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CAS号: | 9003-53-6 |
英文名称: | Poly(styrene) |
英文同义词: | 3A;KB;r3;up1;up2;upm;ps2;u625;up27;x600 |
中文名称: | 聚苯乙烯 |
中文同义词: | 担体;乳液;橡浆;聚苯乙烯;苯乙烯乳胶;泡沫聚苯乙烯;聚苯乙烯树脂;浸渍聚苯乙烯;无规聚苯乙烯;聚苯乙烯微球 |
CBNumber: | CB4146768 |
分子式: | H2 |
分子量: | 2.01588 |
MOL File: | 9003-53-6.mol |
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聚苯乙烯化学性质 |
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稳定性: |
Stable. Combustible. Incompatible with strong oxidizing agents. |
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聚苯乙烯 性质、用途与生产工艺 |
高分子化合物
聚苯乙烯是苯乙烯单体经加聚反应制得的产物,属高分子化合物。聚苯乙烯最早是由天然树脂香脂中的一种挥发性油得到的。1930年德国法本公司首先以连续本体聚合法试生产,随后,实现了工业化生产,是塑料中开发较早的品种。1982年的年产量仅次于聚乙烯和聚氯乙烯。苯乙烯主要由苯和乙烯经烃基化脱氢制取,单体既可按自由基反应历程聚合,也可按离子反应历程聚合,随反应类型、聚合方法不同,所得产物的性能、用途有很大差异。自由基聚合所得无规聚苯乙烯,耐温只有80℃;负离子配位聚合所得等规聚苯乙烯(苯基在碳链平面同侧)耐热可达240℃。本体聚合可得玻璃状透明、绝缘性能优异的硬质塑料;溶液聚合大多用于制取涂料。聚苯乙烯对酸、碱、盐、矿物油、有机酸、低级醇等具有良好的耐腐蚀性,但在丙酮、酯类、芳香烃等有机溶剂中发生软化或溶解。绝缘性好、透明、折光率高、耐水、着色性好,可制成各种色彩鲜艳的塑料制品。熔融时热稳定性和流动性非常好,易于加工,可模塑、挤塑成型。聚苯乙烯的薄膜可用作电容器的绝缘层和电器零件,泡沫塑料可作为精密仪器的包装材料,建筑上的隔音、防震材料。但聚苯乙烯性脆、耐温性差、表面硬度较低,使其应用受到限制。为此,常通过共聚或共混等方法改善其性能,扩大应用范围。聚苯乙烯中共混少量橡胶可明显改善抗冲击性能。苯乙烯与丁二烯的无规共聚物——丁苯橡胶广泛用作汽车轮胎。与丙烯腈共聚可提高制品的软化点,同时又不降低其透明度。三元共聚物 ABS是优良的工程塑料。苯乙烯与丁二烯嵌段共聚物是应用很广的热塑性弹性体。与二乙烯苯共聚可制取各种离子交换树脂的母体。聚苯乙烯上的苯环可进行各种化学反应,制得以聚苯乙烯为骨架而带有各种功能基的聚合物,以作高分子试剂或高分子催化剂。本信息由Chemicalbook的晓楠编辑。
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聚苯乙烯树脂
聚苯乙烯树脂简称PS。于1939年在美国研制成功。以斯威罗尔的商品名首先实现了商品化。它与聚乙烯树脂、聚氯乙烯树脂一起成为使用频度最高的三大热塑性通用塑料。具有无味无臭、比重小、无色透明、着色自由,质硬、化学性能稳定、不吸湿等优点。但有质脆、热变形温度低(70℃)的缺点。能耐稀酸,但会受浓酸与卤素侵蚀。浇铸时会引起流动方向上聚合分子的配位而残留失真。可能引起强度的不均匀,在流动方向高,垂直方向低。所以有必要在成形时保持低温,加大浇涛压力,力图均匀。国际市场上聚苯乙烯树脂有三个等级: 一般用的QP、耐热用的HR与耐冲击用的HI。HR是a甲基苯乙烯聚合体。HI是丁二烯与苯乙烯的共聚合体,显著地改善了树脂的坚韧性。聚苯乙烯树脂主要用于收音机、电视机、高频电器件、玩具、家庭用具(如杯子、梳子、吊钩、刷柄、肥皂盒等)冰箱内装、涂料基料(苯乙烯改良醇酸树脂、苯乙烯改良环氧树脂)、发泡材料(苯乙烯发泡材料)等。此外,改善了耐油性、刚性与耐热性的AS树脂(丙烯腈苯乙烯树脂)、以提高耐气候性为目标的MS树脂(甲基丙烯酸酯树脂)以及改善了耐冲击性与机械强度的ABS树脂等作为其共聚合体被广泛应用。
