聚苯乙烯發(fā)展歷史

發(fā)展歷程：

1839年，德國人第一次從天然樹脂中提取出聚苯乙烯。

1930年，BASF開始在德國商業(yè)化生產(chǎn)聚苯乙烯。

1934年，Dow開始在美國生產(chǎn)聚苯乙烯。

1954年，Dow開始生產(chǎn)聚苯乙烯泡沫塑料。

聚苯乙烯是指由苯乙烯單體經(jīng)自由基縮聚反應(yīng)合成的聚合物，英文名稱為Polystyrene,,簡稱PS。它是一種無色透明的熱塑性塑料，具有高于攝氏100度的玻璃轉(zhuǎn)化溫度，因此經(jīng)常被用來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。

聚苯乙烯密度：1050 kg/m3 電導(dǎo)率：(σ) 10-16 S/m 導(dǎo)熱率：0.08 楊氏模量：(E) 3000-3600 MPa 拉伸強度：(σt) 46–60 MPa 伸長長度：3–4% ;夏比沖擊試驗：2–5 kJ/m2 玻璃轉(zhuǎn)化溫度：80-100°C ;熔點：240°C ;熱膨脹系數(shù)：(α) 8 * 10-5/K ;熱容：(c) 1.3 kJ/(kg·K) ;吸水率：(ASTM) 0.03–0.1 ;降解：±2000年。玻璃化溫度80～90℃，非晶態(tài)密度1.04～1.06克/立方厘米，晶體密度1.11～1.12克/立方厘米，熔融溫度240℃，電阻率為1020～1022歐·厘米。導(dǎo)熱系數(shù)30℃時0.116瓦/(米·開)。通常的聚苯乙烯為非晶態(tài)無規(guī)聚合物，具有優(yōu)良的絕熱、絕緣和透明性，長期使用溫度0～70℃，但脆，低溫易開裂。此外還有全同和間同立構(gòu)聚苯乙烯。全同聚合物有高度結(jié)晶性。

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毒，無臭，無色的透明顆粒，似玻璃狀脆性材料，其制品具有極高的透明度，透光率可達90%以上，電絕緣性能好，易著色，加工流動性好，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，沖擊強度低，易出現(xiàn)應(yīng)力開裂，耐熱性差及不耐沸水等。

聚苯乙烯的合成:

本體聚合——獲得的PS純凈度高，主要用來制造對電性能要求高的制品。

懸浮聚合——獲得的PS分子量高分布窄但純度不如本體聚合PS，可用來制造一般日用和工業(yè)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。

聚苯乙烯的結(jié)構(gòu):

聚苯乙烯的分子鏈上交替連接著側(cè)苯基。由于側(cè)苯基的體積較大，有較大的位阻效應(yīng)，而使聚苯乙烯的分子鏈變得剛硬，因此，玻璃化溫度比聚乙烯、聚丙烯都高，且剛性脆性較大，制品易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。

由于側(cè)苯基在空間的排列為無規(guī)結(jié)構(gòu)，因此聚苯乙烯為無定形聚合物，具有很高的透明性。側(cè)苯基具有很大的空間位阻，造成PS分子鏈很僵硬，Tg在80℃。 側(cè)苯基的存在使聚苯乙烯的化學(xué)活性要大一些，苯環(huán)所能進行的特征反應(yīng)如氯化、硝化、磺化等聚苯乙烯都可以進行。

此外，側(cè)苯基可以使主鏈上a 氫原子活化，在空氣中易氧化生成過氧化物，并引起降解，因此制品長期在戶外使用易變黃、變脆。但由于苯環(huán)為共扼體系，使得聚合物耐輻射性較好，在較強輻射的條件下，其性能變化較小。

聚苯乙烯的性能:

<一> 基本特征 聚苯乙烯為無色、無味的透明剛性固體，透光率可達88%～90%，制品質(zhì)硬，落地時會有金屬般的響聲。聚苯乙烯的密度在1.04～1.07之間，尺寸穩(wěn)定性好，收縮率低。聚苯乙烯容易燃燒，點燃后離開火源會繼續(xù)燃燒，并伴有濃煙。

<二> 力學(xué)性能 聚苯乙烯屬于一種硬而脆的材料，無延伸性，拉伸時無屈服現(xiàn)象。聚苯乙烯的拉伸、彎曲等常規(guī)力學(xué)性能在通用塑料中是很高的，但其沖擊強度很低。聚苯乙烯的力學(xué)性能與合成方式、相對分子質(zhì)量大小、溫度高低、雜質(zhì)含量及測試方法有關(guān)。

<三> 熱性能 聚苯乙烯的耐熱性能較差，熱變形溫度約為70～95℃ ，長期使用溫度為60～80℃ 。聚苯乙烯的熱導(dǎo)率較低，約為0.10～0.13W/ ( m·K )，基本不隨溫度的變化而變化，是良好的絕熱保溫材料。聚苯乙烯泡沫是目前廣泛應(yīng)用的絕熱材料之一。聚苯乙烯的線膨脹系數(shù)較大，為（6～8 )X10-5K-1，，與金屬相差懸殊甚大，故制品不易帶有金屬嵌件。此外，聚苯乙烯的許多力學(xué)性能都顯著受到溫度的影響。

<四> 電性能 聚苯乙烯是非極性的聚合物，使用中也很少加人填料和助劑，因此具有良好的介電性能和絕緣性，其介電性能與頻率無關(guān)。由于其吸濕率很低，電性能不受環(huán)境濕度的影響，但由于其表面電阻和體積電阻均較大，又不吸水，因此易產(chǎn)生靜電，使用時需加人抗靜電劑。

