聚苯乙烯的研究进展
摘要：主要介绍了聚苯乙烯的结构、性能，并简单讲述了其改性方法以及在各个领域中的应用进展。
关键词：聚苯乙烯；工艺；改性；应用
The research progress of polystyrene
Abstract：This paper mainly introduces the structure and properties of polystyrene, simple and tells the story of the modification methods and application progress in various fields.
Key Words:polystyrene;Process; The modification; application
一、引言
聚苯乙烯( PS )是由苯乙烯单体通过聚合反应而得到的高聚物，聚合方法有本体聚合、悬浮聚合、溶液聚合等。目前,大多聚苯乙烯生产厂家都采用本体聚合，通常用热引发或引发剂引发进行聚合反应而得到聚苯乙烯，其反应都属于自由基型的聚合。它主要分为通用级聚苯乙烯(GPPS),高抗冲级聚苯乙烯 (HIPS)和发泡聚苯乙烯(EPS),属五大通用热塑性合成树脂之一。
聚苯乙烯树脂是一种通用的热塑性高分子材料,用它制得的塑料制品透明性好、有光泽、有一定的耐热性和优良的电性能。聚苯乙烯（PS）具有透明、成型性好、刚性好、电绝缘性能好、易染色、低吸湿性和价格低廉等优点，因此可以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。
二、结构与性能
2.1 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，有较大的位阻效应，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，在较强辐射的条件下，其性能变化较小。
2.2 性能
聚苯乙烯为无色、无味的透明刚性固体，透光率可达88%~90%，制品质硬，落地时会有金属般的响声。聚苯乙烯的相对密度在1.04~1.07之间，尺寸稳定性好，收缩率低。聚苯乙烯容易燃烧，点燃后离开火源会继续燃烧，并伴有浓烟。
2.2.1 力学性能
聚苯乙烯属于一种硬而脆的材料，无延伸性，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最高的，但其冲击强度很低。聚苯乙烯的力学性能和合成方式、相对分子质量大小、温度高低、杂质含量及测试方法有关。
2.2.2 热性能
聚苯乙烯的耐热性能较差，热变形温度约为70~95℃，最高使用温度为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。
2.2.3 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，电性能不受环境湿度的影响，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。
2.2.4 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，但不耐氧化酸，如硝酸和氧化剂的侵蚀。聚苯乙烯还会受到许多烃类、酮类及高级脂肪酸的侵蚀，可溶于苯、甲苯、乙苯、苯乙烯、四氯化碳、氯仿、二氯甲烷以及酯类当中。此外，由于聚苯乙烯带有苯基，可使苯基α位置上的氢活化，因此聚苯乙烯的耐气候性不好，如果长期暴露在日光下会变色变脆，其耐光性、氧化性都较差，使用时加入抗氧剂。但聚苯乙烯具有较优的耐辐射性
[1]。
三、主要生产工艺
世界P S生产技术主要有悬浮聚合和本体聚合两大工艺。本体法经过多年的发展已较成熟，相对于悬浮法具有工艺流程简单、易操作、能耗低、污染少和产品质量好等优点。因此，目前除少数厂家(如日本电气化学)仍采用悬浮法外，绝大多数厂家均采用本体法。现世界上较有代表性的P S生产技术有美国的Dow、FINA(原Consden)、Chervon(原Gulf Oil)和Huntsman(原Mansanto，现并入Nova 公司)、德国BASF和日本TEC一MT C 等工艺，其中以Dow工艺最为先进。上述工艺在国内均已被采用或引进，同时一些在上述技术的基础上发展的我国台湾技术(如奇美)也在大陆设厂；国内厂家(如汕头海洋)在消化吸收多家先进技术的基础上发展了自己的PS专有技术。因此，当前国内的P S生产技术已发展到一个新的阶段。
3.1 Dow工艺
美国的Dow公司早在30年代就开发出PS的生产技术，经过这么多年的发展，对P S 的聚合工艺做了大量的改进和发展，是世界四大PS生产商之一，在PS的生产领域至今一直保持领先的地位。1989年，燕山石化引进其技术建设了一套5 0 kt/a的装置；2002年，Dow公司在张家港采用最先进的技术建设了1 2 0 k t / a 的装置。其特点主要有：
( l )采用双官能团的引发剂引发，加少量乙苯作为循环溶剂。
（2）聚合系统GPPS的生产采用3个串联的带螺带式搅拌器的近似全混流的反应器：HIPS的生产采用一个带折叶式搅拌器的全混流反应器和3个与GPPS 生产线相同的反应器串联操作。另外，还有一个管式的绝热后反应器，有利于提高最终转化率和降低脱挥预热温度。聚合反应热的排出依靠苯乙烯和甲苯的蒸发带走，各反应器顶部均配有回流冷凝器。该工艺主要靠控制多个反应器的液位和温度来控制产品的分子量及分布,最终转化率可达85%。
(3)脱挥系统采用二级脱挥器，在第二级脱挥器入口管线可加入软水辅助脱挥，最终产品的残单含量低达300μg/g。
( 4 )真空及循环系统配有循环液的真空蒸馏提纯装置，可有效除去循环液中的低聚物，排出的低聚物作为燃料回收利用。另外，进料系统配有可除去苯乙烯中的阻聚剂TBC的吸附塔。
（5）设备材质与物料直接接触的全部为不锈钢[2]。
3.2 FINA工艺
FINA公司(原为Cosden公司)的连续本体法生产P S工艺是1974年开发成功
的，现在全球采用此工艺的PS装置已有2 0多套，据悉其单线生产能力可达250kt / a。国内引进该公司技术有好几家，但规模在30 ~ 50 kt / a。
其工艺特点如下：
（1）本工艺技术是一种不使用催化剂的热聚合工艺。当装置规模较大时，反应部分由一台预转化釜、一台立式预聚釜和三台结构相同卧式聚合釜串联组成。这种卧式聚合釜设有可变排量传动设施，生产时由于对热能作到充分利用，故不需用蒸汽。
（2）橡胶溶解罐用氮作保护在溶解时加入抗氧剂。
（3）预聚合反应器所安装的搅拌器有三组叶轮，使聚合物无阻碍地循环，并不出现死角。预聚合反应器中的物料在真空及约120 ℃下进行预聚合，所以有微量氧将随气体苯乙烯排出反应系统，故对设备不会产生腐蚀，无需使用特殊材料从而可降低设备材料费用。
（4）采用乙苯作溶剂和调节剂加入聚合液,脱挥后回收的单体循环作配料用。
（5）预聚温度为115 ~ 125℃，压力为46.7~ 53.3kPa，停留时间4 h，预聚转化率约30%，预聚釜出口物料含聚合物约30%、矿物油约5% 、乙苯约2% 、苯乙烯约63%，反应热由夹套及苯乙烯带走。由于每段的反应均控制在预定的条件下，以使最终产品能提供理想的分子量分布范围。P S产品牌号的转换需要调整分子量、原料的组成和添加剂浓度。转换牌号是通过变动原料的组成和工艺条件来实现的。
（6）三台串联卧式聚合釜的压力为微正压,反应温度分别为125 ~ 150℃、150 ~ 160℃、155~ 165℃, 转化率分别为38% ~ 40% 、53% ~60% 、68% ~ 72 % 。物料在三个聚合釜的停留时间约为1h , 卧式反应器内装有供排出反应热量的盘管, 并有外部夹套。
（7）卧式聚合釜搅拌效果好，温度较易控制且由变速电机驱动。
（8）聚合物在232 ℃温度下连续进入脱挥系统，它由两台串联脱挥器组成，当规模较大时，第二级可为两台并联操作。脱挥器顶回收的苯乙烯单体在返回聚合部分前要经Al2O3处理器及过滤器再送回预聚合反应器，脱挥器安装有供导热油循环的内部盘管[3]。
