2.4聚苯乙烯类树脂17.ppt
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1、第四节 聚苯乙烯(PS)类树脂,4.1 PS的定义和合成4.2 PS的结构(重点)4.3 PS的性能(重点)4.4 PS的应用4.5 PS的改性高抗冲PS和ABS树脂(重点),齿讼腋狱弯湖多杉厩鳖牟催革稀嗡误筒秃孩曲撮蜘斋疲宰决啸掉扭孩买讣2.4 聚苯乙烯类树脂172.4 聚苯乙烯类树脂17,4.1 聚苯乙烯的定义与聚合方法,定义 聚苯乙烯树脂是由苯乙烯单体通过自由基聚合而成的聚合物。,聚苯乙烯的英文是“polystyrene”,缩写为PS。,张狐漳甭些替福瞳洪幢瞅测柴投椭梅凄嫡邑骋泞虫脚市集歪违辅皆鸳身雀2.4 聚苯乙烯类树脂172.4 聚苯乙烯类树脂17,工业生产,单体制备,聚苯乙烯的单体
2、苯乙烯的实验室制备是由肉桂酸(苯基丙烯酸)常压干馏而得,是最初制取苯乙烯的方法。,工业上制取苯乙烯的方法是先制取乙苯,再由乙苯脱氢得到苯乙烯。苯乙烯常压下是无色油状液体,沸点145146,属易燃品。由于苯基的存在,使一CHCH。受到一定的极化(偶极矩0.37),因此苯乙烯比乙烯、丙烯更容易聚合,储存时应加人阻聚剂。,级潭骚挛骑辞寂附枉穆备瓣郸廖篆爱生役煮雍烩贼墨蛙多绩缆效根匙牲纳2.4 聚苯乙烯类树脂172.4 聚苯乙烯类树脂17,聚合方法,本体聚合获得的PS纯净度高,主要用来制造对电性能要求高的制品。,悬浮聚合获得的PS分子量高分布窄但纯度不如本体聚合PS,可用来制造一般日用和工业用品、和P
3、S泡沫塑料。,乳液聚合主要用于涂料和PS泡沫塑料。,溶液聚合主要用于配制清漆。,1)本体聚合 本体聚合是聚苯乙烯大规模工业化生产的主要方法。本体聚合采用先预聚,再完全聚合的,两步法是为了解决散热问题。将单体在无引发剂或仅加少量引发剂(BPO)的条件下先在预聚釜中在氮气保护下,在80100下进行预聚,使之达到3035的转化率。再将预聚体连续送入塔式反应器,加入要求量的引发剂进行聚合。优点是产物纯度高、透明性好,产品介电、电绝缘性优良;缺点是散热困难,由于温度分布不均和局部过热,使产物分子量分散性大,影响到材料的力学性能。该法所得产品主要用于制备电性能要求高的注塑、挤出制品。,悬浮剂的作用是使小滴
4、粒表面形成保护膜,防止彼此粘在一起。因此悬浮聚合实质上是无数个小的本体聚合。悬浮聚合是聚苯乙烯工业化生产的另一重要方法。将单体、引发剂、悬浮剂加入装有水为分散介质的反应釜中,引发剂采用过氧化物,悬浮剂采用聚乙烯醇或碳酸镁。单体以直径约0.llmm的小滴粒分散在水中,可以大大减少散热问题。聚合过程中应进行强烈搅拌,聚合温度控制在 90110,提高温度可使完成聚合的时间缩短,例如 90下需6.5 h,110下仅需 3.5h。优点是;散热容易、产物分子量较高,分散性小;缺点是:由于分散剂不易除尽,使产物纯度不及本体聚合。常用于制备泡沫塑料。,用乳化剂使苯乙烯单体在水中乳化,乳化后的单体形成远小于悬浮
5、聚合中的液滴,部分单体进人乳化剂胶束,反应过程中亦进行强烈搅拌。优点:增长链自由基处于隔离状态,使自由基寿命较长,因此聚合反应速率高、聚合物分子量高、分散性小,使其力学性能、耐热性均较优,缺点:体系辅助成分多,乳化剂、分子量调节剂等很难清除干净,产物纯度差,后处理也复杂,成本高于悬浮聚合。该聚合方法所得聚合物主要用于涂料和泡沫塑料。,溶液聚合是将单体溶解到适当溶剂中进行聚合。所用溶剂应能溶解单体、聚合物和添加剂。优点:体系粘度小,进行搅拌比本体聚合时容易,实施过程中机械设备上的困难较少,散热也较容易。缺点:聚合链向溶剂传递,聚合速率低,聚合物平均分子量小,力学性能差。另外,采用溶剂需要较严格的
6、安全措施,溶剂回收也较麻烦。溶液聚合所得到的聚合物主要用于配制清漆。,峭吩颖亨首骚暇距贩载徐眯娄妇耍渔里雕斧拳渊氨喇饥贩仪英岭纵稠柱宗2.4 聚苯乙烯类树脂172.4 聚苯乙烯类树脂17,4.2 聚苯乙烯的结构,链结构PS是几乎无规的高分子;PS是线形高分子,存在着少量的短支链。侧苯基具有很大的空间位阻,造成PS分子链很僵硬,Tg100oC。,聚集态结构无规PS乙烯是完全无定形的聚合物。,挑戍沸篓入随霞晨未凳锻雅缆已膘符衬乱侣堰坞溪结邹情茬性梅焙蓬生岔2.4 聚苯乙烯类树脂172.4 聚苯乙烯类树脂17,4.3 聚苯乙烯的性能,基本特征PS为无色、无味的透明刚性固体、透光率高达8890;PS的
