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聚苯乙烯(Polystyrene,縮寫PS)是指由苯乙烯單體經(jīng)自由基加聚反應(yīng)合成的聚合物,,化學(xué)式是(C8H8)n,。它是一種無(wú)色透明的熱塑性塑料,,具有高于100℃的玻璃轉(zhuǎn)化溫度,因此經(jīng)常被用來(lái)制作各種需要承受開水的溫度的一次性容器,,以及一次性泡沫飯盒等,。
聚苯乙烯(PS)包括普通聚苯乙烯,發(fā)泡聚苯乙烯(EPS),,高抗沖聚苯乙烯(HIPS)及間規(guī)聚苯乙烯(SPS),。普通聚苯乙烯樹脂為無(wú)毒,無(wú)臭,,無(wú)色的透明顆粒,,似玻璃狀脆性材料,其制品具有極高的透明度,,透光率可達(dá)90%以上,,電絕緣性能好,易著色,,加工流動(dòng)性好,,剛性好及耐化學(xué)腐蝕性好等。普通聚苯乙烯的不足之處在于性脆,,沖擊強(qiáng)度低,,易出現(xiàn)應(yīng)力開裂,耐熱性差及不耐沸水等,。
普通聚苯乙烯樹脂屬無(wú)定形高分子聚合物,,聚苯乙烯大分子鏈的側(cè)基為苯環(huán),大體積側(cè)基為苯環(huán)的無(wú)規(guī)排列決定了聚苯乙烯的物理化學(xué)性質(zhì),如透明度高.剛度大.玻璃化溫度高,,性脆等,。可發(fā)性聚苯乙烯為在普通聚苯乙烯中浸漬低沸點(diǎn)的物理發(fā)泡劑制成,,加工過(guò)程中受熱發(fā)泡,,專用于制作泡沫塑料產(chǎn)品。高抗沖聚苯乙烯為苯乙烯和丁二烯的共聚物,,丁二烯為分散相,,提高了材料的沖擊強(qiáng)度,但產(chǎn)品不透明,。間規(guī)聚苯乙烯為間同結(jié)構(gòu),,采用茂金屬催化劑生產(chǎn),發(fā)展的聚苯乙烯新品種,,性能好,,屬于工程塑料。
PS一般為頭尾結(jié)構(gòu),,主鏈為飽和碳鏈,,側(cè)基為共軛苯環(huán),使分子結(jié)構(gòu)不規(guī)整,,增大了分子的剛性,,使PS成為非結(jié)晶性的線型聚合物。由于苯環(huán)存在,,PS具有較高的Tg(80~105℃),,所以在室溫下是透明而堅(jiān)硬的,由于分子鏈的剛性,,易引起應(yīng)力開裂,。
聚苯乙烯無(wú)色透明,能自由著色,,相對(duì)密度也僅次于PP,、PE,具有優(yōu)異的電性能,,特別是高頻特性好,,次于F-4、PPO,。另外,,在光穩(wěn)定性方面僅次于甲基丙烯酸樹脂,但抗放射線能力是所有塑料中最強(qiáng)的,。聚苯乙烯最重要的特點(diǎn)是熔融時(shí)的熱穩(wěn)定性和流動(dòng)性非常好,,所以易成型加工,,特別是注射成型容易,適合大量生產(chǎn),。成型收縮率小,,成型品尺寸穩(wěn)定性也好。
力學(xué)性能
聚苯乙烯分子及其聚集態(tài)結(jié)構(gòu)決定其為剛硬的脆性材料,,在應(yīng)力作用下表現(xiàn)為脆性斷裂,。
熱性能
聚苯乙烯的特性溫度為:脆化溫度-30℃左右、玻璃化溫度80~105℃,、熔融溫度為140~180℃,、分解溫度300℃以上。由于聚苯乙烯的力學(xué)性能隨溫度的升高明顯下降,、耐熱性較差,,因而連續(xù)使用溫度為60℃左右,最高不宜超過(guò)80℃,。導(dǎo)熱率低,為0.04~0.15W/(m·K),,幾乎不受溫度而變化,,因而具有良好的隔熱性。
電性能
聚苯乙烯具有良好的電性能,,體積電阻率和表面電阻率分別高達(dá)1016~1018Ω·cm和1015~1018Ω,。介電損耗角正切值極低,并且不受頻率和環(huán)境溫度,、濕度變化的影響,,是優(yōu)異絕緣材料。
光學(xué)性能
聚苯乙烯具有優(yōu)良的光學(xué)性能,,透光率達(dá)88%~92%,、折射率為1.59~1.60,可以透過(guò)所有波長(zhǎng)的可見光,,透明性材料在塑料中僅次于有機(jī)玻璃等丙烯酸類聚合物,。但因聚苯乙稀耐候性較差,長(zhǎng)期使用或存放時(shí)受陽(yáng)光,、灰塵作用,,會(huì)出現(xiàn)渾濁、發(fā)黃等現(xiàn)象,,因而用聚苯乙烯制作光學(xué)部件等高透明制品時(shí)需考慮加入適當(dāng)品種和用量的防老劑,。