3.3 BASF工艺
德国BASF公司的前身I. G.公司是世界最早的P S发明者。经过多年发展，BASF公司已成为当今世界四大PS生产商之一，其工艺亦相当成熟且有独到之处。1998年，BASF公司与扬子石油化工公司合资采用BASF工艺建成了100kt/a 的PS装置,其GPPS和HIPS的生产采用各自的生产线。其主要特点有：
（l）采用引发剂引发，加少量乙苯作为循环溶剂。
（2）聚合系统GPPS生产较为简单，采用单立式全混流反应釜操作，配有平叶加锚式搅拌器，聚合反应热通过冷进料和苯乙烯及乙苯的蒸发冷凝散去；HIPS 的生产包括两级立式全混流预聚釜和两级立式活塞流反应器，一级预聚釜搅拌器为折叶式，二级预聚釜搅拌器为锚式，后两级反应器结构与Do w工艺类似。一级预聚釜直接安装在二级预聚釜的上面，其余反应器间配有聚合物泵。预聚釜为微负压、非满釜操作，反应热通过冷进料和苯乙烯及乙苯的蒸发冷凝散去；后二级反应器为满釜操作，反应热通过内盘管的导热油循环带走。其最终转化率可达8 5 %。
（3）脱挥系统GPPS采用二级脱挥器，每个脱挥器均有一套独立的真空系统；HIPS采用单级脱挥器。GPPS产品的残单含量可控制在200μg/g以下。
( 4 )真空及循环系统配有循环液的真空蒸馏提纯装置，从脱挥器出来的蒸汽部分被喷淋冷却下来进行提纯，除去循环液中的低聚物。
( 5 ) 设备材质类似Dow工艺，其立式活塞流反应器材质亦为碳钢。其他(如预聚釜、脱挥器)为不锈钢。
3.4 Chervon工艺
美国Chervon公司的工艺是在Gulf Oil公司的工艺上发展起来的，而GulfOil 工艺则来源于原UCC工艺。经多年的发展，Charvon工艺也已成为一种较有代表性的工艺。该公司已于2000年在我国张家港独资建成100kt/a的PS装置。其工艺特点主要有：
（l）采用引发剂引发，加少量甲苯作为循环溶剂。
（2）聚合系统GPPS的生产采用3个串联的带螺带式搅拌器的近似全混流的反应器：HIPS的生产采用一个带折叶式搅拌器的全混流反应器和3个与GPPS 生产线相同的反应器串联操作。另外，还有一个管式的绝热后反应器，有利于提高最终转化率和降低脱挥预热温度。聚合反应热的排出依靠苯乙烯和甲苯的蒸发带走，各反应器顶部均配有回流冷凝器。该工艺主要靠控制多个反应器的液位和温度来控制产品的分子量及分布,最终转化率可达85%。
（3）脱挥系统采用二级脱挥器，在第二级脱挥器入口管线可加入软水辅助脱挥，最终产品的残单含量低达300μg/g。
（4）真空及循环系统配有循环液的真空蒸馏提纯装置，可有效除去循环液中的低聚物，排出的低聚物作为燃料回收利用。另外，进料系统配有可除去苯乙烯中的阻聚剂TBC的吸附塔。
（5）设备材质与物料直接接触的全部为不锈钢。
四、PS的共混改性
所谓共混改性是指将两种或两种以上聚合物材料、无机材料及助剂在一定温度下进行机械掺混，最终形成一种宏观上均匀，且力学、热学、光学等性能得到改善的新材料的过程。共混不仅是聚合物改性的重要手段，而且也是开发新材料的重要途径。
4.1 用聚烯烃（PE）改性PS
PE具有优良的柔性和抗冲击性能，因而有利于提高聚苯乙烯的韧性。但是PS和PE是两种不相容的高聚物，简单共混得不到理想合金，必须加入相容剂。
4.1.1 非反应性共混改性
谢文炳[4]等就PE、PS的分子量对PS/PE共混体系的影响进行了研究，结果表明，PE相对分子量增大不影响共混物拉伸强度，同时可提高其冲击强度；而PS相对分子量增大，共混体系的冲击强度增大，但是韧性降低。
4.1.2 反应性共混
Baker等将增强PS（RPS）、羟基化PE（CPE）、PE、PS同时加入双螺杆挤出机中熔融共混挤出，所得共混物性能比用（PS-g-PE）增容的PS/PE性能更好。
4.2 PS/PP共混体系
聚丙烯拉伸强度高于聚苯乙烯，表面硬度也高于PS和ABS，耐热性能也较好。因而将其与PS共混可望提高聚苯乙烯热性能。但PP与PS不相容，故PP 和PS共混必须加入增容剂。用表面处理后的硅填充PS/PP体系能增加聚合物界面间的粘合力，提高PS/PP体系拉伸强度。RPS-MPP(马来酸酐官能化聚丙烯)对PS/PP体系有较好的反应增容效果[5]。有研究报道，熔融共混法制取的PS/PP体系有PS-g-PP接枝物生成。
4.3 PS/PMMA共混体系
聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）的透明性和耐候性都很好，聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯共混可以提高其耐热性，但不影响PS/PMMA共混体系的透明性。将St/MMA(苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯无规共聚物)、PS-g-MMA和P(St-b-MMA)(苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯嵌段共聚物)相比，P(St-b-MMA)对PS/PMMA体系有最好的增容效果。
4.4 PS的纳米改性
纳米无机粒子由于自身独特的表面效应、体积效应、量子尺寸效应，其性能与一般的粉体材料和块状材料有显著的区别。纳米粒子的超微尺寸和表面活性效应能够对聚合物材料内部的缺陷进行极好的修饰，并可最大限度地减少内部残留
的活性基团，从而大幅度提高聚合物材料的强度、韧性、耐老化性能和耐热性能。有的层状纳米无机化合物改性塑料还会表现出各向异性的特性。将纳米填料以共混、原位聚合、插层复合、溶胶-凝胶等方法均匀地分散在PS基体中，利用填料的纳米尺寸效应、大比表面积以及强的界面作用力将填料的刚性、尺寸稳定性、热稳定性与PS的韧性、加工性能结合起来，可获得具有优异综合性能的PS纳米塑料。近年来，国内外对PS纳米塑料进了大量的研究，获得了一系列的成果。南京理工大学通过对纳米TiO2表面处理及选择特定的大分子分散剂和母料法制备了HIPS/TiO2/分散剂纳米复合材料。发现纳米粒子能起应力集中的作用，提高了HIPS的缺口冲击强度，同时纳米TiO2的加入可提高HIPS的耐热性能和阻燃性能。
五、PS改性的应用现状
对PS进行改性，不仅改善了PS的性能，除了作为工程塑料材料以外，同时也扩大了其它方面的应用领域。
5.1 包装材料
淀粉接枝聚苯乙烯加工成膜、包装材料等，其外观、降解性能理想，如20%-30%的淀粉接枝PS制成瓶子的强度与通用PS塑料瓶类似。淀粉接枝PS与PS共混型一次性快餐用具、包装盒等，气密性和机械强度高，成本低，户外直接照射降解快，土埋降解亦佳[6]。
5.2 胶黏剂
聚苯乙烯的分子结构中含有苯环，因而刚性大，与极性物质的粘结性较差。用PS制得胶粘剂的强度差，且胶层硬而脆，需加入改性剂进行处理。在PS大分子链上引入极性基团（如异氰酸酯中的-NCO基），使其相互交联形成酯类聚合物，这就明显改善了聚苯乙烯对极性物质的粘结性。
5.3 农用薄膜
塑料PS、PVC及PE与农药混合制成农用薄膜，覆盖在农作物上，可缓慢释放出农药；或将药物直接包封在塑料中，通过表面微孔释放。在各种农药缓/控释剂中，工艺较成熟、品种较多、生产量较大的仍然是微胶囊剂。它是通过物理或化学方法使农药和其它物质分散成微米级微粒，然后用聚合物包裹和固定起来，形成具有一定包覆强度并能缓/控释原药的半透膜胶囊。囊经一般为5-200μm，囊皮可以是天然的、半合成的或者合成的高分子化合物，包括蛋白质类、高分子碳水化合物、纤维素类、脂肪酸及其衍生物、无机高分子、乙烯基聚合物、聚酰胺、聚氨酯和聚酯等[7]。
5.4 防水涂料
李良波[8]等研究了用丙烯酸接枝改性废PS泡沫塑料，与石油沥青共混，制得水乳性防水涂料，用作建筑物层顶防水材料。实验结果表明，丙烯酸可增强乳化效果，比单纯PS改性材料柔韧性好，也可改善涂料的附着与成膜性能，涂料的性能指标达到防水涂料的要求。
