高分子材料-4-苯乙烯类树脂-232

塑料橡胶成型原材料课件4苯乙烯类树脂（Styreneresins）学习目的理解聚苯乙烯和ABS的工业制备，熟练掌握聚苯乙烯和ABS的结构与性能，掌握聚苯乙烯和ABS的加工、改性及应用。塑料橡胶成型原材料课件4苯乙烯类树脂（Styreneresins）聚苯乙烯（Polystyrene）4.1ABS树脂（Acrylonitrile-butadiene-styrenecopolymer）4.2塑料橡胶成型原材料课件聚苯乙烯的初认识塑料橡胶成型原材料课件§4.1聚苯乙烯（Polystyrene）4.1.1制备方法一、单体制备工业上先制取乙苯，再由乙苯脱氢得到苯乙烯。塑料橡胶成型原材料课件二、聚合苯乙烯单体可在引发剂或催化剂存在下，按自由基机理或离子型机理聚合。工业上应用较多的是按自由基机理进行本体聚合和悬浮聚合。反应式如下：塑料橡胶成型原材料课件（1）本体聚合两步法：先预聚再完全聚合。优点：产物纯度高、透明性好，产品介电、电绝缘性优良。缺点：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，影响力学性能。塑料橡胶成型原材料课件（2）悬浮聚合单体+引发剂+水+悬浮剂过氧化物聚乙烯醇或碳酸镁优点：散热容易，产物分子量较高、分散性小缺点：分散剂不易除尽，使产物纯度不及本体聚合。塑料橡胶成型原材料课件nM★4.1.2结构与性能一、PS的结构1．PS分子链结构式可看作是PE分子链上交替地连接着侧苯基。塑料橡胶成型原材料课件2.结构特点（1）侧苯基的存在使分子变刚变硬。（2）以无规异构体为主和存在少量支链是使工业PS只能以无定形存在的基本因素。（3）侧苯基的存在使PS比PE、PP活泼些，苯环所能进行的特征反应，PS都可进行。（4）侧苯基可以使主链骨架上α—位置上的氢原子活化，在空气中易氧化生成过氧化物，并引起降解，使分子量降低而变脆，并变色老化。塑料橡胶成型原材料课件（5）侧苯基不会使PS产生明显的极性，故PS仍为非极性聚合物。（6）由于苯环是共轭体系，因而可使吸收的辐射能在苯环上均匀分配。二、PS的性能无毒、无色透明粒状物，宏观上质硬似玻璃，落地或敲打时发出金属般的清脆声音。易燃、燃烧时软化，起泡，有浓黑烟，并伴有苯乙烯单体的甜香味。塑料橡胶成型原材料课件1．力学性能较轻，密度为1.04~1.065g/cm3。硬而脆，拉伸、弯曲等常规力学性能皆高于聚烯烃，但韧性却明显低于聚烯烃。2．热性能Tg为80~105℃，Tm为140~180℃，脆化温度约-30℃。PS使用温度不宜超过80℃（许多力学性能受到温度升高的明显影响）。热稳定性好，超过300℃才开始分解。热导率较低，几乎不随温度而变化（隔热性好）。塑料橡胶成型原材料课件3．电性能（非极性聚合物）优异介电、电绝缘性能。在超过300℃会分解放出单体苯乙烯，可防止表面碳化，因而耐电弧性优。耐热性差，限制了它在电方面的某些应用。本体聚合的PS杂质含量最少，电性能较好。塑料橡胶成型原材料课件4．光学性能折射率为1.59~1.60，透光率达88%~92%，具有优良的光学性能和透明性，在塑料中折射率、透明性仅次于丙烯酸类聚合物。但受阳光、灰尘作用后，会出现混浊、发黄等现象，需改善耐候性后，制得高透明度的制品（用作光学部件可加入1%不饱和脂肪酸胺，环胺或氨基酸类化合物）。塑料橡胶成型原材料课件5．化学性能侧苯基的存在使PS的化学稳定性受到影响。浓硝酸和其它氧化剂能破坏PS。高级醇类和油类，可使PS产生应力开裂或溶胀。溶于四氯乙烷、苯乙烯、异丙苯、苯、氯仿、甲乙酮、脂类等。