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聚苯乙烯的應用和加工
點擊次數：2339 發布時間：2014-1-23
聚苯乙烯（PS）
聚苯乙烯（PS）是一種熱塑性樹脂，由于其價格低廉且易加工成型，因此得以廣泛應用。聚苯乙烯有均聚物（透明粒料）或增韌接枝共聚物或與彈性體的共混體（抗沖擊聚苯乙烯IPS）形式。聚苯乙烯共聚物在物理性能和熱性能上比均聚物有所提高。這幾類聚苯乙烯有多種品級，如標準IPS和標準透明品級、抗環境應力開裂品級（ESCR）、耐紫外線級。阻燃級、耐磨級、制輕質制件的高撓性品級、可發泡品級、超初級以及低殘余揮發分品級等。聚苯乙烯樹脂用于制造日常生活中的一次性餐具、汽車部件、包裝材料、玩具、建筑材料、電器和家庭用品等。
化學和性能
透明PS粒料它是通過苯乙烯單體的加成聚合反應得到的無定形聚合物。無色、透明，光學性能*，并有高剛性。性脆易裂、經過雙軸拉伸后才較柔軟和有韌性，透明PS的代表性能如下：
密度1．05g／cm3
拉伸強度48．3MPa．
彎曲強度82．7MPa．
典型收縮率0．0045in/in
熱膨脹系數5—8X10-5in／（in·°c）
伸長率2—3％
維卡軟化點225°F
聚苯乙烯本身耐y射線，因此y線照射滅菌對制品性能沒有影響。聚苯乙烯溶于芳香族溶劑和某些酮類，能溶解于甲基乙基酮。透明PS顆粒的熔體指數范圍是1—25g／10min或高于25g／10min。它有耐熱高的品級（維卡軟化點達223°F），也有殘余單體含量低的品級。
抗沖擊PS它是苯乙烯單體與橡膠接枝聚合生成的無定形聚合物，或是聚苯乙烯與橡膠（通常為聚丁二烯橡膠）的物理共混物。所生成的聚合物具有韌性，通常為白色（也有透明的品級），擠出和成型非常容易。它的韌性主要決定于橡膠組分的比率和使用量。因此，抗沖擊PS的性能變化較大，一般將其分成三類：中等沖擊強度級（懸臂梁沖擊強度＜1．5ft.lb＝、高沖擊強度級（懸臂梁沖擊強度為1．5～2．4ft.lb和超高沖擊強度級（懸臂梁沖擊強度為2．6—5．0ft./lb）。抗沖擊PS的代表性能為：彎曲強度和拉伸強度為13．8～48．3MPa（隨橡膠和添加劑含量不同而不同）；伸長率10—60％；光澤度5一100％。目視透明度從至較差，收縮率約為0．006in／in，熱膨脹系數與透明PS相同。抗沖擊PS受γ一射線滅菌照射后性能無變化，與透明PS具有同樣的耐溶劑性。抗沖擊PS的熔體指數為1～10g/min，維卡軟化點為215°F。具有增強性能的抗沖擊級聚苯乙烯的商業化生產有廣泛的市場前景。已有的一些特殊品級包括：超高光澤度級、高透明級、耐磨級、抗環境應力一開裂級（ESCR）、高模量級、低光澤級、殘余單體苯乙烯含量低的品級（1500ppm以下）以及低溫抗沖擊良好的品級。
聚苯乙烯共聚物它們的韌度非常好。主要品種有：苯乙烯一丙烯睛共聚物（SAN）、苯乙烯一馬來酸酥共聚物（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，以及以它們為基材的改性體。SAN的熱變形溫度比透明PS高，其耐溶劑性也有改進，具有優異的抗滲透性。橡膠改性的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）等樹脂。S－MA的熱變形溫度比透明體PS更高，可達40°F，它有優良的透明性和光澤度。SMA可用橡膠改性或采用玻璃纖維增強。SBS和SBS的各種改性體可作為改善抗沖擊性、柔性和流動性的組分用于生產具有粘性和抗彎曲的產品如膠泥、鞋底、瀝青氈等，SBS還用于生產透明抗沖擊PS。苯乙烯可與丙烯酸酯彈性體共聚生成具有優良物理性能的透明級抗沖擊PS。
可發性聚苯乙烯（EPS）用于制造從茶杯到家用絕緣絕熱材料等。泡沫塑料的性能（如密度和抗沖擊強度）取決于泡孔的大小和分布，這二個因素是由所加入的發泡劑的分散率、百分含量和揮發性來控制的，代表性的發泡劑是戊烷和異戊烷。阻燃級發泡聚苯乙烯以鹵代烴作為阻燃劑，廣泛用作建筑物隔音絕熱層和工程上使用。可發泡劑SAN已被用于制造漂浮制品和其它耐汽油制品.
