第三章苯乙烯類塑料

第三章苯乙烯類塑料

苯乙烯類塑料主要是指聚苯乙烯（PS）和丙烯腈/丁二烯/苯乙烯樹(shù)脂（ABS）。PS是通用塑料，ABS樹(shù)脂的綜合力學(xué)性能好，制品光澤度較高。是五大通用塑料之一。第一節(jié)聚苯乙烯塑料

PS剛、硬、脆、透明；

一、聚苯乙烯的合成1、本體聚合聚合后的產(chǎn)物經(jīng)過(guò)擠出造粒得到PS粒狀物。其特點(diǎn)是：（1）產(chǎn)物純度高，透明性好和電性能好。（2）產(chǎn)物相對(duì)分子質(zhì)量較低，分布不均，力 學(xué)性能受到一定影響。2、懸浮聚合懸浮聚合后得到漿狀的苯乙烯聚合物，用氮?dú)怛?qū)逐未反的苯乙烯單體再經(jīng)水洗、離心分離、氣流干燥制成珠粒狀PS樹(shù)脂。產(chǎn)物有特點(diǎn)是：（1）相對(duì)分子質(zhì)量分布均勻，綜合性能優(yōu)良的特點(diǎn)；（2）殘留少量分散劑，透明性稍差；（3）工藝較復(fù)雜。二、聚苯乙烯的結(jié)構(gòu)1、自由基聚合，大分子鏈基本呈無(wú)規(guī)構(gòu)型，為典型的無(wú)定形熱塑性聚合物，非晶塑料品種，具有良好的透明性；2、PS大分子鏈上苯環(huán)空間位阻效應(yīng)較大，大分子鏈僵硬，宏觀上表現(xiàn)出剛而脆的性質(zhì)；

4、由于體積效應(yīng)削弱了PS大分子間的作用力，在熱的作用下，大分子間容易產(chǎn)生滑移，所以其熔體在成型加工中具有很好的流動(dòng)性。

3、成型中易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，造成制品產(chǎn)生銀紋，甚至開(kāi)裂。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)和生產(chǎn)中應(yīng)注意；三、聚苯乙烯的性能1、物理性能①PS原料為無(wú)毒、無(wú)色透明粒狀物，密度為1.05g/cm3，吸水率約為0.05%

②宏觀上質(zhì)硬似玻璃，落地或敲打時(shí)發(fā)出金屬般的清脆聲音；

③易燃，燃燒時(shí)軟化、起泡，有濃黑煙，并伴有苯乙烯單體的甜香味。2.力學(xué)性能①拉伸彈性模量和彎曲強(qiáng)度較高，是剛性較大、抗彎能力較強(qiáng)的塑料品種；②沖擊強(qiáng)度較低，常溫下脆性大，故PS制品在使用中常表現(xiàn)出較低的力學(xué)強(qiáng)度。③概括為三個(gè)字：剛、硬、脆3.熱性能

①PS的Tg為80～105℃，脆化溫度約－30℃；

②熔融溫度（Tf）為140～180℃。③PS其使用溫度不宜超過(guò)80℃。4、光學(xué)性能

但PS受陽(yáng)光、灰塵作用后，會(huì)出現(xiàn)混濁、發(fā)黃等現(xiàn)象。PS的透光率達(dá)88～92%，具有優(yōu)良的光學(xué)性能和透明性，是透明性塑料。

5、化學(xué)性能

PS的化學(xué)穩(wěn)定性較差，但耐老化性能較好。

6、電性能

PS的體積電阻率和表面電阻率高，但PS的耐熱性差，力學(xué)性能不高，限制了它在電氣方面的某些應(yīng)用。6.成型加工性能

①PS的成型溫度范圍寬，熔體黏度低，易于成型加工。一般加工溫度為160~240℃。②PS是無(wú)定形聚合物，成型收縮率小（0.45%），制品尺寸穩(wěn)定性好。③PS的吸水率低，對(duì)于一般的制品可以不干燥而直接成型加工。

④

由于PS分子鏈的剛性大、質(zhì)脆，熱膨脹系數(shù)比金屬大，故制品不宜帶有金屬嵌件，以免在嵌件周圍產(chǎn)生應(yīng)力而開(kāi)裂。如果必須帶有金屬嵌件，嵌件最好用銅質(zhì)或鋁質(zhì)的，并進(jìn)行預(yù)熱。⑤在制品設(shè)計(jì)時(shí)，若無(wú)特殊需要，應(yīng)當(dāng)避有直角、銳角、缺口等。

