PS类素材

PS类素材聚苯乙烯系塑料简介聚苯乙烯系塑料指大分子链中包括苯乙烯的一类塑料，包括苯乙烯及其共聚物，具体品种包括PS、HIPS及ABS三类。聚苯乙烯是指由苯乙烯单体经自由基缩聚反应合成的聚合物，英文名称为Polystyrene，简称PS。PS包括普通聚苯乙烯(GPPS)、可发性聚苯乙烯(EPS)和茂金属聚苯乙烯(SPS)等。EPS为在GPPG中浸渍低沸点的物理发泡剂，加工中受热可发泡。SPS为间同PS，详见本节改性品种中介绍。PS的优点为高透明性、其透光率可达90%以上，电绝缘性好、身着色、加工流动性好、刚性好及耐化学腐蚀性好等。PS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。到2000年，我国PS的年产量可达85万t。主要生产厂家有:台湾奇美惠州工厂(GPPS300kt/a)、扬子石化公司(GPPS和HIPS120kt/a)、汕头海洋公司PS厂(GPPS80kt/a)、湛江中美化学公司(GPPS80kt/a)、高桥石化公司(GPPS和HIPS50kt/a)、广州石化总厂(GPPS和HIPS50kt/a)、无锡华腾化工塑料公司(GPPS和HIPS7.5kt/a)、上海石化总厂(EPS30kt/a)、齐鲁石化公司(GPPS36kt/a)、大庆石化总厂(GPPS和HIPS25kt/a)、吉化公司有机合成厂(GPPSl0kt/a)、金陵石化公司塑料厂(EPSl0kt/a)、汕头合成树脂厂(GPPS和HIPSl0kt/a)、上海塑料制品七厂(EPS3kt/a)、盘锦乙烯公司(HIPS2kt/a)以及北京燕山石化二分厂、常州化工厂、大连氯酸钾厂及哈尔滨化工四厂等。PS的主要用途为包装产品50%，透明产品40%，注塑制品10%。聚苯乙烯系塑料结构PS结构：－CH2－CH－n聚苯乙烯系塑料结构高抗冲PS：ABS结构～CH2－CH－－CH2CH2－CH＝CH－CH2－CH～m～CH2－CH～～CH2CH2～CH＝CH～CH2－CH～yCNxz聚苯乙烯塑料的结构与性能1、PS的结构PS的大分子主链为饱和烃类聚合物，具有良好的电绝缘性;又因吸湿性小，可用于潮湿环境中。PS的侧基为体积大的苯环，分子结构不对称，大分子链运动困难，PS呈现刚性和脆性，制品易产生内应力。GPPS的侧苯基在空间的排列为无规结构，导致PS为无定型聚合物，具有很高的透明性;但近年来新开发的间同立构SPS的规整性高，虽其他性能好，但透明性低。由于苯基的存在，主链上α氢原子活化，易于被空气中的氧氧化，制品长期户外使用变黄变脆。但同时，苯基的存在又赋予其较高的耐辐射性能，在106Gy辐射剂量下，性能变化很小。2、PS的性能（1）一般性能PS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；制品质硬似玻璃状，落地或敲打金发出类似金属的声音;能断不能弯，断口处呈现蚌壳色银光。PS的吸水率为0.05%，稍大于PE，但对制品的强度和尺寸稳定性影响不大。（2）光学性能透明性好是PS最大的特点，透光率可达88%～92%，同PC和PMMA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1.59～1.60，但因苯环的存在，其双折射较大，不能用于高档光学仪器。聚苯乙烯塑料的结构与性能(3)力学性能PS硬而脆、无延伸性、拉伸至屈服点附近即断裂。PS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60MPa;但冲击强度很小，难以用做工程塑料。PS的耐磨性差，耐蠕变性一般。PS的力学性能随温度的影响比较大。(4)热学性能PS的耐热性能不好，热变形温度仅为70～90℃，只可长期在60～80℃温度范围内使用。PS的耐低温性也不好，脆化温度为-30℃。PS的热导率低，一般为0.04～0.13W/m·K;线膨胀系数较大，为(6～8)×10－5K－1，与金属相差悬殊，故制品不易带金属嵌件。