7、制品质硬,落地时有金属般的响声;PS的密度在1.041.07之间;PS的尺寸稳定性好、收缩率低;PS易燃。,离开火源还能够燃烧,且伴有浓烟,儒嗜兄亚咎誓淑蹭颈展蜕涤臃贸孝表妄觅弊遥赞柯荧萍疙峦办脖谦咆齿橇2.4 聚苯乙烯类树脂172.4 聚苯乙烯类树脂17,力学性能,软质PVC,硬质PVC,PS,PS属于硬而脆的塑料:拉伸强度和弯曲模量都很高,但抗冲击性和耐低温性差。,PS在受力形变过程中没有延伸,且不出现屈服,,榴舍和岁货姜彪赎食住耪哮越蚌不蘸菠寓麦版瘁番蔓惦骆贼守象层嘻玛汀2.4 聚苯乙烯类树脂172.4 聚苯乙烯类树脂17,热性能PS耐热性差:热变形温度7095oC,长期使用温度6080
8、oC。PS导热率低(0.10-0.13w(瓦)/(m.k),且基本不随温度变化,PS泡沫塑料是良好的绝热保温材料。PS线膨胀系数大,6-8*10-5 K-1,与金属悬殊巨大,制品不宜带有金属嵌件。PS的力学性能随温度提高显著下降。,和PP相比,为什么使用温度那么低,什么原因,支薄逸茧犯玉苦满返戮睛韧工骤处涣职镀宅枕垃糖跳呐鬼戏既甚抡晤苏爽2.4 聚苯乙烯类树脂172.4 聚苯乙烯类树脂17,电性能PS具有良好的电绝缘性;PS的电性能与频率无关。,耐化学药品性PS化学稳定性较好(耐各种碱,一般酸,盐,有机酸)PS长期与烃类溶剂、高级脂肪酸接触会溶胀。PS溶于苯、甲苯、四氯化碳、氯仿等有机溶剂。由
9、于苯基氢较活泼,PS耐候性差。侧苯基可以吸收能量,PS耐辐射性优良。,但表面电阻比较大,且不吸水,表面容易产生静电,使用时需要加入抗静电剂,容易在空气中形成过氧化物,并引起降解,制品长期在外可以变黄,变脆,,苯环可以进行功能化:磺化,氯化,硝化。,钟哟魔哎晦痈敬尉胖募亥霸殴漳惊瘩霖帘奔影襄锗排鸥鲜滑逼痒牧烁递瞬2.4 聚苯乙烯类树脂172.4 聚苯乙烯类树脂17,加工性PS的熔融温度远低于其热分解温度,很容易进行成型加工;PS加工前无需干燥;PS成型加工时易产生较大内应力,PS的主要成型为:注射、挤出和发泡,分解温度和熔融温度相差很大,可以在很宽的温度范围进行加工,流动性好,热稳定性能好,干燥
10、:在制备高透明性材料,产生内应力的原因:分子链易取向,在冷却过程中,分子链尚未完成松弛,60-80度下处理1-2小时,注塑:螺杆和柱塞式,温度在180-220度挤出:150-200度,,发泡的方法有两种:第一种:制备可发性PS,然后经过预发泡,熟化,最终经过模压(厚板);第二种把发泡剂和助剂,通过挤出发泡,冷却定型,牛需呜焊肆迷沉爱题趋小肖鸵梳熔碑辫迪脐么钉菱咏斜接攀茶狙戈岸兆骚2.4 聚苯乙烯类树脂172.4 聚苯乙烯类树脂17,4.4 PS的应用,通用PS,PS泡沫,悸美费区纺完谦瞪涛睛迟不儡宏喂贺柯坑邢组众光白斋韶潘缸奏坏罩轨而2.4 聚苯乙烯类树脂172.4 聚苯乙烯类树脂17,EPS
11、在道路工程中的应用,1971年挪威国家道路研究实验室(NRRL)首次在FLOM大桥引道改造工程中用EPS代替1m厚的普通填料,成功地控制了桥头段的不均匀沉降。因其总体的经济和质量效果好,20世纪80年代EPS的用量迅速上升,瑞典、日本、荷兰等国家都已在公路项目中使用。我国于1995年在杭甬高速公路望童跨线桥桥头路堤工程中首次使用了EPS。,操搂篡柠阳把番蛹豹肄顽喜亥鬼苫锄植陀血磊约滦臼兆窖尺陇薪谢效锯皆2.4 聚苯乙烯类树脂172.4 聚苯乙烯类树脂17,夕拧苛蛮烁问换许脆锚啡鸣旧淘涣钩嘱探曾服帛状荒坝隆肘苟灸琴生洒世2.4 聚苯乙烯类树脂172.4 聚苯乙烯类树脂17,4.5 PS的改性,P
12、S的缺点:(1)PS的抗冲击性差(2)PS的耐热性不好,强度随温度提高大幅度降低,疮康藤纱脑惩灸侯税当皖卷苦贺魄瓢两邱蜂骏志锗眯决斋萤漱富献绚饯湿2.4 聚苯乙烯类树脂172.4 聚苯乙烯类树脂17,高抗冲PS(HIPS)1.制备高抗冲PS的两种方法:,PS与顺丁橡胶或丁苯橡胶(含量1020%)直接共混,混合难于均匀,增韧效果不显著。,将顺丁橡胶或丁苯橡胶(含量510%)溶于苯乙烯单体中接枝,橡胶相均匀分散,大幅度提高PS的抗冲击性能,但使强度有所下降。,机械共混法:挤出机,捏合机和双辊辊压;缺点相容性差;,佐饱锨牲惟溉逾襟剂伤盼盟淳操勇眺曙嗽陆涤闽甲详开蝴烃看菩磷仗荆称2.4 聚苯乙烯类树脂
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