⑥PS極易著色，可與有機(jī)或無(wú)機(jī)著色劑混合，制成各種色澤鮮艷的制品。

四、聚苯乙烯的選用

PS樹(shù)脂既有均聚物也有改性品種，種類較多。工業(yè)生產(chǎn)的PS主要三類：通用級(jí)PS（GPS）高抗沖擊級(jí)PS（HIPS）可發(fā)性PS（EPS）1.通用聚苯乙烯GPS主要指純凈的PS，有三類：①耐熱型GPS適合于擠出成型和注塑高質(zhì)量的制品；

②中等流動(dòng)型；③高流動(dòng)GPS的相對(duì)分子質(zhì)量較低，加有一定量的潤(rùn)滑劑，流動(dòng)性提高，耐熱性降低。

PS易于著色、印刷、雕刻和表面金屬化處理，制品圖案清晰，色彩豐富，可增加制品的美觀性。GPS制品表面光澤度高，具有良好的尺寸穩(wěn)定性，產(chǎn)品精致美觀，廣泛用于工業(yè)和日常活中。例如汽車燈罩、儀器表面、化學(xué)儀器零件、光學(xué)儀器零件、電訊零件、珠寶盒、香水瓶、牙刷、肥皂盒、果盤、薄膜、管材、容器、板、片等。2.高抗沖聚苯乙烯HIPS實(shí)質(zhì)上是PS的改性品種，通過(guò)PS與橡膠共混或苯乙烯與橡膠共聚來(lái)改善GPS的脆性，提高沖擊強(qiáng)度。近年來(lái)HIPS的發(fā)展迅速，應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。HIPS主要用于生產(chǎn)電視機(jī)、錄音機(jī)、電話機(jī)、吸塵器和各種儀表的機(jī)殼和部件，也可用于生產(chǎn)板材、冰箱內(nèi)襯、電器零件、設(shè)備罩殼、容器、家具、玩具及其它對(duì)韌性要求較高的文教和生活用品。

3.可發(fā)性聚苯乙烯EPS是珠粒大小均勻性要好的PS。該種PS易于加入發(fā)泡劑制得整體內(nèi)含有無(wú)數(shù)微孔的泡沫塑料。PS泡沫塑料質(zhì)輕、熱導(dǎo)率低、吸水性小、電性能好，具有絕熱、減震、隔音的優(yōu)點(diǎn)，廣泛用作建筑、冷藏、冷凍和化工的保溫、隔熱材料，運(yùn)輸、家電、儀器儀表的緩沖包裝材料。第二節(jié)丙烯腈/丁二烯/苯乙烯樹(shù)脂

丙烯腈/丁二烯/苯乙烯樹(shù)脂簡(jiǎn)稱ABS樹(shù)脂，它是丙烯腈（A）、丁二烯（B）和苯乙烯（S）的共聚物或摻混物，是在PS改性基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種熱塑性通用工程塑料。一、丙烯腈/丁二烯/苯乙烯樹(shù)脂的生產(chǎn)1、原料

①丙烯腈（A）②丁二烯（B）③苯乙烯（S）2、ABS的生產(chǎn)丁二烯膠乳的制備丁二烯膠乳與苯乙烯和丙烯腈的接枝共聚苯乙烯和丙烯腈共聚物的合成摻混及后處理ABS樹(shù)脂

干法摻混可以非常方便地通過(guò)調(diào)整ABS接枝粉和AS共聚物及各種助劑的比例來(lái)改變ABS的性能，極大地豐富了ABS樹(shù)脂的品種。

二、丙烯腈/丁二烯/苯乙烯樹(shù)脂結(jié)構(gòu) 與性能的關(guān)系1、ABS組成與性能從構(gòu)成ABS的各單體含量來(lái)看：丙烯腈20%～30%，丁二烯6%～30%，苯乙烯45%～70%。ABS中三種組分不同的性能作用：

