聚苯乙烯工艺介绍

聚苯乙烯工艺介绍聚苯乙烯工艺介绍聚烯烃弹性体聚烯烃弹性体n n热塑性弹性体（TPE）是在常温下显示橡胶弹性，高温下又能塑化成型的高分子材料，它可采用热塑性塑料的加工设备和成型方法高效而经济地生产出类似橡胶性能的制品。n n成型加工周期大大缩短、边角废料可回收利用。n nTPE的主要品种有聚烯烃类、苯乙烯类和聚氨酯类等。聚烯烃弹性体聚烯烃弹性体 n n根据制备方法不同：n n共混型热塑性聚烯烃弹性体(TPO)n n共聚型热塑性聚烯烃弹性体(POE)聚苯乙烯聚苯乙烯polystyrenePS目前产量仅次于目前产量仅次于PE、PVC和和PP居居第四位第四位 学习目的学习目的n n了解PS的制备方法n n理解其结构特点，注重ABS三元共聚物中各组份对其性能的影响n n掌握PS刚、硬、脆、透明及成型加工性能特点和主要用途。PS树脂的品种树脂的品种n n通用聚苯乙烯n n高抗冲击聚苯乙烯n n发泡聚苯乙烯PS的优点的优点n n质地坚硬，呈刚性质地坚硬，呈刚性n n化学性能和电绝缘性优良化学性能和电绝缘性优良n n黏度小、流动性好、加工温度范围宽、易成型黏度小、流动性好、加工温度范围宽、易成型加工加工n n易着色、粘结、印刷性好易着色、粘结、印刷性好n n透明度高透明度高PS的缺点的缺点n n脆性较大脆性较大n n力学强度不高力学强度不高n n耐环境应力开裂性差耐环境应力开裂性差n n耐热性差耐热性差PS的发展概述的发展概述n n二十世纪三十年代德国IG法本公司（BASF前身）工业化n n美国、日本、西欧 GPS general polystyrenen n冲击强度、耐热性、应力开裂、易燃n n五十年代 接枝、嵌段共聚、共混、增强我国我国PS现状现状n n五十年代后期 工业化n n与发达国家相比：产量小、品种结构不合理苯乙烯苯乙烯的物化性能的物化性能苯乙烯是芳香族碳氢化合物，常温下为无色透苯乙烯是芳香族碳氢化合物，常温下为无色透明液体，其蒸汽有轻度毒性，略带有香甜味明液体，其蒸汽有轻度毒性，略带有香甜味但在空气快速氧化后生成醛、酮等氧化物有刺但在空气快速氧化后生成醛、酮等氧化物有刺激性异味。激性异味。工业用苯乙烯纯度在工业用苯乙烯纯度在99.4%以上，含有少量醛、以上，含有少量醛、乙苯等杂质。乙苯等杂质。聚苯乙烯的合成聚苯乙烯的合成 本体聚合、悬浮聚合、溶液聚合、乳液聚合、离子本体聚合、悬浮聚合、溶液聚合、乳液聚合、离子型聚合型聚合等方法合成聚苯乙烯等方法合成聚苯乙烯工业上应用较多的是工业上应用较多的是本体聚合和悬浮聚合本体聚合和悬浮聚合 本体聚合本体聚合n n聚合时先将苯乙烯在预聚釜中于聚合时先将苯乙烯在预聚釜中于聚合时先将苯乙烯在预聚釜中于聚合时先将苯乙烯在预聚釜中于9595115115下进行下进行下进行下进行预聚合，待转率达预聚合，待转率达预聚合，待转率达预聚合，待转率达30%30%35%35%n n送入连续塔式反应器，反应温度从送入连续塔式反应器，反应温度从送入连续塔式反应器，反应温度从送入连续塔式反应器，反应温度从100100分段递增分段递增分段递增分段递增至约至约至约至约180180，维持反应使最终转率达，维持反应使最终转率达，维持反应使最终转率达，维持反应使最终转率达95%95%左右左右左右左右n n反应产物在真空罐中进行脱气处理，去除未反应反应产物在真空罐中进行脱气处理，去除未反应反应产物在真空罐中进行脱气处理，去除未反应反应产物在真空罐中进行脱气处理，去除未反应挥发物后，从底部排出，经过挤出造粒得到挥发物后，从底部排出，经过挤出造粒得到挥发物后，从底部排出，经过挤出造粒得到挥发物后，从底部排出，经过挤出造粒得到PSPS粒粒粒粒状物状物状物状物 n n良好的透明性和电性能良好的透明性和电性能良好的透明性和电性能良好的透明性和电性能 、相对分子质量分布不均相对分子质量分布不均相对分子质量分布不均相对分子质量分布不均 悬浮聚合悬浮聚合 根根据据反反应应温温度度不不同同可可分分为为低低温温聚聚合合和和高高温温聚聚合。