5.5 医药
苯乙烯-马来酸酐共聚物、肝素同系物等具有协同抗肿瘤活性，与常见的小分子抗肿瘤药物配伍使用能够使复合药物的抗肿瘤活性增强[8]。另外，在装有搅拌器、回流冷凝器和温度计的三口瓶中，加200ml蒸馏水和2g淀粉进行搅拌，加热使淀粉全部溶解，在另医烧杯中加引发剂溶解在甲基丙烯酸甲酯单体中，当引发剂全部溶解后，再加入苯乙烯，在强烈搅拌下把单体苯乙烯溶液加入冷至室温的淀粉水溶液的烧杯中，测定PH值< 7，补加几滴碱液，直到碱液PH值=7为止，通水进入冷却器，缓慢在水浴上加热升温至76℃，反应2-3h，在此温度下维持3h，将共聚物过滤，用水洗涤几次直到除去淀粉为止，加入1滴碱液观察蓝色消失（淀粉被洗净）。在40℃-50℃下干燥，过30目筛，此共聚物可制造牙托粉，还可以用于干燥假牙。把10% PS —二氯甲烷溶液及1份8%明胶水溶液加入反应器中，高速搅拌乳化，形成油包水乳液。将上述乳液小心加入到1%明胶水溶液中，并进行搅拌，温度为37℃，让二氯甲烷慢慢挥发，约5h后形成PS薄膜。改薄膜胶囊主要用于药物控制释放等领域。
六、结语
通过以上的论述可以看出聚苯乙烯在市场上的用途越来越广，聚苯乙烯的合成及性能改进越来越受关注。聚苯乙烯是无毒的，用于改善最终产品性能的添加剂也是无毒的，且用量在逐渐提高，对于聚苯乙烯深层次的研究还有待更加深入。
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茂金属聚苯弹性体增韧改性聚苯乙烯的研究 唐卫华! 唐键金日光 （北京化工大学材料科学与工程学院，北京!"""#$） 本文主要研究了聚苯弹性体（PSE）通过与聚苯乙烯（PS）共混对PS 力学性能的影响。结果表明，PSE 树脂与PS可以相容，且这种相容性随树脂中苯乙烯质量分数的提高而增大。PSE与PS共混可以获得力学性能优异的韧性材料。当PSE 在共混合金中的质量分数较低时，PSE 树脂以小于微米的尺寸呈微区分散于PS 中。PSE添加量达到40%时，PSE 与PS形成了两相连续分布的共混合金，这种合金既具有强度又具有韧性。PSE的增韧效果随其苯乙烯质量分数的提高而增大，在苯乙烯质量分数为72%达到最大值。 关键词：聚苯弹性体（PSE）增韧改性拉伸韧性共混 聚苯弹性体（PSE）树脂通过改变其中的苯乙烯质量分数可以成为柔软的橡胶类材料，是PS 有效的相容剂［!］。PSE 是一类新型的茂金属聚合物，由于其内在的烯烃和苯乙烯的官能团，PSE具有与聚烯烃（如PP，PE）、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚苯醚及聚碳酸酯等多种聚合物的良好相容性［#］。本文从PSE的添加量、苯乙烯质量分数对PS增韧的影响，深入研究了PSE 结构与共混合金性能的关系，并对传统PS增韧剂SBS与PSE的改性效果进行了比较，旨在为PS 塑料提供更有效的增韧改性方法。 1 实验部分 1.1 主要实验原料 聚苯乙烯PS：666D型，北京燕山石油化工公司产品，分子量为200 000，熔体指数（MI 为10g/10min，MI在190o C及2160g载荷下测定），以下同；SBS：Vector6241—D，Dexco Polymers 公司产品，苯乙烯质量分数为43%，熔体指数为52.0g /10min；聚苯弹性体PSE：进口分装，Mw>200 000，Mw/Mn<3.5,苯乙烯质量分数23%-77% 1.2 试样制备 共混物采用熔融共混工艺通过双螺杆挤出机（SLF-35B）进行加工而制得，加工温度自加料口到机头为140o C,170o C,190o C,200o C,200o C,200o C,175o C，螺杆转速80r/min，挤出物首先通过水浴冷却，然后用切粒机造粒，之后于70o C干燥2h。干燥后的物料用自制的多功能小型混合器按ASTM-D256标准注射冲击样条，ASTM-D638标准制备拉伸样条。成型的样条保存于恒温23±1o C的干燥箱中。 1.3 性能测试 冲击性能：共混物的简支梁缺口（Izod）冲击强度及悬臂梁缺口（Charpy）冲击强度按ASTM-D638, 标准在XJ-40A冲击试验机上测量。
HIPS 高抗冲聚苯乙烯 化学名称：高抗冲聚苯乙烯 简介： HIPS是1950年开始开发橡胶改性聚苯乙烯（即高抗冲击聚苯乙烯，HIPS），主要是为了解决PS的冲击脆性。通过将橡胶加入聚苯乙烯基材，可生产出具有不同性能的各种品级的高冲击聚苯乙烯。近年来，已开发出各种特殊品级的HIPS，已有阻燃级、抗应力开裂级、高光泽度级、极高冲击强度级、玻璃纤维增强级以及低残留挥发分级等，它们在许多应用领域中已能与昂贵的工程树脂相竞争。 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。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。HIPS的性能与体系内橡胶相的含量有很大的关系。 理化性质： HIPS是在PS的基础上开发出来的。PS具有透明性好，硬度高，易于成型加工。但是其最易发生脆性断裂，在使用上受到约束，为增加其使用性能改善其脆性断裂在聚合时加入丁二烯橡胶增加其韧性，经过增韧后的HIPS冲击韧性比PS提高四倍。根据添加的多少可分为，低冲击性PS、中冲击性PS、高冲击行PS。但是橡胶类的加入使其表面光泽度降低。改性后提高了材料使用温度，热变形温度为96℃，HIPS同样属于易燃型塑料，极限氧指数为17.8，燃烧时火焰呈橙黄色并伴有大量黑烟产生，燃烧特点软化、起泡、烧焦，有特殊的苯乙烯单体味道产生。 密度：,1.035 ~1.07 g/cm3 ASTM D7292 吸水率：0.05~0.22% ASTM D570 熔融指数：3.5~15 g/10min ASTM D1505 拉伸强度： 13.8~41.4 M/Pa ASTM D638 拉伸模量： 1.5~2.0 G/Pa 断裂伸长率：15~75% 弯曲强度： 13.8~55.1 M/Pa ASTM D790 弯曲模量：1.9~2.2G/Pa 冲击强度： >10 J/m （悬臂梁） ASTM D256 洛氏硬度：50~102 HR ASTM D785 成型收缩率：0.2~0.8% ASTM D955 热变性温度：96℃ ASTM D648 加工性能： HIPS可用许多传统的成型方法进行加工，如注塑成型、结构泡沫塑料成型、片
聚苯乙烯(PS)
目录 聚苯乙烯 (1) 聚苯乙烯- 基本资料 (1) 聚苯乙烯- 材料简介 (1) 聚苯乙烯- 发展历程 (2) 聚苯乙烯- 材料性能 (2) 热性能 (2) 机械性能 (2) 隔热保温性 (2) 抗水防潮性 (3) 高强度抗压性 (3) 耐用性 (3) 物理性质 (3) 环保 (3) 聚苯乙烯- 化学性能 (3) 聚苯乙烯- 加工生产 (4) 聚苯乙烯- 市场分析 (4) 中国聚苯乙烯市场的特点 (4) 中国聚苯乙烯产品特点 (5) 中国聚苯乙烯工业发展建议 (5) 聚苯乙烯- 发展现状 (6) 聚苯乙烯- 现存问题 (6) 聚苯乙烯- 抗冲击聚苯乙烯 (7)
聚苯乙烯 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。 聚苯乙烯 - 基本资料 名称：聚苯乙烯 密度：1050 kg/m3 电导率：(σ) 10-16 S/m 导热率：0.08 W/(m·K) 杨氏模量：(E) 3000-3600 MPa 拉伸强度：(σt) 46–60 MPa 伸长长度：3–4% 夏比冲击试验：2–5 kJ/m2 玻璃转化温度：80-100°C 熔点：240°C 热膨胀系数：(α) 8 * 10-5/K 热容：(c) 1.3 kJ/(kg·K) 吸水率：(ASTM) 0.03–0.1 降解：±2000年 聚苯乙烯 - 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3 0℃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