化學(xué)性能
耐腐蝕較好,耐溶劑性,、耐氧化較差,。
聚苯乙烯耐各種堿,、鹽及水溶液,對(duì)低級(jí)醇類和某些酸類(如硫酸,、磷酸,、硼酸、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%~30%的鹽酸,、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%~25%的醋酸,、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%~90%的甲酸)也是穩(wěn)定的,但是濃硝酸和其他氧化劑能使之破壞,。
聚苯乙烯能溶于許多與其溶度參數(shù)相近的溶劑中,,如丙酮、四氯乙烷,、苯乙烯,、苯、氯仿,、二甲苯,、甲苯、四氯化碳,、甲乙酮,、酯類等,不溶于礦物油,、脂肪烴,、乙醚、苯酚等,,但能被它們?nèi)苊?。許多非溶劑物質(zhì),如高級(jí)醇類和油類,,可使聚苯乙烯產(chǎn)生應(yīng)力開裂或溶脹,。
聚苯乙烯在熱、氧及大氣條件下易發(fā)生老化現(xiàn)象,,造成大分子鏈的斷裂和顯色,,當(dāng)體系中含有微量單體、硫化物等雜質(zhì)時(shí)易老化,,因此,,聚苯乙烯制品在長(zhǎng)期使用中會(huì)變黃發(fā)脆。
聚苯乙烯的應(yīng)用:
聚苯乙烯的經(jīng)常被用來(lái)制作泡沫塑料制品,。聚苯乙烯還可以和其他橡膠類型高分子材料共聚生成各種不同力學(xué)性能的產(chǎn)品,。日常生活中常見的應(yīng)用有各種一次性塑料餐具,透明CD盒等等,。發(fā)泡聚苯乙烯(保麗龍)于建筑材料使用上,,自2003年廣泛使用于中空樓板隔音隔熱材,。
高抗沖聚苯乙烯(HIPS)
高抗沖聚苯乙烯是通過(guò)在聚苯乙烯中添加聚丁基橡膠顆粒的辦法生產(chǎn)的一種抗沖擊的聚苯乙烯產(chǎn)品。這種聚苯乙烯產(chǎn)品會(huì)添加微米級(jí)橡膠顆粒并通過(guò)枝接的辦法把聚苯乙烯和橡膠顆粒連接在一起,。當(dāng)受到?jīng)_擊時(shí),,裂紋擴(kuò)展的尖端應(yīng)力會(huì)被相對(duì)柔軟的橡膠顆粒釋放掉。因此裂紋的擴(kuò)展受到阻礙,,抗沖擊性得到了提高,。
苯乙烯-丙烯腈共聚物(SAN)
SAN是Styrene Acrylonitrile的縮寫,是苯乙烯和丙烯腈的共聚物,,是一種無(wú)色透明,,具有較高的機(jī)械強(qiáng)度的聚丙烯基工程塑料。SAN的化學(xué)穩(wěn)定性要比聚苯乙烯好,。SAN類產(chǎn)品的透明度和抗紫外性能不如聚甲基丙烯酸甲酯類產(chǎn)品但是價(jià)格相對(duì)便宜,。
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)
ABS是Acrylonitrile butadiene styrene的縮寫,是丙烯腈,、丁二烯和苯乙烯的共聚物,。具有高強(qiáng)度,低重量的特點(diǎn),。是常用的一種工程塑料之一,。
SBS橡膠
SBS橡膠是一種聚(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯)結(jié)構(gòu)的三段嵌段共聚物。這種材料同時(shí)具有聚苯乙烯和聚丁二烯的特點(diǎn),,是一種耐用的熱塑性橡膠。SBS橡膠經(jīng)常被用來(lái)制造輪胎,。
聚苯乙烯的用途:
聚苯乙烯易加工成型,,并具有透明、廉價(jià),、剛性,、絕緣、印刷性好等優(yōu)點(diǎn),??蓮V泛用于輕工市場(chǎng),日用裝璜,,照明指示和包裝等方面,。在電氣方面是良好的絕緣材料和隔熱保溫材料,可以制作各種儀表外殼,、燈罩,、光學(xué)化學(xué)儀器零件、透明薄膜,、電容器介質(zhì)層等,。
可用于粉類和乳液類化妝品,。用于粉餅有很好的壓縮性,可改善粉的黏附性能。賦予皮膚光澤和潤(rùn)滑感,是代替滑石粉和二氧化硅的高級(jí)填充劑,。
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