合。低低温温聚聚合合：聚聚乙乙烯烯醇醇、过过氧氧化化二二苯苯甲甲酰酰、85高高温温聚聚合合：无无须须使使用用引引发发剂剂、碳碳酸酸镁镁或或碳碳酸酸钙、苯乙烯钙、苯乙烯-顺丁烯二酸酐钠盐、顺丁烯二酸酐钠盐、150氮氮气气驱驱逐逐未未反反的的苯苯乙乙烯烯单单体体再再经经水水洗洗、离离心心分离、气流干燥制成珠粒状分离、气流干燥制成珠粒状PS树脂。树脂。悬浮聚合悬浮聚合n n温度易于控制，反应热易于散发，产品具有分子量分布均匀，综合性能优良的特点。n n产品中会残留少量分散剂，对制品透明性有一定影响，其工艺过程也较本体聚合复杂。n n从目前来看以本体聚合主，悬浮聚合常用来生产可发性聚苯乙烯（EPS）珠粒。聚苯乙烯的结构聚苯乙烯的结构n n高分子烃类聚合物、高分子烃类聚合物、头尾键接头尾键接n n少量的支链和不饱和结构少量的支链和不饱和结构n n侧基大量苯环存在、结构不规整、分子链侧基大量苯环存在、结构不规整、分子链僵硬、难于结晶、非晶态结构僵硬、难于结晶、非晶态结构n n叔碳氢活泼、变色、脆性叔碳氢活泼、变色、脆性n n共轭苯环电荷分布均匀、弱极性共轭苯环电荷分布均匀、弱极性聚苯乙烯的物理性能聚苯乙烯的物理性能PS原料为无毒、无色透明粒状物原料为无毒、无色透明粒状物密度为密度为1.05g/cm3，吸水率约为，吸水率约为0.05%宏观上质硬似玻璃，落地或敲打时发出金属般的清宏观上质硬似玻璃，落地或敲打时发出金属般的清脆声音脆声音易燃，燃烧时软化、起泡、燃烧速度慢，有浓黑烟易燃，燃烧时软化、起泡、燃烧速度慢，有浓黑烟（黄烟），并伴有苯乙烯单体的甜香味。（黄烟），并伴有苯乙烯单体的甜香味。聚苯乙烯的化学性能聚苯乙烯的化学性能n n饱和的碳氢聚合物、无定形、大分子链上的苯环饱和的碳氢聚合物、无定形、大分子链上的苯环和受苯环活化的和受苯环活化的位上的氢原子位上的氢原子n n碱、盐水溶液，低级醇类和某些酸类（如硫酸、碱、盐水溶液，低级醇类和某些酸类（如硫酸、磷酸、硼酸、磷酸、硼酸、1030%的盐酸、的盐酸、125%的醋酸，的醋酸，190%甲酸），浓硝酸和其它氧化剂能破坏甲酸），浓硝酸和其它氧化剂能破坏PS。n n溶度参数溶度参数（1.741.90）l03（J/m3）1/2，四氯，四氯乙烷、苯乙烯、异丙苯、苯、氯仿、二甲苯、甲乙烷、苯乙烯、异丙苯、苯、氯仿、二甲苯、甲苯、四氯化碳、甲乙酮、酯类苯、四氯化碳、甲乙酮、酯类n n不溶于某些脂肪烃类（如己烷、庚烷等）、乙醚、不溶于某些脂肪烃类（如己烷、庚烷等）、乙醚、丙酮、苯酚丙酮、苯酚n n非溶剂物质，如高级醇类和油类，可使非溶剂物质，如高级醇类和油类，可使PS产生应产生应力开裂或溶胀。力开裂或溶胀。