聚苯乙烯（热塑性塑料）

聚苯乙烯

热塑性塑料

聚苯乙烯（英语：Polystyrene，简称PS）为一种无色透明的热塑性塑料，是由苯乙烯单体经自由基缩聚反应合成的聚合物，因其具有高于100摄氏度的玻璃转化温度，所以经常被用来制造各种需要承受开水温度的一次性容器或一次性泡沫饭盒等。日文名称为ポリスチロール。它是一种无色透明的热塑性塑料，具有高于100℃的玻璃转化温度，因此经常被用来制作各种需要承受开水的温度的一次性容器，以及一次性泡沫饭盒等。聚苯乙烯无色透明，能自由着色，相对密度也仅次于PP、PE，具有优异的电性能，特别是高频特性好，次于F-4、PPO。

材料简介

聚苯乙烯是指有苯乙烯单体经自由基缩聚反应合成的聚合物，通式是[(CH2CHC6H5)n]，包括普通聚苯乙烯（GPPS），聚苯乙烯、可发性聚苯乙烯（EPS)、高抗冲聚苯乙烯（HIPS）及间规聚苯乙烯（SPS）。玻璃化温度80～90℃，非晶态密度1.04～1.06克/厘米3，晶体密度1.11～1.12克/厘米3，熔融温度240℃，电阻率为1020～1022欧·厘米。导热系数30℃时0.116瓦/(米·开)。通常的聚苯乙烯为非晶态无规聚合物，具有优良的绝热、绝缘和透明性，长期使用温度0～70℃，但脆，低温易开裂。此外还有全同和间同立构聚苯乙烯。全同聚合物有高度结晶性。

普通聚苯乙烯树脂属无定形高分子聚合物，聚苯乙烯大分子链的侧基为苯环，大体积侧基为苯环的无规排列决定了聚苯乙烯的物理化学性质，如透明度高、刚度大、玻璃化温度高，性脆等。可发性聚苯乙烯为在普通聚苯乙烯中浸渍低沸点的物理发泡剂制成，加工过程中受热发泡，专用于制作泡沫塑料产品。高抗冲聚苯乙烯为苯乙烯和丁二烯的共聚物，丁二烯为分散相，提高了材料的冲击强度，但产品不透明。间规聚苯乙烯为间同结构，采用茂金属催化剂生产，是近年来发展的聚苯乙烯新品种，性能好，属于工程塑料。

聚苯乙烯（PS）具有高于100摄氏度的玻璃转化温度，因此经常被用来制作各种需要承受开水的温度的一次性容器，以及一次性泡沫饭盒等。普通聚苯乙烯树脂为无毒，无臭，无色的透明颗粒，似玻璃状脆性材料，其制品具有极高的透明度，透光率可达90％以上，电绝缘性能好，易着色，加工流动性好，刚性好及耐化学腐蚀性好等。普通聚苯乙烯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。

材料性能

①力学性能：聚苯乙烯属于一种硬而脆的材料，延伸性极小，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通用塑料中是很高的，但其冲击强度很低。聚苯乙烯的力学性能与合成方式、相对分子质量大小、温度高低、杂质含量及测试方法有关。

②热性能：聚苯乙烯的耐热性能较差，热变形温度为70～95℃，长期Chemicalbook使用温度为60～80℃。聚苯乙烯的热导率较低，约为0.10～0.13W/(m·K)，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。聚苯乙烯的线膨胀系数较大，与金属相差悬殊甚大，故制品不易带有金属嵌件。此外，聚苯乙烯的许多力学性能都显著受到温度的影响。

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，电性能不受环境温度的影响，但由于其表面电阻和体积电阻均较大，又不吸水，因此易产生静电，使用时需加入抗静电剂。

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Chemicalbook醇及各种有机酸，但不耐氧化性酸(如硝酸)和氧化剂的浸蚀。聚苯乙烯还会受到许多烃类、铜类及高级脂肪酸的浸蚀，可溶于苯、甲苯、乙苯、苯乙烯、四氯化碳、氯仿、二氯甲烷以及易受酯类影响。此外，由于聚苯乙烯带有苯基，可使苯基α位置上的氢活化，因此聚苯乙烯的耐候性不好，如果长期曝光会变色变脆，其耐光性、氧化性都较差，使用时应加入抗氧剂。

用途

聚苯乙烯易加工成型，并具有透明、廉价、刚性、绝缘、印刷性好等优点。可广泛用于轻工市场，日用装璜，照明指示和包装等方面。在电气方面更是良好的绝缘材料和隔热保温材料，可以制作各种仪表外壳、灯罩、光学化学仪器零件、透明薄膜、电容器介质层等。

可用于粉类和乳液类化妆品。用于粉饼有很好的压缩性,可改善粉的黏附性能。赋予皮肤光泽和润滑感,是代替滑石粉和二氧化硅的高级填充剂。

材料类型

合成材料

塑料：

聚乙烯；聚氯乙烯；聚苯乙烯；聚乙烯醇；聚丙烯；聚丙烯酸；聚丁烯；聚异丁烯；聚砜；聚甲醛；聚酰胺；聚碳酸酯；聚乳酸；聚四氟乙烯；聚对苯二甲酸乙二酯；环氧树脂；酚醛树脂；聚氨酯

