乙烯为苯乙烯和丁二烯的共聚物,丁二烯为分散相,提高了材料的冲击强度,但产品不透明。间规聚苯乙烯为间同结构,采用茂金属催化剂生产,发展的聚苯乙烯新品种,性能好,属于工程塑料。
 

特点 

PS一般为头尾结构,主链为饱和碳链,侧基为共轭苯环,使分子结构不规整,增聚苯乙烯材料性能

聚苯乙烯材料性能

大了分子的刚性,使PS成为非结晶性的线型聚合物。由于苯环存在,PS具有较高的Tg(80~105℃),所以在室温下是透明而坚硬的,由于分子链的刚性,易引起应力开裂。

聚苯乙烯无色透明,能自由着色,相对密度也仅次于PP、PE,具有优异的电性能,特别是高频特性好,次于F-4、PPO。另外,在光稳定性方面仅次于甲基丙烯酸树脂,但抗放射线能力是所有塑料中最强的。聚苯乙烯最重要的特点是熔融时的热稳定性和流动性非常好,所以易成型加工,特别是注射成型容易,适合大量生产。成型收缩率小,成型品尺寸稳定性也好。

力学性能

聚苯乙烯分子及其聚集态结构决定其为刚硬的脆性材料,在应力作用下表现为脆性断裂。

热性能

聚苯乙烯的特性温度为:脆化温度-30℃左右、玻璃化温度80~105℃、熔融温度为140~180℃、分解温度300℃以上。由于聚苯乙烯的力学性能随温度的升高明显下降、耐热性较差,因而连续使用温度为60℃左右,最高不宜超过80℃。导热率低,为0.04~0.15W/(m·K),几乎不受温度而变化,因而具有良好的隔热性。

电性能

聚苯乙烯具有良好的电性能,体积电阻率和表面电阻率分别高达10^16~10^18Ω·cm和10^15~10^18Ω。介电损耗角正切值极低,并且不受频率和环境温度、湿度变化的影响,是优异电绝缘材料。

光学性能

聚苯乙烯具有优良的光学性能,透光率达88%~92%、折射率为1.59~1.60,可以透过所有波长的可见光,透明性材料在塑料中仅次于有机玻璃等丙烯酸类聚合物。但因聚苯乙稀耐候性较差,长期使用或存放时受阳光、灰尘作用,会出现浑浊、发黄等现象,因而用聚苯乙烯制作光学部件等高透明制品时需考虑加入适当品种和用量的防老剂。

化学性能

耐腐蚀较好,耐溶剂性、耐氧化较差。

聚苯乙烯耐各种碱、盐及水溶液,对低级醇类和某些酸类(如硫酸、磷酸、硼酸、质量分数为10%~30%的盐酸、质量分数为1%~25%的醋酸、质量分数为1%~90%的甲酸)也是稳定的,但是浓硝酸和其他氧化剂能使之破坏。

聚苯乙烯能溶于许多与其溶度参数相近的溶剂中,如四氯乙烷、苯乙烯、异丙烷、苯、氯仿、二甲苯、甲苯、四氯化碳、甲乙酮、酯类等,不溶于矿物油、脂芳烃、乙醚、丙酮、苯酚等,但能被它们溶胀。许多非溶剂物质,如高级醇类和油类,可使聚苯乙烯产生应力开裂或溶胀。

聚苯乙烯在热、氧及大气条件下易发生老化现象,造成大分子链的断裂和显色,当体系中含有微量单体、硫化物等杂质时更易老化,因此,聚苯乙烯制品在长期使用中会变黄发脆。
 

生产应用

可发性加工

第一步为预发泡或简单发泡,设定最终产品的密度。在此过程中含有发泡剂的聚合物颗粒在加热条件下软化,发泡剂挥发。其结果是每个珠粒内产生膨胀,形成许多泡孔。泡孔的数量(最终密度)由加热温度和受热时间来控制。这个过程中,珠粒必须保持分散和自由流动状态。

工业化生产时,发泡过程是将可发性 PS直接置于蒸汽中进行的,一般通过珠粒和蒸汽在搅拌釜中的连续混合完成反应,反应设备(象预发泡机)是以保持外界压力常压敞口的,并使已发泡的珠粒从顶端溢出。有的生产厂为了保证停留时间更均衡或是当某些可发性DPS需要比较高的温度时采用间歇釜。发泡以后珠粒要经熟化处理,使空气逐步掺入到泡孔中。