聚苯乙烯塑料的生产工艺 聚苯乙烯[1](PS)是一种无色透明的热塑性树脂。PS 具有良好的光学性能及电气性能，容易加工成型，着色性能好。由于它具有良好的性能，因此，现在已经成为世界上应用最广的热塑性树脂，是通用塑料的五大品种之一。PS 注射成型是PS 制品的主要加工方法。PS 是由苯乙烯单体加聚反应得到的无定形聚合物。苯乙烯的聚合方很多，主要有本体聚合、悬浮聚合和乳液聚合等。文章以PS GP-525 制造工艺马为例，对成型技术进行了研究。 1 PS 塑料成型特性分析 1.1 工艺特性 (1)熔点不明显：聚苯乙烯为无定形聚合物，熔融温度范围较宽，且热稳定性较好，约在95 ℃左右开始软化，在190 ℃成为熔体，在270 ℃以上开始出现分解。 (2)比热较低：加热流动和冷却固化速度快，熔体粘度适中，且流动性好，塑化效率较高，易于成型；在模具冷却硬化也比较快，故模塑周期短。 (3)受温度和压力影响较大：成型温度和压力的增加，对聚苯乙烯熔体的流动性有明显增长，其中温度比压力的影响更大，在成型过程中，可以通过改变温度和压力，来调节熔体流动性。 (4)吸水性较低：聚苯乙烯的吸水性＜0.05 %，成型中所允许的水分含量通常为0.1 %，因此一般无需进行预干燥处理。 (5)收缩率较低：聚苯乙烯的收缩率一般在0.4 %左右，制品成型稳定性好。 1.2 注塑机工作原理及结构[2] (1)注塑机工作原理：注塑机的工作原理与打针用的注射器相似，它是借助螺杆(或柱塞)的推力，将已塑化好的熔融状态(即粘流态)的塑料注射入闭合好的模腔内，经固化定型后取得制品的工艺过程。注射成型是一个循环的过程，每一周期主要包括：定量加料—熔融塑化—施压注射—充模冷却—启模取件。取出件后又再闭模，然后再进行下一个循环。 (2)注塑机结构，如图1 所示。 图1 注塑机结构图 Fig.1 Structure of injection machine 1.3 制品与模具的设计 (1)制品的壁厚：制品的壁厚应根据树脂情况进行选择。为减少制品的内应力，有利于物料的均匀收缩，在考虑制品的壁厚时，应注意壁厚的均匀性，要求相差不要太大，并避免缺口、尖角的存在，转角、厚薄连接处等部位采取圆弧进行过渡。
编号：SM-ZD-27087 聚苯乙烯装置简介和重点 部位及设备 Organize enterprise safety management planning, guidance, inspection and decision-making, ensure the safety status, and unify the overall plan objectives 编制：____________________ 审核：____________________ 时间：____________________ 本文档下载后可任意修改
聚苯乙烯装置简介和重点部位及设 备 简介：该安全管理资料适用于安全管理工作中组织实施企业安全管理规划、指导、检查和决策等事项，保证生产中的人、物、环境因素处于最佳安全状态，从而使整体计划目标统一，行动协调，过程有条不紊。文档可直接下载或修改，使用时请详细阅读内容。 一、装置简介 (一)装置发展及其类型 １．装置发展 聚苯乙烯树脂(PS)是世界五大通用塑料之一，是热塑性树脂的主要品种，其产量仅次于聚烯烃和聚氯乙烯，在合成树脂中占有重要地位。 聚苯乙烯树脂的生产一般采用本体聚合、溶液聚合、乳化聚合、悬浮聚合等四种工艺。中国现有的悬浮聚合工艺技术，由于规模小、产品种类单一、原料单耗和能耗都较高，因而缺乏竞争力。致使在国际上，由于悬浮聚合工艺排放废水量比较大，能耗、物耗高，也正在逐渐被本体聚合工艺所取代。 连续本体法已逐渐发展成为生产聚苯乙烯树脂的一种
常用方法，因为该方法能以较低的成本生产出纯度高、残留单体含量低的产品。流程中可以有1-5个反应器，其构型有多种。通常把苯乙烯、溶剂(乙苯)，有时也有引发剂一起加入到第一个反应器中，反应器通常是在连续升温下操作，操作温度为90—180℃，最终转化率可达60％—90％。反应流出物送人真空脱挥器，将残留单体和溶剂蒸发掉，熔融聚合物挤出造粒，冷凝下来的未反应单体和溶剂经循环系统返回到反应器进料中。 我国从20世纪60年代开始生产PS，80年代开始从国外引进的技术和设备，使我国H工业得到不断的发展和壮大。到20xx年，我国PS生产能力已经达100X104t／a左右。 2．装置的主要类型 连续本体聚合工艺的典型生产技术有德国BASF公司、美国Huntsman公司的卧式、立式釜工艺技术，美国DOW 化学公司的高立式釜工艺技术，美国Cosden公司(现美国FINA公司)的卧式釜工艺技术，日本东洋工程公司一三井东亚公司(TEC—MTC)的矮立式釜工艺技术等工艺技术。 (二)装置单元组成与工艺流程
聚苯乙烯 分类 聚苯乙烯（PS）包括普通聚苯乙烯，发泡聚苯乙烯（EPS)，高抗冲聚苯乙烯（HIPS）及间规聚苯乙烯（SPS）。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。 属性 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，发展的聚苯乙烯新品种，性能好，属于工程塑料。
1839年，德国人第一次从天然树脂中提取出聚苯乙烯。 1930年，BASF开始在德国商业化生产聚苯乙烯。 1934年，Dow开始在美国生产聚苯乙烯。 1954年，Dow开始生产聚苯乙烯泡沫塑料。 特点 PS一般为头尾结构，主链为饱和碳链，侧基为共轭苯环，使分子结构不规整，增 大了分子的刚性，使PS成为非结晶性的线型聚合物。由于苯环存在，PS具有较高的Tg（80～105℃），所以在室温下是透明而坚硬的，由于分子链的刚性，易引起应力开裂。 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。另外，在光稳定性方面仅次于甲基丙烯酸树脂，但抗放射线能力是所有塑料中最强的。聚苯乙烯最重要的特点是熔融时的热稳定性和流动性非常好，所以易成型加工，特别是注射成型容易，适合大量生产。成型收缩率小，成型品尺寸稳定性也好。
聚苯乙烯的生产技术 2009-07-21 苯乙烯系树脂是苯乙烯单体经均聚或与其他单体共聚而得的一系列树脂。1998年世界77％的苯乙烯用于生产各类苯乙烯系列树脂，日本这一比例为83％。商品化苯乙烯聚合物主要包括通用聚苯乙烯(GPPS)、抗冲聚苯乙烯(IPS)、发泡聚苯乙烯(EPS树脂)、丙烯睛一丁二烯一苯乙烯共聚物(ABS)、苯乙烯一丙烯睛(SAN)共聚物等。几种重要的商品化苯乙烯聚合物基本上都是以自由基链式聚合机理经本体、溶液、悬浮或乳液工艺制造的，其中稀释剂本体法工艺最为常用，虽然某些苯乙烯类树脂用悬浮法工艺(EPS树脂)和乳液法工艺(ABS 树脂)生产，但由于经济及其他一些原因，在可能的情况下尽可能采用连续本体工艺是一个发展趋势。 采用自由基聚合反应生产的聚苯乙烯(PS)是玻璃化温度为105℃的无规聚合物，PS均聚物是无定型的脆性材料，具有优异的透明性和可加工性，可制成形状复杂的制品。IPS是通过苯乙烯在聚丁二烯橡胶或丁苯共聚物存在下进行聚合而形成的一种高分子共混物(橡胶粒子分散在PS基质中)。 苯乙烯与丙烯腈、α－甲基苯乙烯、马来酸酐进行共聚，得到的聚合物具有较高的热性能和机械性能。苯乙烯与甲基丙烯酸酯共聚可以提高透明性和耐磨性。苯乙烯与丙烯腈、丁二烯的三聚物(ABS树脂)具有优良的热性能、机械性能和抗冲击性能等综合性能。苯乙烯共聚物是通用树脂和工程树脂之间的一个桥梁，主要用于汽车、电子电器和器械部件以及家用器具等领域，在这些应用领域与尼龙(PA)、聚碳酸酯(PC)以及聚丙烯(PP)和聚氯乙烯(PVC)竞争。 工业上聚苯乙烯的生产主要采用两种生产工艺：本体法及悬浮法。