聚苯乙烯类树脂.ppt
五、聚苯乙烯类树脂,2023/10/18,2,优点：透明性高，加工流动性好，易着色，易印刷，电绝缘性、刚性都很好。缺点：韧性差、耐热性低、耐溶剂性、耐化学试剂性、耐沸水性差，且易出现应力开裂的现象。,2023/10/18,3,加工：聚苯乙烯是通用塑料中最容易加工的品种之一，成型温度与分解温度相差大，可在很宽的温度范围内加工成型。应用：它具有成本低、刚性大、透明度好、电性能不受频率的影响等特点，因此可广泛地应用在仪表外壳、汽车灯罩、照明制品、各种容器、高频电容器、高频绝缘用品、光导纤维，包装材料等。,2023/10/18,4,2023/10/18,5,2023/10/18,6,Polystyrene(PS)聚苯乙烯,2023/10/18,7,1、聚苯乙烯的结构,聚苯乙烯的分子链上交替连接着侧苯基。由于侧苯基的体积较大，有较大的位阻效应，而使聚苯乙烯的分子链变得刚硬，因此，玻璃化温度比聚乙烯、聚丙烯都高，且刚性脆性较大，制品易产生内应力。,侧苯基的存在使聚苯乙烯的化学活性要大一些，苯环所能进行的特征反应如氯化、硝化、磺化等聚苯乙烯都可以进行。此外，侧苯基可以使主链上氢原子活化，在空气中易氧化生成过氧化物，并引起降解，因此制品长期在户外使用易变黄、变脆。,2023/10/18,8,（1）力学性能（2）热性能（3）电学性能（4）化学性能,2、聚苯乙烯的性能 聚苯乙烯为无色、无味的透明刚性固体，透光率可达8890%，制品质硬，落地时会有金属般的响声。聚苯乙烯的密度在1.041.07之间，尺寸稳定性好，收缩率低。聚苯乙烯容易燃烧，点燃后离开火源会继续燃烧，并伴有浓烟。,2023/10/18,9,（1）力学性能 聚苯乙烯属于一种硬而脆的材料，无延伸性，拉伸时无屈服现象。聚苯乙烯的拉伸、弯曲等常规力学性能在塑料中是很高的，但其冲击强度低。（2）热性能 聚苯乙烯的耐热性能较差，热变形温度约为7095，长期使用温度为6080。聚苯乙烯的热电导率较低，基本不随温度的变化而变化，是良好的绝热保温材料。聚苯乙烯泡沫是目前广泛应用的绝热材料之一。,2023/10/18,10,（3）电学性能 聚苯乙烯是非极性的聚合物，使用中也很少加入填料和助剂，因此具有良好的介电性能和绝缘性，其介电性能与频率无关。由于其吸湿率很低，电性能不受环境湿度的影响，,2023/10/18,11,（4）化学性能 聚苯乙烯的化学稳定性比较好，可耐各种碱、一般的酸、盐、矿物油、低级醇及各种有机酸，但不耐氧化酸，如硝酸和氧化剂的侵蚀。可溶于苯、甲苯、乙苯、苯乙烯、四氯化碳、氯仿、二氯甲烷以及酯类当中。此外，由于聚苯乙烯带有苯基，可使苯基位置上的氢活化，因此聚苯乙烯的耐气候性不好，如果长期暴露在日光下会变色变脆，其耐光性、氧化性都较差，使用时应加入抗氧剂。但聚苯乙烯具有较优的耐辐射性。,2023/10/18,12,3、聚苯乙烯的加工性能,聚苯乙烯是一种无定形的聚合物，没有明显的熔点，从开始熔融流动到分解的温度范围很宽，约在120180之间，且热稳定性较好，因此，成型加工可在很宽的范围内进行。聚苯乙烯由于其成型温度范围宽且流动性、热稳定性好，所以可以用多种方法加工成型，如注射、挤出、发泡、吹塑、热成型等。,2023/10/18,13,（1）由于聚苯乙烯吸湿率很低，约为0.010.2%，因此加工前一般不需要干燥，如果需要制成透明度高的制品时，才需干燥。,（2）聚苯乙烯在成型过程中，分子链易取向，但在制品冷却定型时，取向的分子链尚未松弛完成，因此易使制品产生内应力。因此，加工时除了选择合适的工艺条件及合理的模具结构外，还应对制品进行热处理，热处理的条件一般为6080下处理12h。聚苯乙烯的成型收缩率较低，一般为0.20.7%，有利于成型尺寸精度较高及尺寸稳定的制品。,2023/10/18,14,（3）聚苯乙烯的主要成型方法为注射、挤出和发泡。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射机。挤出成型可采用普通的挤出机。挤出成型的产品有板材、管材、棒材、片材、薄膜等。聚苯乙烯还可以通过发泡成型来制备包装材料及绝热保温材料。,2023/10/18,15,（二）高抗冲聚苯乙烯,高抗冲聚苯乙烯的英文缩写为HIPS（high impact polystyrene）。高抗冲聚苯乙烯的组成为聚苯乙烯和橡胶。其制备方法有两种，分别为机械共混法和接枝聚合法。