塑料科普之聚苯乙烯(Polystyrene)PS

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聚苯乙烯(Polystyrene)—PS

聚苯乙烯是一种用途广泛的脆性塑料。办公计算用计算器的外壳就是聚苯乙烯做的。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。

PS是苯乙烯的均聚物(2019-08-12 ),由苯乙烯经自由基聚合而成,是一种线型无定型热塑性树脂, 是苯乙烯系列聚合物中主要品种。

PS质轻坚硬,密度为1.05g/cm3,无色、透明,具有较好刚性、透明性和表面光泽性,冲击强度小,耐磨性差,软化温度为80~90℃,热容低,流动性好,易加工成型。主要用于日用小商品、包装、建材和家用电器零部件等。其中用量较大的是发泡制品,即EPS制品。

EPS(Expandable Polystyrene)发泡性的聚苯乙烯,通称保利龙。它是在合成PS过程中,加入5~8%的低沸兰烃类发泡剂,如石油醚、丙烷、丁烷和戊烷等。(目前市面上以龙王牌EPS较有名。)为了提高发泡效果,还加入少量交联剂、阻燃剂和孔尺寸控制剂等。

聚苯乙烯PS的致命弱点———性脆(冲击强度小,耐磨性差等)限制了它的进一步发展,因此市场上推出了多种改性的聚苯乙烯。

1. 抗冲击聚苯乙烯——HIPS

乳白色不透明颗粒.密度为1.05g/cm3.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的冲击性能在工程塑料中是比较低的。

HIPS是苯乙烯与丁二烯的共聚物,结构式为:2019-08-12

PS性能上最大缺陷是性脆、韧性小,抗冲击性差。为了克服它的不足,在合成过程中加入6~8%的聚丁二烯橡胶,实际上HIPS是聚丁二烯接枝苯乙烯的共聚物。由于聚丁二烯是一种弹性体,它的引入可以明显改善PS的韧性。HIPS的性能与聚丁二烯含量有密切关系,含量增加韧性增大,冲击强度增加,但拉伸强度和弯曲强度下降。一般控制聚丁二烯含量为6~8%为宜。

耐冲击性聚苯乙烯是通过在聚苯乙烯中添加聚丁二烯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。

在苯乙烯聚合体系中加入聚丁二烯,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。

2、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℃。

3、K树脂: 是一种以苯乙烯和丁二烯为单体,以烷基锂为引发剂,采用阴离子溶液聚合工艺生产的一种具有嵌段结构和/或者渐变结构,无规结构的线型或星型的高分子透明树脂。无味、透明,密度为1.01g/cm3左右(比PS、AS的低),耐冲击性能比AS高,透明性(80~90%)好,热变形温度为77℃,耐化学性较差,易受油、酸、碱及活性强的有机溶剂侵蚀。K料中含有丁二烯成分的多少,其硬度亦不同,由于K料的流动性好,加工温度范围较宽,所以其加工性能良好(MFI为8克/10分钟)。

K树脂的主要成分是丁二烯与苯乙烯的聚合物,称丁苯乙烯,可以与通用级聚苯乙烯混合注塑,以提高透苯的韧性.

(1) 苯乙烯-丁二烯共聚物——K树脂

K树脂是由苯乙烯和丁二烯共聚而成,其结构式为:

K树脂中苯乙烯含量为75%左右。与AS相比,分子中的丙烯腈换成具有橡胶性能的丁二烯,所以K树脂具有良好耐冲击性、挠屈性能好、柔软而有弹性,透明性好。

K树脂可经受γ射线辐照消毒处理,适宜用于高级食品和药物的包装,还被大量用于透明罩、合页式盒子、玩具、装饰品、医疗器材和办公用品等。

市面上较出名的k树脂牌号有韩国菲利浦。KR01专用于注塑成型,KR03注塑成型,KR05中空吹塑,KR10挤出成型薄膜,K树脂给HIPS光泽,ABS,PP珠光效果和提高抗冲击强度。

4.AS/SAN树脂_AS/SAN resin

2019-08-12

学名丙烯腈-苯乙烯共聚物(acrylonitrile-styrene copolymer).由丙烯腈与苯乙烯共聚而成的高分子化合物,属热塑性树脂。是一种坚硬、透明的材料。苯乙烯成份使SAN(AS)坚硬、透明并易于加工;丙烯腈成份使SAN(AS)具有化学稳定性和热稳定性。透明而带黄色至琥珀针色的固体。密度1.06。不易变色。不受稀酸、稀碱、稀醇和汽油的影响。但溶于丙酮、乙酸乙酯、二氯乙烯等。可用作工程塑料。具有优良的耐热性和耐溶剂性。用于制耐油机械零件、仪表壳、仪表盘、电池盒、拖拉机油箱、蓄电池外壳、包装容器、日用品等。也可抽成单丝。但主要用作生产ABS树脂的掺混料。
SAN(AS)比聚苯乙烯有更高的冲击强度和优良的耐热性,耐油性,耐化学腐蚀性。如它能很好地耐某些使聚苯乙烯应力开裂的烃类。而弹性模量是现有热塑性塑料中较高的一种。 不易产生内应力开裂。透明度很高,其软化温度和抗冲击强度比PS高。
SAN(AS)具有很强的承受载荷的能力、抗化学反应能力、抗热变形特性和几何稳定性。SAN(AS)中加入玻璃纤维添加剂可以增加强度和抗热变形能力,减小热膨胀系数。SAN(AS)的维卡软化温度约为110℃。载荷下挠曲变形温度约为100℃。SAN(AS)的收缩率约为0.3-0.7%。
注塑工艺
AS的加工温度一般在200-250℃为宜。该料易吸湿,加工前需干燥一小时以上,其流动性比PS稍差一点,故注射压力亦略高一些。干燥处理 如果储存不适当,SAN(AS)有一些吸湿特性。建议的干燥条件为80℃、2-4小时。
熔化温度 200-270℃。如果加工厚壁制品,可以使用低于下限的熔化温度。
模具温度 40-80℃。对于增强型材料,模具温度不要超过60℃。冷却系统必须很好地进行设计,因为模具温度将直接影响制品的外观、收缩率和弯曲。
注射压力 350-1300bar 注射速度 建议使用高速注射
流道和浇口 所有常规的浇口都可以使用。浇口尺寸必须很恰当,以避免产生条纹、煳斑和空隙。
应用范围
电气(插座、壳体等),日用商品(厨房器械,冰箱装置,电视机底座,卡带盒等),汽车工业(车头灯盒、反光境、仪表盘等),家庭用品(餐具、食品刀具等),化装品包装等。 广泛用于制作耐油、耐热、耐化学药品的工业制品,以及仪表板、仪表框、罩壳、电池盒、接线盒、多种开关及按规等。

(2) 透明ABS——MBS:

MBS是由甲基丙烯酸甲酯、丁二烯和苯乙烯共聚而成,其结构式为:

(2019-08-12)

甲基丙烯酸甲酯是合成有机玻璃的单体,将ABS分子中的丙烯腈换成甲基丙烯酸甲酯,便可制得高透明产品。MBS具有类似ABS力学性能,但透明度都明显提高,厚度为3.2mm的制品透光率可达85~90%,雾度6%,抗冲击性、刚性和耐寒性均很好,在-40℃下仍有较好的韧性,耐紫外光性能也优于ABS。可广泛用于制作透明管材、电器设备、汽车零部件、仪器仪表透明罩和防尘罩、文具、矿灯罩和各种装饰品。

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