本体法是最主要的生产方法，目前世界上85％以上的Ps和IPS是采用连续本体法工艺生产的。连续本体法生产装置一般有一条或几条生产线，生产能力为(20～160)kt/a。通过改进反应器设计、相对分子质量和橡胶粒径控制和脱挥技术，可以使本体法工艺生产线的规模更大、效率更高。目前已有单线能力90～138kt/a的大型本体法生产装置投入工业运转，但一般来说单反应器能力30～50kt/a。 悬浮法是第二种聚苯乙烯基本生产工艺，悬浮法工艺的装置规模一般小于本体法工艺，间歇操作、牌号切换时清洗时间很短。对于某些高耐热和高相对分子质量牌号的产品只能用间歇悬浮聚合工艺生产，但在相同的生产能力下采用连续本体法的工厂固定资产投资及生产成本比悬浮法低，因此对于大多数PS牌号来说用本体法生产更为经济。目前悬浮法一般已经被本体法代替，主要用于生产EPS。 苯乙烯既可作给电子体，又可作受电子体，其聚合过程可有4种不同的机理：自由基聚合、负离子聚合、正离子聚合及配位聚合。苯乙烯聚合的几种机理有其各自的特点：自由基引发、增长和终止过程是同时发生的，因此可以得到较宽的分子量分布(Mw／Mn>2)，多种终止途径使其端基具有多样性，而且聚合物分子量对反应物进料的要求不高；负离子聚合机理的链引发、增长和终止是相继发生的，聚合物分子量分布较窄(Mw ／Mn＜1.1＝，控制链终止步骤可以控制聚合物链的端基结构，但是要求聚合反应中的进料必须净化；由于苯乙烯基碳正离子不稳定使分子链很快终止，因此正离子聚合机理很难生产高分子质量的聚合物，而且正离子聚合反应的进料也必须进行净化；Ziegler-Natta配位聚合中使用的金属化合物能够使聚合反应按立构有规的方式进行。因此能够生产高熔点高结晶性有规立构PS，但聚合反应中进料必须进行净化。工业生产中主要采用自由基聚合，其原因一是对进料单体的要求不高，二是引发剂对聚合物性能的影响很小，从而不必从聚合物中将残留的引发剂脱除。
聚苯乙烯PS塑料的成型加工 PS属于无定形树脂，没有明显的熔点，熔融温度范围比较宽，可以在120～180℃之间熔 融成为熔体。 PS的热稳定性较好，分解温度在300℃以上。虽然PS在惰性气体中的热稳定性很好，但 在受热状态下，热氧会引发其降解反应，因此需要加入抗氧剂，比如主抗氧剂1010和辅 助抗氧剂168。 PS的热导率较高，加热和冷却速度都比较快。 PS熔体属于非牛顿流体，熔体黏度适中；黏度强烈依赖剪切速率的变化，但温度的影响 也比较明显。PS的流动性十分好，是一种易于加工的塑料。 PS的吸水率比较低，在加工前一般不需要干燥；如果有特殊需要时（比如要求高的透明性）才干燥，具体干燥温度为70～80℃、1.5小时。 PS在加工中容易产生内应力，除了选择正确的工艺条件、改进制品设计与合理的模具结 构外，还应对制品进行热处理。热处理的条件是：在65～85℃热风循环干燥箱或热水中处 理1～3小时。 PS的分子链刚性较大，最好不要加入金属嵌件，防止出现应力开裂现象。 ⒉聚苯乙烯PS的加工方法： ⑴注塑：选用普通注塑机即可，制品厚度在2.3～3mm范围内时，极限流动长度和厚度比 为200：1，脱模斜度不小于1°，排气孔排气槽的深度小于0.03mm，两片模温温度差小于3～6℃。具体的注塑工艺条件为：成型温度180～215℃，注射压力30～150MPa，模温 低于70℃。 ⑵挤出：PS可以在普通的挤出机上加工，挤出的制品有管材、棒材、片材、薄膜、纤维等。成型后未拉伸时强度低、性脆，拉伸后透明度、光泽、强度、韧性都明显提高。PS 的挤出成型温度在150～200℃之间。 ⑶发泡成型：用GPPS为原料，发泡剂分为化学发泡剂和物理发泡剂两种。采用一步法挤出，直接将发泡剂与PS混合好或在挤出熔融段将物理发泡剂注入PS熔体内，挤出发泡、冷却即可。用GPPS制成泡沫塑料具有泡孔细腻、强度高等优点。高发泡材料的主要产品 为吸塑包装材料如快餐饭盒、美术装饰板和发泡网，低发泡材料则有仿木型材、片材、板 材等。
可发性聚苯乙烯知识介绍 可发性聚苯乙烯（EPS）通称聚苯乙烯和苯乙烯系共聚物，是一种树脂与物理性发泡剂和其它添加剂的混合物。可发性PS 可被加工成低密度（0．7—10．0ib／ft3）的泡沫塑料剂品。常见的可发性聚苯乙烯是含有作为发泡剂的戊烷的透明PS 粒料。由可发性聚苯乙烯制出泡沫塑料制品有几个专门步骤，这也是许多塑料树脂（包括可成型泡沫的聚烯烃及其共聚物）的一种特性。可发性PS 可用来制造各种制品如咖啡杯、吸收能量的汽车用减震器或300?ft3大的泡沫塑料块。EPS 的主要用途是一次性饮料杯、抗震包装以及隔热材料。 化学与性能 可发性聚苯乙烯是小颗粒状树脂，直径一般为0．01－0．1in。大多数这种颗粒是悬浮聚合生成的珠粒，而较大直径的颗粒也可通过切粒得到。采用的珠粒大小决定于泡沫制品的壁厚。较大的粒子膨胀制成低密度泡沫制品比较容易，较小的粒子则较易制成填充均匀的部件。 泡沫塑料产品的性能取决于原料聚合物，但受泡沫的密度影响很大。一个密度为11b／ft3 的PS 泡沫产品其中97％的体积是空气，这种产品的机械性能较差。泡沫体中所含的空气分隔成数百万个泡孔，正是它们的存在使聚合物泡沫材料具有许多有价值的特性。这些特性包括绝热性、吸收能量、漂浮性、高的刚度／重量比以及单位体积成本低等等。如表回所示，泡沫PS 的大多数性能都与其密度有很明显的函数关系，因此生产者可不需重新设计模具，只根据加工工艺简单变化的需要对实际操作做些微小调整。PS 泡沫的其它性能同样取决于聚合物的类型和发泡时用的数量。由于发泡PS 产品的机械强度可由发泡密度来调节，因此有时通过选用另外一种泡沫聚合物来获得需要的强度。一个例子是获得不是属于强度方面的性能，如使PS 提高其本身不具备的耐高温性和耐溶剂性；另一个例子是采用聚烯烃或烯烃／苯乙烯共聚体，可提高柔软性或伸长率，但强度提高不多。
高抗冲聚苯乙烯的增韧机理3 杨 军33 刘万军 刘景江 (中国科学院长春应用化学研究所,长春,130022) 提要 概述了以高抗冲聚苯乙烯(HIPS)为中心的有关橡胶增韧机理的理论,并且总结了界面 性能、粒子尺寸、粒子间距及缠结密度等因素对橡胶/高分子共混体系性能的影响。 关键词 橡胶增韧机理,逾渗,空化,银纹化,剪切屈服 自从Ostromislensky于1927年申请了第 一个增韧聚苯乙烯的技术专利到1952年Dow 化学公司最终成功地开发了连续生产高抗冲聚 苯乙烯的新工艺为止[1～4],这期间的一系列发 明掀开了塑料工业史上的一个新篇章。从此, 聚苯乙烯(PS)这种由于脆性而限制其应用的 高分子材料以增韧聚苯乙烯的新面貌被广泛地 用于包装、器械、家用电器和玩具等许多领域。 其消耗量逐年增加,仅以1985年的统计结果表 明[5],HIPS和ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯 三元共聚物)的年用量分别达到3×106t和1.5 ×106t,从而使聚苯乙烯成为仅次于低密度聚 乙烯(LDPE)和聚氯乙烯(PVC)的第三大通用 塑料。高抗冲聚苯乙烯是通过在搅拌条件下自 由基引发聚合含有7%～8%橡胶的苯乙烯溶 液,最终得到以PS为连续相、橡胶为分散相的 两相高分子体系[6] 烯的应用起了极大的推动作用,而且这种橡胶 增韧的原理已被广泛地应用于其他塑料品种, 其范围从聚丙烯到环氧树脂。与此同时,以HIPS为核心的橡胶增韧机理的研究在学术界引起了极大的兴趣,提出了许多观点和模型予以解释。目前,这方面的研究仍在持续而深入地进行着。本文先对橡胶增韧机理作一定性的总结,然后从结构和性能的关系方面结合文献的数据作一半定量的描述,以使读者对该领域有一个较全面的了解。 1 橡胶增韧机理 图1表明在HIPS中,PS 为连续相(白 图1 高抗冲聚苯乙烯的微观形态结构[27] 区),橡胶(黑区)以球形粒子的方式均匀分散于其中,并且有大量的PS被分割包藏于橡胶粒子中,形成所谓的细胞结构(cell structure)。表1说明在不过分降低PS的刚度和强度的同时, HIPS的拉伸断裂伸长率和Izod缺口冲击强度与PS相比分别提高了近20倍和4.5倍。为什么HIPS的韧性获得了大幅度提高,对这个问题的回答正是橡胶增韧机理的出发点和最终目的。 杨 军 博士生。1970年生于吉 林省长春市,1992年毕业于浙江大 学化学系高分子化学及物理专业, 同年考入中国科学院长春应用化学 研究所攻读硕士学位,1995年直接 攻读博士学位。研究方向为高分子多相体系中有关增韧机理和断裂力学方面的内容。 3国家自然科学基金资助项目。 33通讯联系人。