不溶于某些脂肪烃类（如己烷，庚烷等），乙醚、丙酮、苯酚等，但能被它们溶胀。在热、氧及大气条件下易发生老化现象，尤其在PS中含有杂质情况下易造成大分子链的断裂和显色。耐辐射性较优。塑料橡胶成型原材料课件4.1.3聚苯乙烯的加工一、PS的成型加工性能较易成型加工，工艺特性概括如下：（1）吸湿率很小，加工前不需要专门的干燥工序；（2）成型温度范围宽，易于成型加工；（3）熔体具有明显的假塑体行为（ττ临）；（4）PS收缩率及其变化范围较小，有利于成型出尺寸精度较高和尺寸较稳定的制品；塑料橡胶成型原材料课件（5）PS制品易产生内应力；（6）PS的比热容较PE、PP低，塑化速率和固化速率较快，因而在注塑成型中生产周期可以缩短；（7）PS极易着色，可与有机或无机着色剂混合，制成各种色泽鲜艳的制品。二、加工工艺可采用注塑、挤出、热成型、旋转模塑、吹塑、发泡等工艺。注塑、挤出、发泡最常用。塑料橡胶成型原材料课件1.注塑成型采用螺杆式注塑机，适宜的熔体温度190~230℃范围。2.挤出成型挤出成型板材、棒材和薄膜。3.发泡成型制备绝热保温制品和缓冲包装材料。发泡成型有以下两种方法：塑料橡胶成型原材料课件EPS生产线塑料橡胶成型原材料课件4.1.4PS的选用我国工业生产的PS主要有三类：通用级PS、高抗冲击级PS和可发性PS。一、通用PS（Generalpolystyrene，GPS）以本体聚合和悬浮聚合的PS均聚物。1.种类（1）耐热型GPS相对分子质量较高，残存苯乙烯单体含量低，软化点比一般GPS高7℃左右，适合于挤出成型和注塑高质量的制品。塑料橡胶成型原材料课件（2）中等流动型GPS和高流动型GPS相对分子质量较低，加有润滑剂流动性提高，耐热性降低，特别适合成型薄膜制品和形状复杂的制品。2．成型加工及应用主要用于注塑和挤出成型，也可用于模压、压延等成型方法。注塑成型制品表面光泽度高，具有良好的尺寸稳定性，产品精致美观，用于挤出成型制品有薄膜、容器、管材、板、片等。PS易于着色、印刷、雕刻和表面金属化处理。塑料橡胶成型原材料课件二、高抗冲聚苯乙烯（Highimpactpolystyrene，HIPS）实质上是PS的改性品种，通过PS与橡胶共混或苯乙烯与橡胶共聚。塑料橡胶成型原材料课件1．HIPS的生产始于20世纪40年代末，早期采用机械共混法，现在主要采用接枝共聚法，将顺丁胶或丁苯胶溶于苯乙烯中进行接枝共聚，方法主要为本体聚合。2．HIPS的性能与应用具备GPS的大多数特点，但拉伸强度有所下降，透明度骤降。HIPS突出的性能是卓越的冲击韧性。HIPS主要用于生产电视机、录音机、电话机和各种仪表的机壳和部件，也可用于生产板材、冰箱内衬、容器等。塑料橡胶成型原材料课件三、可发性PS（Expandablepolystyrene，EPS）EPS是在一定条件下，使苯乙烯单体进行悬浮聚合而制得的珠状产品。一般要求珠粒大小均匀性要好，该种PS易于加入发泡剂制得整体内含有无数微孔的泡沫塑料。PS泡沫塑料质轻、热导率低、吸水性小、电性能好、绝热、减震、隔声，广泛用作保温、隔热材料，缓冲包装材料，食品包装材料，且“白色污染”问题正待解决。塑料橡胶成型原材料课件丙烯腈/丁二烯/苯乙烯树脂简称ABS树脂，它是丙烯腈（A）、丁二烯（B）、苯乙烯（S）的三元共聚物，也是人们对PS改性中开发的一种新型塑料材料。§4.2ABS树脂（Acrylonitrile-butadiene-styrenecopolymer）塑料橡胶成型原材料课件4.2.1制备方法一、共混法塑料橡胶成型原材料课件二、接枝共聚法1．乳液接枝共聚法2．