,2023/10/18,16,机械共混法是把聚苯乙烯和橡胶按比例配好，在挤出机、捏合机或双辊辊压机中共混。橡胶主要为丁苯橡胶、顺丁橡胶等。橡胶的用量一般为1020%。,2023/10/18,17,接枝聚合法是把顺丁橡胶或丁苯橡胶溶解在苯乙烯单体中进行本体聚合或悬浮聚合。由接枝聚合法制备的高抗冲聚苯乙烯，其分子链是由丁二烯、苯乙烯两种单体相嵌形成的嵌段共聚物，但又含有苯乙烯侧支链。由于共聚物中橡胶含量较少（一般为510%），因此分子链端以苯乙烯为主。,2023/10/18,18,聚苯醚：PPO,2023/10/18,19,加工：高抗冲聚苯乙烯的加工性能良好，与ABS树脂的成型性能相似，成型收缩率与ABS相近。高抗冲聚苯乙烯的加工方法可以是注塑、挤出、热成型、吹塑、泡沫成型等。,2023/10/18,20,性能及应用：高抗冲聚苯乙烯除了冲击性能优异外，还具有聚苯乙烯的大多数优点，如尺寸稳定性好、刚性好、易于加工、制品光泽度高、易着色等，但其拉伸强度、光稳定性、氧渗透率较差。适于制造各种电器零件、设备罩壳、仪表零件、冰箱衬里、容器、食品包装及一次性用具等。,2023/10/18,21,（三）ABS 树脂 ABS树脂是丙烯腈、丁二烯、苯乙烯的三元共聚物，英文名称acrylonitrile-butadiene-styrene，简称ABS。ABS树脂的结构式为：,CH2 CH,CN,CH2 CH,+,+,CH2=CH-CH=CH2,ABS,2023/10/18,22,ABS树脂兼有三种组分的共同性能，成为具有“坚韧、质硬、刚性”的材料。丙烯腈能使聚合物耐化学腐蚀，具有一定的表面强度，丁二烯使聚合物呈现橡胶状韧性；苯乙烯使聚合物显现热塑性塑料的加工特性，即较好的流动性。ABS树脂较聚苯乙烯具有耐热、抗冲击强度高、表面硬度高、尺寸稳定、耐化学药品性及电性能良好等特点。,2023/10/18,23,应用：ABS树脂优良的综合性能使其制品的应用范围很宽广。如应用在机械工业中可作为结构材料使用。可用来制造齿轮、轴承、泵叶轮、电机外壳、仪表盘、冰箱外壳、蓄电池槽等。在汽车工业中，可制作手柄、挡泥板、加热器、灯罩、热空气调节导管等。在航空工业中，可用来制作机舱装饰材料以及窗柜、隔声材料等。此外，ABS还可用来制造纺织器材、计算机零部件、建筑用板材、管材以及生活日用品等。,2023/10/18,24,ABS,2023/10/18,25,1、ABS的性能 ABS树脂是无定形的高分子材料，外观不透明，呈浅象牙色，无毒无味，相对密度为1.05左右。ABS树脂具有很高的光泽度，与其他材料的结合性好，有益于表面印刷、涂层。ABS树脂燃烧缓慢，氧指数约为20，离火后仍然继续燃烧。,（1）力学性能（2）热性能（3）电性能（4）耐化学药品性（5）环境性能,2023/10/18,26,（1）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）热性能 ABS树脂的热变形温度在85110，但最高连续使用温度并不高（为6080），ABS树脂具有很好的耐寒性，在-40时仍能表现出一定的韧性。,2023/10/18,27,（3）电性能 ABS树脂具有良好的电绝缘性，温度、湿度和频率的变化对ABS树脂的电性能没有显著的影响，因此可在大多数环境下使用。（4）耐化学药品性 ABS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、盐类都比较稳定，与各种食品、药物、香精油长期接触也不会引起什麽变化。醇类、烃类对ABS树脂无溶解作用，只能在长期接触中使它慢慢溶胀，醛、酮、酯、氯代烃等极性溶剂可以使它溶解或与之形成乳浊液，冰醋酸、植物油可引起应力开裂。,2023/10/18,28,（5）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：加入酚类抗氧剂或炭黑可在一定程度上改善老化性能。,2023/10/18,29,2、ABS树脂的成型加工性（1）加工特性 ABS树脂是无定形结合物，无明显熔点，熔融流动温度不太高，随所含三种单体比例不同，在160190范围即具有充分的流动性，且热稳定性较好，在约高于285时才出现分解现象，因此加工温度范围较宽。,2023/10/18,30,（2）加工方法 ABS树脂的加工性能优良，可以用各种成型方法来加工。