合成橡胶：

顺丁橡胶；丁苯橡胶；丁腈橡胶；氯丁橡胶

合成纤维：

丙纶；涤纶；锦纶；腈纶；氨纶；维尼纶；耐纶；达克纶；克夫纶

抗冲击型

抗冲击聚苯乙烯

它是苯乙烯单体与橡胶接枝聚合生成的无定形聚合物，或是聚苯乙烯与橡胶（通常为聚丁二烯橡胶）的物理共混物。所生成的聚合物具有韧性，通常为白色（也有透明的品级），挤出和成型非常容易。它的韧性主要决定于橡胶组分的比率和使用量。抗冲击PS的代表性能为：弯曲强度和拉伸强度为13.8～48.3MPa（随橡胶和添加剂含量不同而不同）；伸长率 10~60%；光泽度 5~100%。目视透明度从极佳至较差，收缩率约为0.006，热膨胀系数与透明PS相同。抗冲击PS受γ一射线灭菌照射后性能无变化，与透明PS具有同样的耐溶剂性。抗冲击PS的熔体指数为1～10g/min，维卡软化点为215°F。具有增强性能的抗冲击级聚苯乙烯的商业化生产有广泛的市场前景。已有的一些特殊品级包括：超高光泽度级、高透明级、耐磨级、抗环境应力一开裂级（ESCR）、高模量级、低光泽级、残余单体苯乙烯含量低的品级。

抗冲击聚苯乙烯突出的特性是易加工、尺寸稳定性优异、冲击强度高并且有较高刚性。对于HIPS只是在耐热性。氧渗透性、紫外光稳定性和耐油品性方面有一定限度。化学和性能抗冲击聚苯乙烯是通过将聚了二烯橡胶在聚合反应之前溶于苯乙烯单体而制得的。虽然可以用悬浮聚合法制HIPS，但目前工业上生产HIPS采用的主要是本体聚合法。在本体聚合过程中，苯乙烯单体/橡胶/添加剂的混合体通过一系列反应器，转化率达70～90%。聚合反应中需加热或加入引发剂使反应完成，然后在真空中加热从树脂中除去挥发性残留单体，再造粒出售。

抗冲击聚苯乙烯性能检测根据其相对的抗冲击强度分为几级：

中等抗冲击品级的缺口悬臂梁抗冲击强度一般为 0.6—1./i；

高抗冲击品级的抗冲击度为1.5—2.5ftlb/in；

极高抗冲击级的抗冲击强度为>2./in

有的 HIPS品级其抗冲击强度值高达6./in，但这种树脂通常用于共混树脂中以提高低强度品级树脂的抗冲击强蔗。

标准HIPS的其它重要性能检测注意事项如下：弯曲强度13.8～55.1MPa；拉伸强度13.8—41.4MPa；断裂伸长率为15—75%；密度1.035—1.04 g/ml；维卡软化点185—220°F。

唯一工业化的掺用HIPS合金是其与聚苯醚的共混物。这种共混物的耐热性和韧性都很突出，但产品价格比单用HIPS的产品高许多。

聚苯乙烯技术的不断发展使生产厂可以生产与标准级PS相比具有更突出性能的品级。聚苯乙烯的许多性能是不能兼而得之的，如欲提高抗冲击强度，就不得不牺牲光泽度等。目前出现的一些新型树脂，它们具有ABS的光泽度，同时也有很高的韧性。有些品级如在包装食品时，可耐各种油脂和用于致冷机时能耐氯氟烃（CFC）发泡剂的也已开发出来。阻燃级（UL V－0和 UL 5－V），抗冲击聚苯乙烯已有生产并广泛用于电视机壳、商用机器和电器制品。这些树脂的加工操作比许多阻燃工程树脂更为容易，价格也更低。

可发性型

用于制造从茶杯到家用绝缘绝热材料等。泡沫塑料的性能（如密度和抗冲击强度）取决于泡孔的大小和分布，这二个因素是由所加入的发泡剂的分散率、百分含量和挥发性来控制的，代表性的发泡剂是戊烷和异戊烷。阻燃级发泡聚苯乙烯以卤代烃作为阻燃剂，广泛用作建筑物隔音绝热层和工程上使用。可发泡剂SAN已被用于制造漂浮制品和其它耐汽油制品。

共聚物

它们的韧度非常好。主要品种有：苯乙烯一丙烯睛共聚物（SAN）、苯乙烯一马来酸酐共聚物（SMA）、苯乙烯一丁二烯一苯乙烯共聚物（SBS）、苯乙烯和丙烯酸酯共聚物，以及以它们为基材的改性体。SAN的热变形温度比透明PS高，其耐溶剂性也有改进，具有优异的抗渗透性。橡胶改性的SAN有丙烯睛一丁二烯一苯乙烯共聚物（ABS）和丙烯睛．苯乙烯一丙烯酸酯共聚物（ASA）等树脂。S－MA的热变形温度比透明体PS更高，可达40°F，它有优良的透明性和光泽度。SMA可用橡胶改性或采用玻璃纤维增强。SBS和SBS的各种改性体可作为改善抗冲击性、柔性和流动性的组分用于生产具有粘性和抗弯曲的产品如胶泥、鞋底、沥青毡等，SBS还用于生产透明抗冲击PS。苯乙烯可与丙烯酸酯弹性体共聚生成具有优良物理性能的透明级抗冲击PS。

参考资料

1.聚苯乙烯·ChemicalBook