制法
目前制造聚苯乙烯有幾種方法。zui早工業化生產的方法之一是用懸浮聚合制取透明PS和用本體、懸浮聚合制取抗沖擊PS。苯乙烯單體與幾乎與其等體積的水混合，并加入表面活性劑，攪拌使苯乙烯單體成為懸浮狀液滴，zui后聚合成硬的珠粒。反應中需加入引發劑加速和終止反應。zui后制成的聚苯乙烯珠粒再經擠出成為粒料。
可發性聚苯乙烯的制法與上述相同，但在用浸漬法制取浸潤珠粒過程中要加入發泡劑（一般為戊烷）。抗沖擊聚苯乙烯的制法是：將橡膠溶解在苯乙烯中，進行本體聚合（使苯乙烯與PS在低于相轉變點時反應，加入水和表面活性劑使之成為懸浮液，加入弓沒劑終止反應，然后對珠粒進行干燥、擠出切粒。目前生產上大都采用連續法本體聚合，在這一生產過程中，苯乙烯（制透明PS粒料）或苯乙烯一橡膠溶液（制抗沖擊PS）在達到*轉化率之前要經過連續性反應，然后汽提除掉未反應的組分，進行造粒。
加工
目前透明PS和抗沖擊PS多采用擠塑、熱成型和注塑成型等加工方法。許多產品也采用吹塑成型和滾塑成型方法。
擠塑大部分透明PS和抗沖擊PS采用擠塑成型方法，其中大多數用于生產片材。片材本身是可出售的，也被生產廠自己用來熱成型加工。從建筑材料到波紋板等多種型材制品都可用透明PS和抗沖擊PS擠塑成型。非發泡制品的擠塑成型一般使用溫度從380°F（喂料段）到430—460°F（擠出段）的二段式排氣擠出機。新型的擠塑成型設備，如旋轉擠塑機，已有應用。
透明PS和抗沖擊PS具有不吸水性，所以在擠塑成型前不需干燥。但如果喂料口溫度過低，或粒料貯存中表面帶有水分，以及排氣孔被堵塞時，那么濕氣就成為問題。
共擠塑這是一種發展迅速的加工工藝，采用這種加工成型方法可制造由同一種或不同塑料互相貼合的層合制品。透明PS層在上、抗沖擊PS為下層的共擠塑成型制品不需粘合劑粘接。而有的分層結構，如抗沖擊PS上覆以聚烯烴類塑料的共擠塑制品需要涂粘合劑進行粘接。
在熱成型操作中，摻用回收料的比率為30～80％，有的塑料可通過擠塑機7次或更多次反復進料，透明PS和抗沖擊PS可以被多次擠出，其性能不發生顯著下降。但如果摻用了穩定性不好的塑料，即使摻用量很小，也會引起性能的顯著下降。
熱成型通常分為4種操作：傳統的一般成型、旋轉工位成型、串聯連續熱成型和輥喂料連續成型。厚的片材用對流加熱爐加熱、薄片用輻射爐加熱使之軟化達到成型溫度。成型工藝對片材質量的要求非常高，所以在擠塑過程中必須當心。
注塑成型目前來說，透明PS和抗沖擊PS是一類可制得尺寸穩定性。生產周期zui短的塑料而成本比較低，因此十分適于許多注塑成型制品。機筒溫度一般為390～500°F。為縮短生產周期、改善產品質量，具有超快注射和回復速率的注塑成型系統已面世。加工廠使用的模具有多種，包括熱流道系統及各種形式的澆口設計。
泡沫成型和擠塑透明PS和抗沖擊PS進行泡沫成型和擠塑時要使用不同的發泡劑，如戊烷、氮氣、化學發泡劑（CBA）和氟利昂等。添加劑成分根據用途可達10種以上，也可以不加。
可發性聚苯乙烯的成型分二段：先將聚苯乙烯粒料預發泡使之成為預發體。預發體通常要進行熟化，以使空氣逐步滲入泡孔并將泡孔中的發泡劑和水置換出來。然后將熟化后的預發泡珠粒送至設有蒸汽通道的模具內進行熱成型，zui后得到產品。用此方法可生產薄壁制品（杯于）或2ft*16ft*4ft的泡沫塊，再切成4ft*8ft*1（或＞1）in的板條，可用于絕緣絕熱。可發性聚苯乙烯的密度可以在小于1ib／ft3到大于6lb／ft3范圍內變化。
應用