注射成型是ABS树脂最重要的成型方法。可采用螺杆式注射机，也可采用柱塞式注塑机。挤出成型可选用通用型单螺杆挤出机。ABS树脂还可电镀成型。ABS树脂是少数几种能采用电镀工艺的塑料品种之一。用于电镀的ABS树脂是电镀级ABS树脂，其中含有丁二烯单体在1823%之间，并采用接枝共聚法制备，这样可使材料的电镀层最为牢固。制品电镀前要经过消除应力、除油、粗化、敏化、活化等工序，最后进行化学镀和电镀。,2023/10/18,31,（四）、聚苯乙烯的新品种与研究进展 间规聚苯乙烯改性的研究进展 间规聚苯乙烯(Syndiotactic polystyrene,sPS)是一种新型聚苯乙烯,它以苯乙烯为单体,单茂钛化合物和聚甲基铝氧烷(MAO)或硼氟化合物为催化剂,采用溶液聚合法或本体聚合法生产的。sPS具有高熔点、优异的电绝缘性、着色性和加工流动性,良好的耐水性、耐光性、耐化学腐蚀性和刚性。但sPS的缺点也比较突出,主要表现在脆性、冲击强度低以及玻璃化转变温度低(约100)。为了进一步扩大sPS 的使用范围,对sPS 进行改性势在必行。,2023/10/18,32,优缺点：间规聚苯乙烯(Syndiotactic polystyrene,sPS)是一种新型的半结晶热塑性工程塑料,其高熔点(270)和高结晶度赋予sPS优良的耐热、耐水、耐化学性、电绝缘性和尺寸稳定性。间规聚苯乙烯可利用现有工程塑料成型设备进行挤出、注模等成型加工。然而,sPS分子链刚性较大,导致材料较脆,抗弯、抗冲击强度低,加工流变性较差,因而限制了其广泛应用。一般纯的sPS主要用作膜材料、纤维等,而要作其他用途必须经过改性。,2023/10/18,33,改性方法,（1）共混改性 A、用玻璃纤维改性sPS B、用弹性体改性sPS（2）共聚改性 A、嵌段共聚 B、接枝共聚及功能化（3）纳米改性（4）其他方法,2023/10/18,34,(1)共混改性 共混改性是提高sPS韧性、改善其加工性能的常用方法。由于sPS的非极性和结晶性,使其在和其他材料如极性聚合物复合时相容性较差,往往需要加入增容剂以提高共混体系的相容性;,2023/10/18,35,A 用玻璃纤维改性sPS 玻璃纤维(glass fiber,GF)的加入不仅韧性有所提高,还能起到增强作用。现已开发的品种主要有GF增强标准型、GF增强合金型、GF增强阻燃型。加入20%40%玻璃纤维后,除克服了脆性外,耐热、耐湿、耐化学性、尺寸稳定性都显著提高了。B 用弹性体改性sPS 通过加入氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)等抗冲改性剂可提高sPS的冲击韧性。这些弹性体均含有苯乙烯链段,与sPS的相容性较好。此外SEBS等也用作增容剂,以提高sPS与其他改性剂共混的稳定性。,2023/10/18,36,（2）共聚改性 通过共聚方法使苯乙烯单体与第二单体共聚,主要为嵌段共聚或接枝共聚,这样通过引入柔性链段既保持了间规聚苯乙烯原有的优良性能,又提高了它的韧性,并改善了加工性能。,2023/10/18,37,A、嵌段共聚 sPS与其他聚烯烃的共混相容性较低,两者共聚则所得产物兼具刚性和韧性。第二单体一般为-烯烃。总之,用茂金属催化剂催化苯乙烯与第二单体共聚,既保持了间规聚苯乙烯的刚性,又增强了柔性。B、接枝共聚及功能化 近来sPS的接枝改性研究又有了新的进展。Liu等通过原子转移自由基聚合反应(atom transfer radical polymerization,ATRP),合成了一系列sPS的接枝共聚物。他们先将sPS溴化,然后以CuBr/PMDETA为催化剂使MMA、MA、St接枝到sPS上,从而实现了间规聚苯乙烯的功能化,并指出接枝密度和接枝链的长度可通过溴化程度及加入的单体量进行控制。,2023/10/18,38,(3)、纳米改性 新发展起来的聚合物基纳米复合材料为聚烯烃的高性能化与功能化提供了新的途径,从降低复合材料密度、提高材料加工性能角度而言,sPS纳米改性有其潜在的优势。Park等采用熔融插层法制得了sPS/黏土纳米复合材料。（4）其他方法 通过化学改性在sPS的苯环上引入极性基团,用于制成共混合金、阻燃和复合材料,也是开拓sPS用途的重要途径之一。除磺化、卤化、乙酰化改性外,目前已有关于sPS氢化及氢氧化的研究报道。,2023/10/18,39,完,