聚苯乙烯的力学性能聚苯乙烯的力学性能 n n相对分子质量小于相对分子质量小于相对分子质量小于相对分子质量小于5x105x104 4n n5x105x104 4-10 x10-10 x104 4 拉伸强度、脆性拉伸强度、脆性拉伸强度、脆性拉伸强度、脆性n n压缩强度压缩强度压缩强度压缩强度 较好较好较好较好 温度温度温度温度n n硬度、模量硬度、模量硬度、模量硬度、模量3.5X103.5X103 3MN/mMN/m2 2本体法聚苯乙烯本体法聚苯乙烯悬浮法聚苯乙烯悬浮法聚苯乙烯拉伸强度拉伸强度/MPa/MPa45455050弯曲强度弯曲强度/MPa/MPa100100105105拉伸弹性模量拉伸弹性模量/MPa/MPa33003300冲击强度（无缺口）冲击强度（无缺口）/kJm/kJm2 2 12 12 1616聚苯乙烯的力学性能聚苯乙烯的力学性能聚苯乙烯的热性能聚苯乙烯的热性能 n n玻璃化转变温度玻璃化转变温度Tg为为80-105n n脆化温度脆化温度Tb约约-30n n含单体含单体5%的的PS软化点下降约软化点下降约30。100 70n n连续使用温度连续使用温度60-80 耐热性不好耐热性不好-甲基苯乙烯甲基苯乙烯聚苯乙烯的热性能聚苯乙烯的热性能n n降解温度降解温度300，350 苯乙烯和甲苯苯乙烯和甲苯 n n比热容低，约为比热容低，约为1.33kJ/（kgK），），200为为室温的两倍，塑化快、冷却快室温的两倍，塑化快、冷却快n n导热系数低，为导热系数低，为0.040.15W/m2Kn n线膨胀系数变化范围为（线膨胀系数变化范围为（68）105/聚苯乙烯的电性能聚苯乙烯的电性能聚苯乙烯的光学性能聚苯乙烯的光学性能n n折光指数为1.591.60n n透光率达8892%在塑料中其透明性仅次于丙烯酸类聚合物n n受阳光、灰尘作用后，出现混浊、发黄等现象n n加入1%不饱和脂肪酸胺、环胺或氨基醇类化合物，改善耐候性，制得高透明度的制品。聚苯乙烯的成型加工性能聚苯乙烯的成型加工性能 n n成型温度范围宽，熔体黏度低，假塑性流体、尤其对剪切速率敏感。n n比热容较PE和PP低、塑化速率和固化速率较快，注射成型生产周期可以缩短。n n无定形聚合物，成型收缩率小（0.45%），制品尺寸稳定性好 n n吸水率低，一般的制品可不干燥而直接成型加工。外观质量要求较高的制品，成型前需在6080下干燥适当时间，游离水分聚苯乙烯的成型加工性能聚苯乙烯的成型加工性能n n链的刚性大、质脆，热膨胀系数比金属的大n n制品不宜带有金属嵌件，以免在嵌件周围产生应力而开裂n n嵌件最好用铜质或铝质的，并进行预热。n n在制品设计时，若无特殊需要，应当避有直角、锐角、缺口等。聚苯乙烯的成型加工性能聚苯乙烯的成型加工性能n n热处理热处理n n制品放入制品放入6080的热水中的热水中14hn n鼓鼓风风干干燥燥烘烘箱箱内内静静置置14h，然然后后缓缓慢慢冷冷却却至室温至室温n n减少或消除了制品的内应力。减少或消除了制品的内应力。通用聚苯乙烯通用聚苯乙烯 n n根据挥发物的含量、分子量、所加助剂不根据挥发物的含量、分子量、所加助剂不同同：耐热型及中等流动型和高流动型 n n耐热型：分子量较高，残存苯乙烯单体含量低，其软化点比一般GPS高7左右，适合于挤出成型和注塑高质量的制品n n中等流动型和高流动型：分子量较低，加有一定量的润滑剂（硬脂酸丁酯、液体石蜡、硬脂酸锌等），流动性提高，耐热性降低，适合成型薄壁和形状复杂的制品。通用聚苯乙烯通用聚苯乙烯n n成型方法：注塑和挤出成型、模压、压延等。n n注射成型：170250，60120MPa，4080。n n制品表面光泽度高，具有良好的尺寸稳定性，产品精致美观，广泛用于工业和日常活中。例如汽车灯罩、仪器表面、化学仪器零件、光学仪器零件、电讯零件、珠宝盒、香水瓶、牙刷、肥皂盒、果盘等。n n挤出制品：薄膜、管材、容器、板、片等，用于化工、包装、装璜等方面。高抗冲聚苯乙烯高抗冲聚苯乙烯 n机械共混法：通用级PS和丁苯橡胶在130160下混炼 拉片 切粒结束语结束语谢谢大家聆听！谢谢大家聆听！31