擠塑成型是透明PS和可發性PS的主要加工方法，可制造異型部件或片材，產品可直接使用，也可再經熱成型制成其它產品。透明PS擠出成型產品有照明燈漫射罩、玻璃，或雙軸定向后制造點心盤。機殼透明窗及泡形包裝。這些產品有*的透明度，透明PS可發泡制造快餐包裝用餐盒、雞蛋箱、盤、碗、茶杯和托盤。泡沫聚苯乙烯片材被用作建筑物板條和隔音隔熱材料，也可與某些橡膠共混制造高透明度和抗沖擊性好的產品。為提高片材和zui終產品的光澤，可用共擠塑成型方法將透明PS作覆蓋層與抗沖擊PS共擠塑。有單層片材產品，可共擠塑成多達9層以上，但常見的片材在4層以下。
擠塑／熱成型的產品有一次性用品，如日常生活及超市所見的杯、盤、蓋、多用途或單一用途的食物容器，以及醫療和餐館用盤具、包裝材料和許多其它用品。采用共擠塑成型的產品性能可得到改善，如抗環境應力開裂性（ESCR）、抗滲透性、表觀質量、物理性能等有提高。聚烯烴覆于PS上的共擠塑產品已商業化生產，其抗環境應力開裂性能和水蒸汽透過率都成功地得以提高。
聚苯乙烯注塑成型也是應用很廣的一種加工方法。透明PS和抗沖擊PS注塑成型用于制造電器、玩具、家庭用品、醫療用品、飲食服務用品、包裝材料。儀器儀表和辦公用具等。透明PS可加工成型為辦公用品、光盤存放盒、大口杯、陳列柜、刀具和玩具等，抗沖擊PS的注塑成型產品有玩具、醫療用品、電器設備零件及外殼等多種用品。許多電器產品需采用阻燃級抗沖擊PS。注吹塑和擠坯吹塑成型可生產藥瓶和其它瓶子、家庭用保裝箱和裝飾材料等。
可發性聚苯乙烯的成型制品有杯子、冰箱、傳統包裝及漂浮救生用具等。阻燃級可發泡聚苯乙烯zui大的應用領域是作建筑材料和絕熱隔音材料。可發性聚苯乙烯的預發體可用來制造粒狀物填充的軟墊椅和松散的填充料。
聚苯乙烯（PS）是一種熱塑性樹脂，由于其價格低廉且易加工成型，因此得以廣泛應用。聚苯乙烯有均聚物（透明粒料）或增韌接枝共聚物或與彈性體的共混體（抗沖擊聚苯乙烯IPS）形式。聚苯乙烯共聚物在物理性能和熱性能上比均聚物有所提高。這幾類聚苯乙烯有多種品級，如標準IPS和標準透明品級、抗環境應力開裂品級（ESCR）、耐紫外線級。阻燃級、耐磨級、制輕質制件的高撓性品級、可發泡品級、超初級以及低殘余揮發分品級等。聚苯乙烯樹脂用于制造日常生活中的一次性餐具、汽車部件、包裝材料、玩具、建筑材料、電器和家庭用品等。
化學和性能
透明PS粒料它是通過苯乙烯單體的加成聚合反應得到的無定形聚合物。無色、透明，光學性能*，并有高剛性。性脆易裂、經過雙軸拉伸后才較柔軟和有韌性，透明PS的代表性能如下：
密度1．05g／cm3
拉伸強度48．3MPa．
彎曲強度82．7MPa．
典型收縮率0．0045in/in
熱膨脹系數5—8X10-5in／（in·°c）
伸長率2—3％
維卡軟化點225°F
聚苯乙烯本身耐y射線，因此y線照射滅菌對制品性能沒有影響。聚苯乙烯溶于芳香族溶劑和某些酮類，能溶解于甲基乙基酮。透明PS顆粒的熔體指數范圍是1—25g／10min或高于25g／10min。它有耐熱高的品級（維卡軟化點達223°F），也有殘余單體含量低的品級。
抗沖擊PS它是苯乙烯單體與橡膠接枝聚合生成的無定形聚合物，或是聚苯乙烯與橡膠（通常為聚丁二烯橡膠）的物理共混物。所生成的聚合物具有韌性，通常為白色（也有透明的品級），擠出和成型非常容易。它的韌性主要決定于橡膠組分的比率和使用量。因此，抗沖擊PS的性能變化較大，一般將其分成三類：中等沖擊強度級（懸臂梁沖擊強度＜1．5ft.lb＝、高沖擊強度級（懸臂梁沖擊強度為1．5～2．4ft.lb和超高沖擊強度級（懸臂梁沖擊強度為2．6—5．0ft./lb）。抗沖擊PS的代表性能為：彎曲強度和拉伸強度為13．8～48．