(5)电学性能PS的电绝缘性优良，且不受温度和湿度的影响，介电损耗角正切值小，可耐适当的电晕放电，耐电弧性好，适于做高频绝缘材料。(6)环境性能PS的化学稳定性较好，可耐一般酸、碱、盐、矿物油及低级醇等，但可受许多烃类、酮类及高级脂肪酸等侵蚀，可溶于芳烃(如苯、甲苯、乙苯及苯乙烯等)、氯化烃(如四氯化碳、氯仿、二氯甲烷及氯苯)及酷类等。PS的耐候性不好，其耐光、氧化性都差，不适于长期户外使用;但PS的耐辐射性好。PS的具体性能见下表所示。聚苯乙烯塑料的结构与性能PS的具体性能性能数据性能数据相对密度吸水率/%成型收缩率/%透光率/%折射率拉伸强度/MPa断裂伸长率/%弯曲强度/MPa压缩强度/MPa弯曲弹性模量缺口冲击强度/（kJ/m2）洛氏硬度1.050.050.4～0.788～921.59～1.6050210511532000.5M100～110维卡软化点/℃长期使用温度/℃脆化温度/℃线膨胀系数/（×10－5K－1）热导率/［W/(mK)］体积电阻率/（Ω·cm）介电常数（106HZ）介电损耗角正切值（106HZ）介电强度/(kv/mm)耐电弧/s氧指数/%10060～75-3080.141017～10192.45～2.65(1～2)×10-420～2860～13520聚苯乙烯塑料的成型加工1、加工特性PS属无定形树脂，无明显熔点，熔融温度范围比较宽，可在120～180℃之间成为流体。热稳定性较好，分解温度在300℃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，但温度的影响也比较明显。PS的流动性十分好，是一种易于加的塑料。PS的吸水率比较低，在加工前一般不需干燥；如有特殊需要时(如要求透明性高)才干燥，具体千燥温度为70～80℃，时间5h。PS在加工中易产生内应力，除选择证确的工艺条件、改进制品设计和合理的模具结构外，还应对制品进行热处理。热处理的条件为在温度65～85℃热风循环干燥箱或热水中处理1～3h。PS成型收缩率比较低，一般仅为0.4%～0.7%。2、加工方法(1)注塑选用普通注塑机即可。具体工艺条件为:成型温度180～215℃，注塑压力30～150MPa，模具温度小于70℃。(2)挤出可在普通的挤出机上加工，制品有管材、棒材、片材、薄膜和纤维等。成型后末拉伸时强度低、性脆，拉伸后透明度、光泽、强度和韧性都明显提高。具体的挤出温度为150～200℃之间。(3)发泡成型PS泡沫制品为其树脂的主要用途，具体成型方法有如下三种。聚苯乙烯塑料的成型加工①采用可发性PS树脂(EPS)为原料。EPS为将GPPS珠粒在加温、加压条件下，将6%左右的低沸点物理发泡剂如正戊烷、石油醚或异戊烷等渗透到珠粒中，使之溶胀即为可发性PS珠粒。EPS可用蒸汽模塑法、挤出和注塑等方法生产泡沫塑料制品。以蒸汽模塑法为例，其具体成型过程如下。预发泡，用蒸汽将EPS珠粒加热，一般为100℃左右，使之膨胀近40倍，并保证珠粒之间互不熔融。熟化处理，将膨胀的珠粒经空气冷却24h，泡空内汽化的气体冷凝为液体，降低珠粒内压力，使大气中的空气渗入泡空札达到压力平衡;同时使泡孔内的液体增多，以利于进一步发泡，增大发泡倍率。模压成型，将熟化的珠粒加入模具中，用蒸汽加热便之软化泡孔内液体挥发泡空间再度增大，使不同珠粒互相挤压而成块状产品。主要产品为厚板、片及包装箱等。②用GPPS为原料。采用一步法挤出方法，直接将发泡剂与PS混合好或在挤出熔融段将物理发泡剂注入PS熔体内，挤出发泡、冷却即可。主要产品为仿木型材、片材、仿木板材及发泡网等。聚苯乙烯塑料的应用范围1、电器制品PS兼有透明性和良好的绝缘性，可用于电视机、录音机及各种电器的配件、壳体及高频电容器等。2、透明制品PS具有优异的透明性，可用于一般光学仪器、透明模型、灯罩、仪器罩壳及包装容器等。3、日用品PS的着色性和光泽性好，可广泛用于日用品的生产，具体有儿童玩具、装饰板、磁带盒、家具把手、梳子、牙刷把、笔杆及文具等。4、包装材料PS泡沫塑料的防震及保温性好，可用于防震包装和隔热材料。