早在1839年人们即发现水汽蒸馏苯乙烯出现苯乙烯的固化反应，当时认为是氧化。20世纪30年代初，为备战需要，德国加快了工业生产苯乙烯及苯乙烯聚合物的开发工作，1933年法本公司开发了连续本体聚合生产聚苯乙烯的工产生产技术。美国于1938年开发了苯乙烯釜式本体聚合工业生产技术。在50年代初道化学公司推出高抗冲聚苯乙烯商品（HIPS），1953年美国出现了ABS树脂，并于1958年建厂投产。 对于苯乙烯聚合过程和聚苯乙烯性质的研究，带动了高分子科学基础研究的发展，HIPS 和ABS的成功开发，带动了高分子物理及高分子材料应用研究的发展。因此聚苯乙烯的研究在高分子科学的发展中，发挥了重要作用。 聚苯乙烯 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）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）。 聚苯乙烯(Polystyrene，简称PS)是一种无色透明的热塑性塑料。通式是[(CH2CHC6H5)n]。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（GPPS） 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。 化学性质 聚苯乙烯的化学稳定性比较差，可以被多种有机溶剂（如：芳烃、卤代烃等）溶解，会被强酸强碱腐蚀，不抗油脂，在受到紫外光照射后易变色。燃烧时会产生大量一氧化碳或者二氧化碳，注意防止中毒 物理性质 聚苯乙烯质地硬而脆，无色透明，可以和多种染料混合产生不同的颜色。 密度：1.04-1.06 ]历史 1839年，德国人Eduard Simon第一次从天然树脂中提取出聚丙烯。 1930年，BASF开始在德国商业化生产聚丙烯。 1934年，Dow开始在美国生产聚丙烯。
中国聚苯乙烯行业研究-行业发展概况 （一）行业发展概况 1、聚苯乙烯的定义 聚苯乙烯是以苯乙烯为主要原料聚合而成的热塑性树脂，是可反复加热软化、冷却固化的一类合成树脂。由于聚苯乙烯具有质硬、透明、电绝缘性、低吸湿性和优良的加工性能，可广泛应用于电子电器、建筑材料、包装材料和日用品等领域。 聚苯乙烯是热塑性非结晶性的树脂，可由多种合成方法聚合而成，主要分为通用级聚苯乙烯（GPPS）、高抗冲聚苯乙烯（HIPS）和可发性聚苯乙烯（EPS）。通用级聚苯乙烯（GPPS）是以苯乙烯为主要原料，经过自由基聚合制取的一种透明型聚苯乙烯粒子产品，其密度为1.04~1.06g/cm3，透明度高达85~92%，折光率为1.59~1.6，较高的折光率使其具有良好的光泽而具有装饰效果，同时其具有流动性好，易于加工成型的特点。下游应用领域主要包括注塑类及板材类塑料产品、照明灯具的光学材料、液晶电视显示屏的光学材料、冰箱的透明内件、食品卫生级日用品等。
高抗冲聚苯乙烯（HIPS）是主要由苯乙烯和橡胶经过自由基接枝聚合制取的一种抗冲击的聚苯乙烯粒子产品，是聚苯乙烯的改性材料，其分子中含有5%-10%橡胶成份，韧性比通用级聚苯乙烯提高了四倍左右，耐冲击强度大大提高。下游应用领域主要包括家电的外壳及内件、电子电器的外壳及包装容器等。可发性聚苯乙烯（EPS）是一种加入了发泡剂的聚苯乙烯产品，其密度为1.05 g/cm3，具有热导率低、吸水性小、耐冲击震动、隔热、隔音、防潮等优点，其生产的可发性聚苯乙烯泡沫塑料被广泛地应用于包装材料、建筑保温材料等领域。 2、行业发展概况 考虑到可发性聚苯乙烯在生产工艺、应用领域与通用级聚苯乙烯和高抗冲聚苯乙烯具有较大差异，公司产品及未来发展方向主要为通用级聚苯乙烯和高抗冲聚苯乙烯，以下对聚苯乙烯行业的描述如无特别声明均指通用级聚苯乙烯和高抗冲聚苯乙烯。 （1）全球聚苯乙烯行业发展概况
聚苯乙烯工艺设计 学生学号： 学生姓名： 专业班级： 指导老师： 完成日期：
摘要：可发性聚苯乙烯（Expandable PolyStyrene，简称EPS）通称聚苯乙烯和苯乙烯系共聚物，是一种树脂与物理性发泡剂和其它添加剂的混合物。可发性PS可被加工成低密度（0．7—10．0ib ／ft3）的泡沫塑料剂品。最常见的可发性聚苯乙烯是含有作为发泡剂的戊烷的透明PS粒料。 关键词：可发性聚苯乙烯，悬浮聚合，影响因素 一.聚苯乙烯的定义和合成 1.1 .定义 聚苯乙烯树脂是由苯乙烯单体通过自由基聚合而成的聚合物，英文名称为Polystyrene，简称PS。其分子结构式为： 它是饱和烃类聚合物属热塑性树脂 注意：化学性质非常活泼，单体在贮存、运输过程中，需要加入少量的间苯二酚或叔丁基间苯二酚等阻聚剂以防止自聚 1.2. 合成 ?本体聚合——获得的PS纯净度高，主要用来制造对电性能要求高的制品。
?悬浮聚合——获得的PS分子量高分布窄但纯度不如本体聚合PS，可用来制造一般日用和工业用品、和PS泡沫塑料。 乳液聚合——主要用于涂料和PS泡沫塑料。 溶液聚合——主要用于配制清漆。 各种生产方法制得的PS在性能上略有不同。我国PS的工业化生产主要采用悬浮聚合和本体聚合，其中以悬浮法为主。 1.3.聚苯乙烯的结构 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，有较大的位阻效应，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。侧苯基具有很大的空间位阻，造成PS分子链很僵硬，Tg在80℃。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a 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。但由于苯环为共扼体系，使得聚合物耐辐射性较好，在较强辐射的条件下，其性能变化较小。 1.4.聚苯乙烯的性能 1.4.1 基本特征
可发性聚苯乙烯E P S的生产工艺修订版 IBMT standardization office【IBMT5AB-IBMT08-IBMT2C-ZZT18】
论文题目： 《可发性聚苯乙烯（EPS）的生产工艺》摘要主要介绍了国内EPS的生产工艺一步法和两步法，并具体对一步法加以着重介绍。 要介绍了国内的生产状况及其用途，指出EPS市场潜力巨大。 关键词可发性聚苯乙烯（EPS）生产工艺回收和环保 1.前言 可发性聚苯乙烯(EPS)具有质轻、价廉、导热率低、吸水性小、电绝缘性能好、隔音、防震、防潮、成型工艺简单等优点，因而被广泛地用作建筑、交通运输等行业的保温绝热、隔音、抗震材料、用作电器、仪表、玻璃制品、电子产品等的缓冲包装材料和食品包装。 自50年代由德国BASF公司开发EPS珠粒生产工艺后，泡沫塑料由于成型工艺及设备简易可行，并可制成各种形状、不同密度的产品，因而发展迅速。现在EPS已成为苯乙烯树脂三大产品(GPPS、HIPS、EPS)中重要的品种之一。国内EPS消费结构，主要是包装和建材，大体比例为包装50%，建材45%，其它5%。随着近年来声像市场，家电市场和快速食品市场的迅猛发展，EPS需求量日益加大。仅据1992年轻工部统计，EPS用于包装方面的需求量就达6.0万t，其中电器包装3.5万t，快餐盒2.5万t。 另外，在建材行业，近年来推出的新型墙体材料，钢板增强EPS板不仅质轻，而且大大减少了建筑的投资，节省能源，施工方便、高效，并能改善居住环境，提高住宅房屋的