3MPa（隨橡膠和添加劑含量不同而不同）；伸長率10—60％；光澤度5一100％。目視透明度從至較差，收縮率約為0．006in／in，熱膨脹系數與透明PS相同。抗沖擊PS受γ一射線滅菌照射后性能無變化，與透明PS具有同樣的耐溶劑性。抗沖擊PS的熔體指數為1～10g/min，維卡軟化點為215°F。具有增強性能的抗沖擊級聚苯乙烯的商業化生產有廣泛的市場前景。已有的一些特殊品級包括：超高光澤度級、高透明級、耐磨級、抗環境應力一開裂級（ESCR）、高模量級、低光澤級、殘余單體苯乙烯含量低的品級（1500ppm以下）以及低溫抗沖擊良好的品級。
聚苯乙烯共聚物它們的韌度非常好。主要品種有：苯乙烯一丙烯睛共聚物（SAN）、苯乙烯一馬來酸酥共聚物（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，以及以它們為基材的改性體。SAN的熱變形溫度比透明PS高，其耐溶劑性也有改進，具有優異的抗滲透性。橡膠改性的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）等樹脂。S－MA的熱變形溫度比透明體PS更高，可達40°F，它有優良的透明性和光澤度。SMA可用橡膠改性或采用玻璃纖維增強。SBS和SBS的各種改性體可作為改善抗沖擊性、柔性和流動性的組分用于生產具有粘性和抗彎曲的產品如膠泥、鞋底、瀝青氈等，SBS還用于生產透明抗沖擊PS。苯乙烯可與丙烯酸酯彈性體共聚生成具有優良物理性能的透明級抗沖擊PS。
可發性聚苯乙烯（EPS）用于制造從茶杯到家用絕緣絕熱材料等。泡沫塑料的性能（如密度和抗沖擊強度）取決于泡孔的大小和分布，這二個因素是由所加入的發泡劑的分散率、百分含量和揮發性來控制的，代表性的發泡劑是戊烷和異戊烷。阻燃級發泡聚苯乙烯以鹵代烴作為阻燃劑，廣泛用作建筑物隔音絕熱層和工程上使用。可發泡劑SAN已被用于制造漂浮制品和其它耐汽油制品.
制法
目前制造聚苯乙烯有幾種方法。zui早工業化生產的方法之一是用懸浮聚合制取透明PS和用本體、懸浮聚合制取抗沖擊PS。苯乙烯單體與幾乎與其等體積的水混合，并加入表面活性劑，攪拌使苯乙烯單體成為懸浮狀液滴，zui后聚合成硬的珠粒。反應中需加入引發劑加速和終止反應。zui后制成的聚苯乙烯珠粒再經擠出成為粒料。
可發性聚苯乙烯的制法與上述相同，但在用浸漬法制取浸潤珠粒過程中要加入發泡劑（一般為戊烷）。抗沖擊聚苯乙烯的制法是：將橡膠溶解在苯乙烯中，進行本體聚合（使苯乙烯與PS在低于相轉變點時反應，加入水和表面活性劑使之成為懸浮液，加入弓沒劑終止反應，然后對珠粒進行干燥、擠出切粒。目前生產上大都采用連續法本體聚合，在這一生產過程中，苯乙烯（制透明PS粒料）或苯乙烯一橡膠溶液（制抗沖擊PS）在達到*轉化率之前要經過連續性反應，然后汽提除掉未反應的組分，進行造粒。
加工
目前透明PS和抗沖擊PS多采用擠塑、熱成型和注塑成型等加工方法。許多產品也采用吹塑成型和滾塑成型方法。
擠塑大部分透明PS和抗沖擊PS采用擠塑成型方法，其中大多數用于生產片材。片材本身是可出售的，也被生產廠自己用來熱成型加工。從建筑材料到波紋板等多種型材制品都可用透明PS和抗沖擊PS擠塑成型。非發泡制品的擠塑成型一般使用溫度從380°F（喂料段）到430—460°F（擠出段）的二段式排氣擠出機。新型的擠塑成型設備，如旋轉擠塑機，已有應用。
透明PS和抗沖擊PS具有不吸水性，所以在擠塑成型前不需干燥。但如果喂料口溫度過低，或粒料貯存中表面帶有水分，以及排氣孔被堵塞時，那么濕氣就成為問題。