（1）丙烯腈使ABS具有良好的耐化學(xué)腐蝕性、高的表面硬度和耐熱性；并具有較高的表面光潔度。

（2）丁二烯使ABS具有較高的韌性和沖擊強(qiáng)度；

（3）苯乙烯則賦予ABS良好的剛性和易加工性。

2、聚集態(tài)結(jié)構(gòu)與性能（1）ABS樹(shù)脂的形態(tài)結(jié)構(gòu)是個(gè)復(fù)雜的聚合物共混體系；

（2）對(duì)橡膠主鏈來(lái)說(shuō)，具有塑料性質(zhì)的AS分枝起到了增強(qiáng)作用，對(duì)AS支鏈來(lái)說(shuō)，橡膠部分則起到了增韌作用； （3）它具有在連續(xù)的樹(shù)脂相中分散著橡膠相的兩相結(jié)構(gòu)。

正是AS樹(shù)脂連續(xù)相中存在的橡膠分散相顆粒具有終止銀紋發(fā)展的作用，從而使ABS顯示出較高的沖擊韌性。三、丙烯腈/丁二烯/苯乙烯樹(shù)脂的性能1、物理性能①ABS樹(shù)脂呈淺象牙色、不透明，無(wú)毒無(wú)味，相對(duì)密度為1.05左右，吸水率為0.2%～0.7%；②ABS燃燒緩慢，離火后繼續(xù)燃燒，火焰呈黃色，有黑煙；③燃燒后塑料軟化、焦化，伴有橡膠燃燒氣味，無(wú)熔融滴落現(xiàn)象。

ABS的其它力學(xué)性能并不很高，但它沒(méi)有明顯的力學(xué)缺陷，顯示出較好的韌性和 ，被廣泛地用作通用工程塑料。綜合力學(xué)性能2.力學(xué)性能3.熱性能

ABS的耐熱性一般，熱變形溫度為85℃左右，制品經(jīng)熱處理后，熱變形溫度可提高l0℃。大多數(shù)ABS在－40℃時(shí)仍具有一定的沖擊強(qiáng)度，表出較好的低溫韌性。

ABS的使用溫度范圍為－40～85℃，最高一般不超過(guò)100℃。4、ABS的耐侯性（1）ABS耐侯性較差，其原因是大分子鏈中有雙鍵存。一般，變硬發(fā)脆是ABS在紫外線和熱氧作用下發(fā)生老化的特征。

（2）穩(wěn)定方法：加入炭黑和酚類抗氧劑等。尤其是炭黑成本低，穩(wěn)定效果好，是ABS常用的穩(wěn)定劑兼著色劑。（1）ABS非晶塑料，黏流溫度在160℃左右，分解溫度達(dá)250℃以上，屬于成型加工性能良好的材料。一般，注塑成型溫度在160～240℃，擠出溫度在160～210℃。（2）ABS吸水率為0.3%左右，有時(shí)表面吸水率可達(dá)0.8%，成型前常需進(jìn)行干燥處理，使吸水率降低至0.2%以下。5.成型加工性能生產(chǎn)中多采用帶有干燥系統(tǒng)的加料裝置，也可采用循環(huán)鼓風(fēng)干燥烘箱，干燥溫度為70～90℃，時(shí)間約為6h左右。使用干燥后的樹(shù)脂可獲得表面高度光潔的制品。

（3）ABS的成型收縮率為0.4～0.8%，可以制得尺寸精度較高的制品。（4）采用拋光或研磨光潔的模具成型，制品具有高度光澤且色彩豐富。（5）、ABS是最適宜電鍍和進(jìn)行冷成型的品種之一。作為易電鍍品種電鍍層與ABS的黏結(jié)力要比其它塑料高10～100倍，電鍍制品的表面硬度、耐熱性、耐磨性、耐腐蝕性等提高，并可增加美觀性；冷加工與熱加工比較具有加工方法簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、快速的特點(diǎn)，具有較好的發(fā)展前景。四、ABS樹(shù)脂的選用1．ABS的品種ABS的品種、牌號(hào)很多，性能各異。我國(guó)生產(chǎn)的ABS樹(shù)脂品種主要有通用型、擠出型、高流動(dòng)型、耐熱型，耐寒型、阻燃型和電鍍型等，其特征如表3-5所示。2．ABS的成型加工與應(yīng)用ABS樹(shù)脂具有良好的成型加工性能，適宜于注塑、擠出、吹塑、壓延、發(fā)泡、