本体悬浮接枝共聚法丁二烯胶乳的制备丁二烯胶乳与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掺混及后处理ABS树脂顺丁橡胶溶于丙烯腈苯乙烯两种单体混合液本体预聚合转化率达25%~35%悬浮聚合倾入水中离心脱水共聚物洗涤、干燥、挤出、造粒ABS树脂塑料橡胶成型原材料课件★4.2.2结构与性能一、结构ABS的结构通式：三种单体比例可调，大致是：x=0.2~0.3，y=0.05~0.4，z=0.4~0.7CH2CHCNxCH2CHCHCH2yCH2CHzn塑料橡胶成型原材料课件1．共混法制得的ABS基本上是AS树脂与丁腈橡胶的两相混合物。2．接枝共聚法制得的ABS是AS树脂分子链与丁二烯分子链接枝的结构。塑料橡胶成型原材料课件二、性能ABS树脂呈浅象牙色，不透明，它具有三种单体所赋予的优点。丙烯腈使ABS具有良好的耐化学腐蚀性，高的表面硬度和耐热性。丁二烯使ABS具有较高的韧性和冲击强度。苯乙烯则赋予ABS良好的刚性和易加工性。塑料橡胶成型原材料课件1．力学性能突出的力学性能是冲击强度高。图ABS塑料各组分对性能的影响塑料橡胶成型原材料课件2．热性能耐热性一般，具有较好的低温韧性。线膨胀系数较小，易制得尺寸精度较高的制品。3．电性能作为要求不很苛刻的电绝缘材料使用。4．耐化学试剂耐溶剂性良好的耐化学试剂性，除了浓的氧化性酸外，对各种酸、碱、盐类都比较稳定。与各种食品、药物、香精油长期接触也无变化。塑料橡胶成型原材料课件醇类、烃类对ABS无溶解作用，长期接触使ABS缓慢溶胀。醛、酮、酯、氯化烃等极性溶剂可使ABS溶解或与之形成乳浊液。冰醋酸、植物油可引起应力开裂。5．耐候性ABS分子链的丁二烯部分含有双键，使耐候性较差，在紫外线或热的作用下易氧化降解。特别对于波长不足350nm的紫外光部分更敏感。变硬发脆是ABS在紫外线和热氧化作用下发生老化的特征。常加入炭黑和酚类抗氧化剂提高其耐候性。塑料橡胶成型原材料课件6．燃烧性可燃、引燃后可缓慢燃烧。4.2.3ABS树脂的选用一、ABS的品种中国生产的ABS树脂品种主要有通用型、挤出型、高流动型、耐热型、耐寒型、阻燃型和电镀型等。塑料橡胶成型原材料课件表不同类型ABS的特征塑料橡胶成型原材料课件二、ABS的成型加工与应用1．ABS的成型加工（1）成型加工性能①因有腈基（—CN）而易于吸湿，成型前进行干燥处理，可获得表面高度光洁的制品。②无定形聚合物，无明显熔点，熔融流动温度不太高，加工温度范围较宽。③熔体具有较明显的非牛顿性。塑料橡胶成型原材料课件④ABS具有较小的成型收缩率，可制得尺寸精度较高的制品。⑤适宜电镀和进行冷成型的品种之一。（2）加工工艺适宜于注塑、挤出、吹塑、压延、发泡、真空等多种成型方法。成型加工的工艺条件视ABS树脂的性能指标而定。2．应用（1）制备机械零件，如齿轮、轴承等（2）制备电机、仪器仪表零部件，如仪表箱、电机外罩等塑料橡胶成型原材料课件（3）汽车工业方面，如车轮装饰罩、挡泥板等（4）家电方面，如冰箱搁板、风扇扇叶、电视机前后罩等（5）工业用品，如耐腐管道、蓄电池槽、纺机及其零部件等（6）建筑行业，如板材、门户面板等（7）家用日用品，如相机、时钟及家具等零部件、箱包零件等（8）其它方面，如计算机、办公机械零部件、娱乐用品、体育用品等。塑料橡胶成型原材料课件通过本章的学习，同学们应该熟练掌握聚苯乙烯及ABS的结构与性能，掌握它们的加工与应用，了解它们如何选用。本章小结塑料橡胶成型原材料课件本章作业1.试分析聚苯乙烯的结构对性能的影响。2.为什么ABS具有良好的综合物理力学性能？三种单体对材料性能各有何影响？