包装材料主要用于电器、精密仪表、工艺品、玻璃制品及陶瓷制品等;隔热材料有隔墙板及屋顶夹芯材料等。茂金属聚苯乙烯茂金属聚苯乙烯英文称为m-SPS，它为在茂金属催化剂作用下合成的间同结构PS树脂，它的苯环交替排列在大分子链的两侧，产品具有熔点高、耐水解、耐热、耐化学腐蚀、密度小、加工前不用干燥、收缩小及尺寸稳定性好等优点，具有与工程塑料PBT、PA及PPS类似的性能，是传统增强工程塑料的理想替代品。m-SPS最早由日本出光公司于1986年合成，它的间规度为98%，熔点高达270℃，类似于PA66，比通用PS高三倍左右;具有优良的耐热性，其热变形温度为251℃;耐化学药品、水及水蒸气性能好，冲击强度及刚性均优;与PBT和PPS一样，可作为工程塑料而应用。m-SPS进行玻璃纤维增强后。性能进一步提高，具体如下表所示。茂金属聚苯乙烯m-SPS、PBT、PET、PA66、PPS的性能m-SPS可用注塑方法成型加1，具体注塑条件为:料筒温度280～300℃，模具温度120～140℃。m-SPS可用做注塑部件、磁带、绝缘薄膜、包装用板、纤维、汽车发动机部件、保险杠及燃油分配转子等。m-SPS还主要用于耐热塑料制品，在众多耐高温材料中，SPS的用量排在PPS之后，居第二位。我国合成m-SPS的单位为上海石化研究院。性能m-SPSPBTPETPA66PPS相对密度吸水率/%成型收缩率/%拉伸强度/MPa断裂伸长率/%弯曲强度/MPa冲击强度带缺口/(kJ/m2)无缺口/(kJ/m2)洛氏硬度热变形温度/℃1.270.050.351182.51851140702511.530.060.351383.1215957882101.550.100.301522.5196820952451.370.600.351773.52551064952501.670.020.251471.5206939100260高抗冲聚苯乙烯简介高抗冲聚苯乙烯的英文名称为Highimpactpolysturene，简称HIPS。HIPS实质为PS的一个冲击改性品种，具体组成为PS和橡胶。按HIPS改性幅度的大小可分为中抗冲PS、高抗冲PS和超高抗冲PS三类。HIPS的生产有机械共混法和接枝共聚法两种。机械共混法HIPS的组成为PS和橡胶类聚合物，橡胶类主要有丁苯胶和苯乙烯-丁二烯及苯乙烯(SBS)等。PS与10%～15%丁苯胶共混的HIPS，冲击强度提高2倍，属中抗冲PS;而PS/丁苯胶态BS三元共混为超高冲击PS，且制品的表面光泽高。接枝共聚法生产的HIPS，可以克服共混法橡胶相分散不均匀的缺点，目前已成为HIPS的主要方法。接枝共聚法HlPS为苯乙烯单体和5%～10%的橡胶共聚。HIPS的生产厂可参见PS部分。高抗冲聚苯乙烯的性能HIPS的外观为白色不透明珠状或粒状颗粒，它除冲击性能优异外，还具有PS的大多数优点，如刚性好、易加工性、制品光泽度高(光泽度85%)及易着色等，但其拉伸强度和透明性下降。HIPS的具体性能见下表所示。HIPS的性能性能中抗冲PS高抗冲PS超高抗冲PS丁二烯含量/%相对密度维卡软化点/℃弹性模量/MPs悬臂冲击强度(缺口)/(kJ/m2)拉伸强度/MPs断裂伸长率/%3～41.059431003.2424.61.45.11.0510122007.020.03.514.51.0291160024.313.317高抗冲聚苯乙烯的成型加工同PS一样，HlPS的加工性能也很好，熔体的流动性较M3S高，成型收缩率与ABS接近，一般为0.02%～0.06%；因此，成型ABS的模具也适用于HIPS成型。HIPS的成型温度比M3S低20℃左右，注塑压力低2～3MPa。HIPS的具体成型工艺条件如下:注塑成型，料筒温度180～250℃，注塑压力69～128MPa，模具温度50～80℃。挤出成型，料筒温度180～220℃，机头温度200～220℃。高抗冲聚苯乙烯的应用范围HIPS在有些领域中可取代ABS。1、各类壳体HIPS大量用于电视机、录音机、吸尘器、电话、空调器、洗衣机、复卯机、照明器具