共擠塑這是一種發展迅速的加工工藝，采用這種加工成型方法可制造由同一種或不同塑料互相貼合的層合制品。透明PS層在上、抗沖擊PS為下層的共擠塑成型制品不需粘合劑粘接。而有的分層結構，如抗沖擊PS上覆以聚烯烴類塑料的共擠塑制品需要涂粘合劑進行粘接。
在熱成型操作中，摻用回收料的比率為30～80％，有的塑料可通過擠塑機7次或更多次反復進料，透明PS和抗沖擊PS可以被多次擠出，其性能不發生顯著下降。但如果摻用了穩定性不好的塑料，即使摻用量很小，也會引起性能的顯著下降。
熱成型通常分為4種操作：傳統的一般成型、旋轉工位成型、串聯連續熱成型和輥喂料連續成型。厚的片材用對流加熱爐加熱、薄片用輻射爐加熱使之軟化達到成型溫度。成型工藝對片材質量的要求非常高，所以在擠塑過程中必須當心。
注塑成型目前來說，透明PS和抗沖擊PS是一類可制得尺寸穩定性。生產周期zui短的塑料而成本比較低，因此十分適于許多注塑成型制品。機筒溫度一般為390～500°F。為縮短生產周期、改善產品質量，具有超快注射和回復速率的注塑成型系統已面世。加工廠使用的模具有多種，包括熱流道系統及各種形式的澆口設計。
泡沫成型和擠塑透明PS和抗沖擊PS進行泡沫成型和擠塑時要使用不同的發泡劑，如戊烷、氮氣、化學發泡劑（CBA）和氟利昂等。添加劑成分根據用途可達10種以上，也可以不加。
可發性聚苯乙烯的成型分二段：先將聚苯乙烯粒料預發泡使之成為預發體。預發體通常要進行熟化，以使空氣逐步滲入泡孔并將泡孔中的發泡劑和水置換出來。然后將熟化后的預發泡珠粒送至設有蒸汽通道的模具內進行熱成型，zui后得到產品。用此方法可生產薄壁制品（杯于）或2ft*16ft*4ft的泡沫塊，再切成4ft*8ft*1（或＞1）in的板條，可用于絕緣絕熱。可發性聚苯乙烯的密度可以在小于1ib／ft3到大于6lb／ft3范圍內變化。
應用
擠塑成型是透明PS和可發性PS的主要加工方法，可制造異型部件或片材，產品可直接使用，也可再經熱成型制成其它產品。透明PS擠出成型產品有照明燈漫射罩、玻璃，或雙軸定向后制造點心盤。機殼透明窗及泡形包裝。這些產品有*的透明度，透明PS可發泡制造快餐包裝用餐盒、雞蛋箱、盤、碗、茶杯和托盤。泡沫聚苯乙烯片材被用作建筑物板條和隔音隔熱材料，也可與某些橡膠共混制造高透明度和抗沖擊性好的產品。為提高片材和zui終產品的光澤，可用共擠塑成型方法將透明PS作覆蓋層與抗沖擊PS共擠塑。有單層片材產品，可共擠塑成多達9層以上，但常見的片材在4層以下。
擠塑／熱成型的產品有一次性用品，如日常生活及超市所見的杯、盤、蓋、多用途或單一用途的食物容器，以及醫療和餐館用盤具、包裝材料和許多其它用品。采用共擠塑成型的產品性能可得到改善，如抗環境應力開裂性（ESCR）、抗滲透性、表觀質量、物理性能等有提高。聚烯烴覆于PS上的共擠塑產品已商業化生產，其抗環境應力開裂性能和水蒸汽透過率都成功地得以提高。
聚苯乙烯注塑成型也是應用很廣的一種加工方法。透明PS和抗沖擊PS注塑成型用于制造電器、玩具、家庭用品、醫療用品、飲食服務用品、包裝材料。儀器儀表和辦公用具等。透明PS可加工成型為辦公用品、光盤存放盒、大口杯、陳列柜、刀具和玩具等，抗沖擊PS的注塑成型產品有玩具、醫療用品、電器設備零件及外殼等多種用品。許多電器產品需采用阻燃級抗沖擊PS。注吹塑和擠坯吹塑成型可生產藥瓶和其它瓶子、家庭用保裝箱和裝飾材料等。
可發性聚苯乙烯的成型制品有杯子、冰箱、傳統包裝及漂浮救生用具等。阻燃級可發泡聚苯乙烯zui大的應用領域是作建筑材料和絕熱隔音材料。可發性聚苯乙烯的預發體可用來制造粒狀物填充的軟墊椅和松散的填充料。