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分子结构
聚苯乙烯的分子链上交替连接着侧苯基,由于侧苯基的体积较大,而使聚苯乙烯的分子链变得刚硬。因此,玻璃化温度比聚乙烯、聚丙烯都高,且刚性脆性较大,制品易产生内应力。由于侧苯基在空间的排列为无规结构,因此聚苯乙烯为无定形聚合物,具有很高的透明性。
侧苯基的存在使聚苯乙烯的化学活性要大一些,苯环所能进行的特征反应如氯化、硝化、磺化等聚苯乙烯都可以进行。此外,侧苯基可以使主链上α氢原子活化,在空气中易氧化生成过氧化物,并引起降解。因此制品长期在户外使用易变黄、变脆。但由于苯环为共轭体系,使得聚合物耐辐射性较好,在较强辐射性条件下,其性能变化较小。
图1为聚苯乙烯分子结构式。
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聚苯乙烯的性能
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。
图2为温度升高对聚苯乙烯拉伸强度的影响。
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。
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聚苯乙烯着色
聚苯乙烯的着色性能很好,对各种着色剂的亲合性较强,普通的颜料和染料都可使用。由于聚苯乙烯多用做透明制品,所以无机颜料用的较少,而聚苯乙烯成型加工温度高,可用的染料也不多,而多采用有机颜料。
对于聚苯乙烯塑料选用着色剂的主要要求是:必须满足较高的成型加工温度,具有较好的分散性。对于耐光性的要求,由于聚苯乙烯制品大部分在室内使用,一般要求不高,但对于长期户外使用的制品,要求着色剂有较高的耐光坚牢度。
聚苯乙烯加入着色剂的量一般为树脂量的0.1~0.2%以下,用量过多会影响制品的力学强度和透明度。
聚苯乙烯一般采用干混法着色,着色时多用酒精、松香油做颜料的分散剂,能较好的湿润聚苯乙烯粒料表面,有助于颜料的分散和粘附,在成型时分散剂也容易挥发,不致影响制品的性能。
聚苯乙烯还可以采用浸染法着色,即将已成型好的制品放入50~60℃下各种染料的醇溶液中,浸泡3~5min,取出后用温水洗净、晒干,这种方法避免了高温对染料色泽的破坏,但是由于工序较复杂,一般应用也不多。
聚苯乙烯也能用色母料进行着色。
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应用领域
聚苯乙烯包括通用型聚苯乙烯(GPPS)和可发性聚苯乙烯(EPS)。聚苯乙烯的优点是透明性高,加工流动性好,易着色,易印刷,电绝缘性、刚性等都很好。聚苯乙烯的缺点是韧性差,耐热性低,耐溶剂性、耐化学试剂性、耐沸水性差,且易出现应力开裂的现象。可发性聚苯乙烯是苯乙烯单体通过悬浮聚合法制得的。发泡剂选用丁烷、戊烷以及石油醚等挥发性液体。发泡剂可以在聚合过程中加入,也可以在成型时加入。EPS的发泡倍率为50~70倍。
聚苯乙烯是通用塑料中最容易加工的品种之一,成型温度与分解温度相差大,可在很宽的温度范围内加工成型。同时,它具有成本低、刚性大、透明度好、电性能不受频率的影响等特点,因此可广泛地应用在仪表外壳、汽车灯罩、照明制品、各种容器、高频电容器、高频绝缘用品、光导纤维,包装材料等。可发性聚苯乙烯由于其质量轻、热导率低、吸水性小、抗冲击性好等优点,广泛地应用于建筑、运输、冷藏、化工设备的保温、绝热和减震材料等方面。
聚苯乙烯在工业上和日用品上广泛用作包装材料。如:瓶盖头、各种容器、大容量容器、取向薄膜、食品包装材料。聚苯乙烯泡沫塑料可用作电冰箱、火车、船、建筑等的绝热材料。在电气方面更是良好的绝缘材料和绝热保温材料。
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高抗冲聚苯乙烯(HIPS)
高抗冲聚苯乙烯(HIPS)是在苯乙烯单体中添加合成的丁二烯橡胶,然后聚合而成的一种改善GPPS性能上硬而脆的缺点而成的新级别。基本特性如下:
①随丁二烯含量的不同而有中、高、超高三个级别,一般丁二烯含量在3%~15%,由于弹性体的加入制得的聚合物有较高的韧性和抗冲击强度,比GPPS提高7倍以上。
②HIPS透明性丧失,变为不透明白色。
③拉伸强度、硬度、耐热光稳定性均有下降。
图3为高抗冲聚苯乙烯(HIPS)的典型性能
应当指出的是,如果使用丁二烯单体同苯乙烯进行共聚生成丁二烯-苯乙烯共聚物,则同样可改善GPPS的冲击强度,但共聚物的透明性好、无毒,耐冲击性好,易为有机溶剂和油类侵蚀。这种BS共聚物,可应用于食品包装、文具、容器、医疗器具、玩具、充气包装。可以进行注射成型、挤出成型、吹塑成型、粘接、印刷。注射成型的温度为235℃。BS树脂又叫K树脂。
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化学性质
无色、无臭、无味而有光泽的透明固体。 溶于芳香烃、氯代烃、脂肪族酮和酯等。
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用途
主要用于制造音像制品和光盘磁盘盒、灯具和室内装饰件、高频电绝缘零件等
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用途
主要用作火车车辆部件、汽车零部件、船舶用塑料件、电讯电器零部件及建筑材料等
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用途
用作建筑上保温及隔热材料和仪器、仪表的防振包装
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Polymers
Resin and Derivatives
Amino resin
Particle Size StandardsAlphabetic
Particle Size StandardsAnalytical Standards
Materials Science
P
Physical Properties
POLB - POLY
Reference/Calibration Standards
organic compound
Resins for Peptide Synthesis
芳烃
高分子科学
有机化合物
保护氨基酸
Chromatography
Organic Soluble Polymers
POLB - POLY
Polymer Standards
Certified Reference Materials
Analytical Standards
Analytical Chromatography Product Catalog
Alphabetic
C8H8n
HCHC6H5CH2nH
C8H8unspec
C6D5CHCH2n
C6H5CDCD2n
CH2CHC6H5n
C8H8X
-CH2CHC6H5n
C6H5CH2CH2x
2011-82-0
聚苯乙烯
乙烯基苯均聚物
乳液,橡浆,胶乳
泡沫聚苯乙烯
聚苯乙烯树脂
苯乙烯乳胶
担体
聚苯乙烯荧光素标记MW约3,200MWMN=1.06
聚苯乙烯荧光素标记MW约8,100MWMN=1.065
聚苯乙烯橡胶微球
聚苯乙烯標準品
阻燃高抗冲聚苯乙烯
浸渍聚苯乙烯
聚苯乙烯珠体[可发性的]
聚苯乙烯, M.W. CA 100,000
聚苯乙烯橡胶微球, 0.75 MICRON, 2.5 WT% DISPERSION IN WATER
聚苯乙烯橡胶微球, 2 MICRON, 10 WT% DISPERSION IN WATER
聚苯乙烯, M.W. 1,300, MW/MN 1.06
聚苯乙烯, M.W. 2,000, MW/MN 1.10
聚苯乙烯, M.W. 2,200, MW/MN 1.06
聚苯乙烯, M.W. 3,350, MW/MN 1.10
聚苯乙烯, M.W. 4,000, MW/MN 1.06
聚苯乙烯, M.W. 5,200, MW/MN 1.06
聚苯乙烯, M.W. 13,000, MW/MN 1.06
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