档次。这种材料大有取代传统建材的趋势。业内人士介绍，我国EPS的年需求量将以20%的速度递增，市场潜力十分巨大。 国内的EPS消费主要集中在江、浙等沿海一带，绝大部分用于包装。由于国家大力发展中西部地区的政策，西北地区的EPS用量也随着电子产业、第三产业、建筑业的蓬勃发展，用于包装及建材的EPS需求量也越来越大，但西北地区目前尚无生产EPS的装置，主要原因是前几年苯乙烯价格的波动及其产量的限制，使很多厂家望而却步，故所用的EPS 均需从外地调运。 2.EPS生产主要工艺概况 国外从70年代开始，EPS生产工艺由两步法转向一步法，我国一直延用传统的两步法工艺。两步法工艺能耗高，但由于过程简单、控制容易，因而为一些中小型厂家广泛采用，因此也会长时间地存在下去，通过多年摸索与研究，国产两步法生产也得到改进和完善，在节能降耗方面取得了显着的成绩。如将不符合规格的EPS料返回重新溶解、聚合，不但改善了聚合条件，也使能耗大幅度降低。 90年代初，我国也先后引进英国Shell公司一步法生产工艺，并在上海高桥化工厂和金陵石化公司塑料厂投产，通过多年实践与探索，对工艺和配方进行一系列的改进，所用悬浮剂和各种助剂已实现国产化，使该生产技术日趋完善和成熟。 EPS一般采用悬浮聚合。悬浮聚合法是将苯乙烯单体在强烈的机械搅拌下分散为油状液滴，并借助于悬浮剂的分散作用悬浮于水中，在引发剂的作用下，聚合为珠状固体。国外从70年代开始，EPS生产工艺由二步法转向一步法。80年代以前国内一直用传统的二步法工艺。90年代初先后引进英国Shell公司一步法生产工艺在上海高桥化工厂和金陵石化公司塑料厂投产，通过多年实践与探索，对其工艺和配方进行了一系列的改进，所用
HIPS 耐冲击性聚苯乙烯 正名：High Impact Polystyrene 耐冲击性聚苯乙烯 性能：耐冲击性聚苯乙烯（HIPS） 耐冲击性聚苯乙烯是通过在聚苯乙烯中添加聚丁基橡胶颗粒的办法生产的一种抗冲击的聚苯乙烯产品。这种聚苯乙烯产品会添加微米级橡胶颗粒并通过枝接的办法把聚苯乙烯和橡胶颗粒连接在一起。 当受到冲击时，裂纹扩展的尖端应力会被相对柔软的橡胶颗粒释放掉。因此裂纹的扩展受到阻碍，抗冲击性得到了提高。 聚苯乙烯是一种用途广泛的脆性塑料。你现在正在使用的计算机的外壳就是聚苯乙烯的。透明的塑料水杯，包装用的泡沫塑料也是由聚苯乙烯制成的。 聚苯乙烯属于聚烯烃，是由苯乙烯通过自由基聚合而成的。 通过茂金属催化聚合可以得到一种新型聚苯乙烯，即间同聚苯乙烯(syndiotactic)。间同聚苯乙烯上的苯环交替地连接的主链的两侧，而普通聚苯乙烯的苯环在无规地连接在主链两侧。 间同聚苯乙烯(syndiotactic)是结晶高分子，熔点达到270℃。 在苯乙烯聚合体系中中加入聚丁二烯，使苯乙烯在聚丁二烯主链上接枝聚合。
聚苯乙烯和聚丁二烯是不相容的，因此苯乙烯和丁二烯链段分别聚集，产生相分离。 这些聚丁二烯相区可以吸收冲击能，从而提高了聚苯乙烯的冲击强度。 HIPS工程塑料 乳白色不透明颗粒.密度为 1.05g/cm^3.熔融温度150~180℃.热分解温度300℃.溶于芳香烃,氯化烃,酮类(除尔酮外)和酯类.能耐许多矿物油,有机酸,碱,盐,低级醇及其水溶液,不耐沸水.HIPS是最便宜的工程塑料之一,和ABS,PC/ABS,PC相比,材料的光泽性比较差,综合性能也相对差一些. HIPS是由PS 加丁二烯改性而成的,因为PS的冲击强度很低,做出的产品很脆,而丁二烯的韧性很好,加入丁二烯后可使PS的冲击性能提高2~3倍.尽管HIPS的冲击强度比PS的冲击强度高出很多,但其综合性能还是不如ABS,PC/ABS等. HIPS的冲击性能在工程塑料中是比较低的,因此,我们在使用次料时应注意对材料的冲击性能的检验。 阻燃高抗冲聚苯乙烯HIPS材料，HIPS为PS的改性材料，它含
可发性聚苯乙烯（EPS）通称聚苯乙烯和苯乙烯系共聚物，是一种树脂与物理性发泡剂和其它添加剂的混合物。可发性PS可被加工成低密度（0．7—10．0ib／ft3）的泡沫塑料剂品。简称EPS。指含有发泡剂、一旦受热能立即发泡膨胀的珠粒状聚苯乙烯树脂。为聚苯乙烯泡沫塑料生产过程中的一种中间产品。一般粒度10～40目。堆密度0.6。含水0.1%。含挥发物（主要为发泡剂）6%-8%。以苯乙烯在发泡剂（通常使用低沸点烃类）存在下进行悬浮聚合而制得。亦可将珠粒聚苯乙烯分散于水中，在一定温度下搅拌，使发泡剂与溶胀了的珠粒接触并渗入其中制得。最常见的可发性聚苯乙烯是含有作为发泡剂的戊烷的透明PS粒料。由可发性聚苯乙烯制出泡沫塑料制品有几个专门步骤，这也是许多塑料树脂（包括可成型泡沫的聚烯烃及其共聚物）的一种特性。可发性PS可用来制造各种制品如咖啡杯、吸收能量的汽车用减震器或300 ft3大的泡沫塑料块。EPS的主要用途是一次性饮料杯、抗震包装以及隔热材料。 化学与性能 可发性聚苯乙烯是小颗粒状树脂，直径一般为0．01－0．1in。大多数这种颗粒是悬浮聚合生成的珠粒，而较大直径的颗粒也可通过切粒得到。采用的珠粒大小决定于最终泡沫制品的最小壁厚。较大的粒子膨胀制成低密度泡沫制品比较容易，较小的粒子则较易制成填充均匀的部件。 泡沫塑料产品的性能取决于原料聚合物，但受泡沫的密度影响很大。一个密度为 11b／ft3的 PS泡沫产品其中 97％的体积是空气，这种产品的机械性能较差。泡沫体中所含的空气分隔成数百万个泡孔，正是它们的存在使聚合物泡沫材料具有许多有价值的特性。这些特性包括绝热性、吸收能量、漂浮性、高的刚度／重量比以及单位体积成本低等等。如表回所示，泡沫PS的大多数性能都与其密度有很明显的函数关系，因此生产者可不需重新设计模具，只根据加工工艺简单变化的需要对实际操作做些微小调整。PS泡沫的其它性能同样取决于聚合物的类型和发泡时用的数量。由于发泡PS产品的机械强度可由发泡密度来调节，因此有时通过选用另外一种泡沫聚合物来获得需要的强度。一个例子是获得不是属于强度方面的性能，如使PS提高其本身不具备的耐高温性和耐溶剂性。 加工 可发性 PS的加工分二步。第一步为预发泡或简单发泡，设定最终产品的密度。在此过程中含有发泡剂的聚合物颗粒在加热条件下软化，发泡剂挥发。其结果是每个珠粒内产生膨胀，形成许多泡孔。泡孔的数量（最终密度）由加热温度和受热时间来控制。这个过程中，珠粒必须保持分散和自由流动状态。工业化生产时，发泡过程是将可发性 PS直接置于蒸汽中进行的，一般通过珠粒和蒸汽在搅拌釜中的连续混合完成反应，反应设备（象Rodman预发泡机）是以保持外界压力常压敞口的，并使已发泡的珠粒从顶端溢出。有的生产厂为了保证停留时间更均衡或是当某些可发性DPS需要比较高的温度时采用间歇釜。发泡以后珠粒要经熟化处理，使空气逐步掺入到泡孔中。 热成型是EPS发泡的第二步。首先．将熟化的预发泡珠粒放入具有特定型腔的模具中。对于小型的和复杂结构的产品，成型时要采用文氏管作用设备（如灌料枪）．借助空气流将珠粒吹至模腔中。大型的产品可依自身重力充满模腔。将充满粒料的模腔密闭并加热，珠粒受热软化，使泡孔膨胀。珠粒发泡膨胀至填满相互间的空隙，并粘结成均匀的泡沫体。此时这个泡沫体仍然是柔软的并承受泡孔内热气体的压力。从模具中取出制品之前，须使气体渗出泡孔和降低温度使制品形状稳定，这一般是采用向模具内壁喷水的方法。 由于成型模具是双层壁的，因此发泡PS的成型被称为“蒸气室成型”。模具内壁尺寸即为实际制品的尺寸，模具内壁上有气孔．以使蒸汽透过泡沫体并使热气扩散出去。双层壁之间的空间形成蒸汽室，其中通入用于加热珠粒的蒸汽。对于多数制品，发泡PS的成型压力低于276kPa。模具为铝制并按制品要求铸成一定形状。发泡PS的成型由于成型压力低、成型设备成本低，因此是一种经济的生产方法。 应用 发泡PS的主要用途是建筑工业用绝热材料，一次性用具（主要为咖啡杯）和抗震保护性包装材料。 隔热制品采用EPS是因其具有恒定的低热导率、低密度和低加工成本。EPS茶杯是由于EPS易发泡成薄形制品和具保温性。泡沫的吸震性、低成本和可成形性使EPS成为保护性包装材料的选择对象。 聚烯烃制品单位厚度吸收的冲击能更多，因此它可作为更易碎物品的包装以及用于吸震部件如有些新型汽车的减震系统。 郑州中天建筑节能有限公司是一家集生产销售、技术推广、工程施工、产品研发为一体的综合性节能减排服务企业, 致力于新型墙体材料和新型水刀的研发与推广。 郑州中天节能公司热忱欢迎您的来电咨询，洽谈合作，共创广阔的建筑节能和水切割及高压水清洗市场！ 公司地址：河南郑州市国家高新技术开发区 郑州中天建筑节能有限公司科研部 2017年12月26日 加盟有风险投资需谨慎