第二步。首先,将熟化的预发泡珠粒放入具有特定型腔的模具中。对于小型的和复杂结构的产品,成型时要采用文氏管作用设备(如灌料枪).借助空气流将珠粒吹至模腔中。大型的产品可依自身重力充满模腔。将充满粒料的模腔密闭并加热,珠粒受热软化,使泡孔膨胀。珠粒发泡膨胀至填满相互间的空隙,并粘结成均匀的泡沫体。此时这个泡沫体仍然是柔软的并承受泡孔内热气体的压力。从模具中取出制品之前,须使气体渗出泡孔和降低温度使制品形状稳定,这一般是采用向模具内壁喷水的方法。

由于成型模具是双层壁的,因此发泡PS的成型被称为“蒸气室成型”。模具内壁尺寸即为实际制品的尺寸,模具内壁上有气孔.以使蒸汽透过泡沫体并使热气扩散出去。双层壁之间的空间形成蒸汽室,其中通入用于加热珠粒的蒸汽。对于多数制品,发泡PS的成型压力低于276kPa。模具为铝制并按制品要求铸成一定形状。发泡PS的成型由于成型压力低、成型设备成本低,因此是一种经济的生产方法。
 

应用

聚苯乙烯的经常被用来制作泡沫塑料制品。聚苯乙烯还可以和其他橡胶类型高分子材料共聚生成各种不同力学性能的产品。日常生活中常见的应用有各种一次性塑料餐具,透明CD盒等等。发泡聚苯乙烯(保丽龙)于建筑材料使用上,自2003年广泛使用于中空楼板隔音隔热材。

耐冲击性聚苯乙烯(HIPS)

耐冲击性聚苯乙烯是通过在聚苯乙烯中添加聚丁基橡胶颗粒的办法生产的一种抗冲击的聚苯乙烯产品。这种聚苯乙烯产品会添加微米级橡胶颗粒并通过枝接的办法把聚苯乙烯和橡胶颗粒连接在一起。当受到冲击时,裂纹扩展的尖端应力会被相对柔软的橡胶颗粒释放掉。因此裂纹的扩展受到阻碍,抗冲击性得到了提高。

苯乙烯丙烯腈(SAN)

SAN是Styrene Acrylonitrile的缩写。苯乙烯丙烯腈是苯乙烯丙烯腈的共聚物,是一种无色透明,具有较高的机械强度的聚丙烯基工程塑料。SAN的化学稳定性要比聚苯乙烯好。SAN类产品的透明度和抗紫外性能不如聚甲基丙烯酸甲酯类产品但是价格相对便宜。

丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)

ABS是Acrylonitrile butadiene styrene的缩写。这种塑料是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的共聚物。具有高强度,低重量的特点。是常用的一种工程塑料之一。

SBS橡胶

SBS橡胶是一种聚(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯)结构的三段嵌段共聚物。这种材料同时具有聚苯乙烯和聚丁二烯的特点,是一种耐用的热塑性橡胶。SBS橡胶经常被用来制造轮胎。
 

用途 

聚苯乙烯易加工成型,并具有透明、廉价、刚性、绝缘、印刷性好等优点。可广泛用于轻工市场,日用装璜,照明指示和包装等方面。在电气方面更是良好的绝缘材料和隔热保温材料,可以制作各种仪表外壳、灯罩、光学化学仪器零件、透明薄膜、电容器介质层等。

可用于粉类和乳液类化妆品。用于粉饼有很好的压缩性,可改善粉的黏附性能。赋予皮肤光泽和润滑感,是代替滑石粉和二氧化硅的高级填充剂。

环境问题编辑

由于其质量小(特别是发泡型)、残余价值低,聚苯乙烯不容易循环再生。通常聚苯乙烯不能以kerbside法进行回收。但是,工业上也对发泡聚苯乙烯的再利用进行了很大的改进,出现了很多使其密化的新方法。这种能够增加其密度的方法,通常使得密度增加15slugs/ft3(译者注:1slugs/ft3=1.94055克/立方厘米)并在干净的聚苯乙烯上形成了合适再生操作的中心。密歇根州,梅森的Dart Container 工厂中就在进行对使用后聚苯乙烯以及工业聚苯乙烯的回收。

未来似乎可以借由面包虫(黄粉虫之幼虫)消化道内发现的细菌达到自然分解该材料的方式。

环境影响

被丢弃的聚苯乙烯无法经由生物分解及光分解进入生物地质化学循环。由于发泡聚苯乙烯(保丽龙)其低比重以致于漂浮于水面或随风飘移,造成主观的景观破坏。根据加州海岸委员会(California Coastal Commission)的调查,聚苯乙烯已是主要的海洋漂流物。而对误食这类塑胶海洋生物而言,会对其消化系统造成伤害。

Copyright © 2019-2021 安徽嘉玺新材料科技有限公司 版权所有 皖ICP191121204号-1