摘要 聚苯乙烯（Polystyrene）是指由苯乙烯单体经自由基加聚反应合成的聚合物，缩写PS。聚苯乙烯是一种无色透明的热塑性塑料，无色、透明，光学性能极好，并有高刚性，应用于工业、生活的各个领域，使用量也非常大，是一种很常见的高分子材料。本专题调研搜集了聚苯乙烯的材料性能、分类、生产原料及简单制备工艺、应用领域、全球聚苯乙烯的市场状况和对聚苯乙烯生产企业的发展建议。 关键词：聚苯乙烯；材料性能；合成工艺；应用领域；市场状况。
目录 第一章聚苯乙烯概述 (1) 1.1聚苯乙烯定义 (1) 1.2聚苯乙烯物化性质 (1) 第二章聚苯乙烯性能与应用.................................................................................错误！未定义书签。 2.1聚苯乙烯化学性能 ................................................................................................错误！未定义书签。 2.2聚苯乙烯特点 ........................................................................................................错误！未定义书签。 2.2.1物料性能 .........................................................................................................错误！未定义书签。 2.2.2机械性能 .........................................................................................................错误！未定义书签。 2.2.3抗水防潮性 .....................................................................................................错误！未定义书签。 2.2.4轻质高硬度 .....................................................................................................错误！未定义书签。 2.2.5成型性能 .........................................................................................................错误！未定义书签。第三章聚苯乙烯的分类 ..........................................................................................错误！未定义书签。第四章聚苯乙烯的制备工艺.................................................................................错误！未定义书签。 4.1合成聚苯乙烯的原料 .............................................................................................错误！未定义书签。 4.2聚苯乙烯的制备 .....................................................................................................错误！未定义书签。 4.2.1 悬浮聚合法.....................................................................................................错误！未定义书签。 4.2.2 本体聚合法.....................................................................................................错误！未定义书签。第五章聚苯乙烯的应用领域.................................................................................错误！未定义书签。 5.1高抗冲聚苯乙烯（HIPS） ....................................................................................错误！未定义书签。 5.2ABS树脂 .................................................................................................................错误！未定义书签。第六章聚苯乙烯的市场状况.................................................................................错误！未定义书签。 6.1国外聚苯乙烯的市场状况 ....................................................................................错误！未定义书签。 6.1.1国外聚苯乙烯的生产情况 .............................................................................错误！未定义书签。 6.1.2国外聚苯乙烯的市场需求分析 .....................................................................错误！未定义书签。 6.2国内聚苯乙烯的市场状况 ....................................................................................错误！未定义书签。 6.2.1国内市场特点 .................................................................................................错误！未定义书签。 6.2.2国内现状 .........................................................................................................错误！未定义书签。 6.2.3发展建议 .........................................................................................................错误！未定义书签。参考文献 (11)