<五> 耐化學(xué)藥品性 聚苯乙烯的化學(xué)穩(wěn)定性比較好，可耐各種堿、一般的酸、鹽、礦物油、低級醇及各種有機酸，但不耐氧化酸，如硝酸和氧化劑的侵蝕。聚苯乙烯還會受到許多烴類、酮類及高級脂肪酸的侵蝕，可溶于苯、甲苯、乙苯、苯乙烯、四氯化碳、氯仿、二氯甲烷以及醋類當中。此外，由于聚苯乙烯帶有苯基，可使苯基a 位置上的氫活化，因此聚苯乙烯的耐氣候性不好，如果長期暴露在日光下會變色變脆，其耐光性、氧化性都較差，使用時應(yīng)加人抗氧劑。但聚苯乙烯具有較優(yōu)的耐輻射性。

<六> 加工性 聚苯乙烯是一種無定形的聚合物，沒有明顯的熔點，從開始熔融流動到分解的溫度范圍很寬，約在120～180℃ 之間，且熱穩(wěn)定性較好，因此，成型加工可在很寬的范圍內(nèi)進行。聚苯乙烯由于其成型溫度范圍寬且流動性、熱穩(wěn)定性好，所以可以用多種方法加工成型，如注射、擠出、發(fā)泡、吹塑、熱成型等。

聚苯乙烯的加工生產(chǎn):

第一步為預(yù)發(fā)泡或簡單發(fā)泡，設(shè)定最終產(chǎn)品的密度。在此過程中含有發(fā)泡劑的聚合物顆粒在加熱條件下軟化，發(fā)泡劑揮發(fā)。其結(jié)果是每個珠粒內(nèi)產(chǎn)生膨脹，形成許多泡孔。泡孔的數(shù)量（最終密度）由加熱溫度和受熱時間來控制。這個過程中，珠粒必須保持分散和自由流動狀態(tài)。

工業(yè)化生產(chǎn)時，發(fā)泡過程是將可發(fā)性 PS直接置于蒸汽中進行的，一般通過珠粒和蒸汽在攪拌釜中的連續(xù)混合完成反應(yīng)，反應(yīng)設(shè)備（象預(yù)發(fā)泡機）是以保持外界壓力常壓敞口的，并使已發(fā)泡的珠粒從頂端溢出。有的生產(chǎn)廠為了保證停留時間更均衡或是當某些可發(fā)性DPS需要比較高的溫度時采用間歇釜。發(fā)泡以后珠粒要經(jīng)熟化處理，使空氣逐步摻入到泡孔中。

第二步。首先，將熟化的預(yù)發(fā)泡珠粒放入具有特定型腔的模具中。對于小型的和復(fù)雜結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品，成型時要采用文氏管作用設(shè)備（如灌料槍）．借助空氣流將珠粒吹至模腔中。大型的產(chǎn)品可依自身重力充滿模腔。將充滿粒料的模腔密閉并加熱，珠粒受熱軟化，使泡孔膨脹。珠粒發(fā)泡膨脹至填滿相互間的空隙，并粘結(jié)成均勻的泡沫體。此時這個泡沫體仍然是柔軟的并承受泡孔內(nèi)熱氣體的壓力。從模具中取出制品之前，須使氣體滲出泡孔和降低溫度使制品形狀穩(wěn)定，這一般是采用向模具內(nèi)壁噴水的方法。

由于成型模具是雙層壁的，因此發(fā)泡PS的成型被稱為“蒸氣室成型”。模具內(nèi)壁尺寸即為實際制品的尺寸，模具內(nèi)壁上有氣孔．以使蒸汽透過泡沫體并使熱氣擴散出去。雙層壁之間的空間形成蒸汽室，其中通入用于加熱珠粒的蒸汽。對于多數(shù)制品，發(fā)泡PS的成型壓力低于276kPa。模具為鋁制并按制品要求鑄成一定形狀。發(fā)泡PS的成型由于成型壓力低、成型設(shè)備成本低，因此是一種經(jīng)濟的生產(chǎn)方法。

聚苯乙烯的應(yīng)用:

聚苯乙烯作為五大通用塑料之一，具有透明性好、剛性大、吸濕性低、成型性好、電絕緣性優(yōu)良、易染色等優(yōu)點，且價格低廉，主要應(yīng)用于包裝、電子、建筑、汽車、家電、日用品等行業(yè)。

聚苯乙烯的經(jīng)常被用來制作泡沫塑料制品。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)在建筑材料使用上，自2003年廣泛使用于中空樓板隔音隔熱材。

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。

耐沖擊性聚苯乙烯（HIPS）

耐沖擊性聚苯乙烯是通過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)品會添加微米級橡膠顆粒并通過枝接的辦法把聚苯乙烯和橡膠顆粒連接在一起。當受到?jīng)_擊時，裂紋擴展的尖端應(yīng)力會被相對柔軟的橡膠顆粒釋放掉。因此裂紋的擴展受到阻礙，抗沖擊性得到了提高。

苯乙烯丙烯腈（SAN）

SAN是Styrene Acrylonitrile的縮寫。苯乙烯丙烯腈是苯乙烯丙烯腈的共聚物，是一種無色透明，具有較高的機械強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)品但是價格相對便宜。

丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）

ABS是Acrylonitrile butadiene styrene的縮寫。這種塑料是丙烯腈，丁二烯和苯乙烯的共聚物。具有高強度，低重量的特點。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。這種材料同時具有聚苯乙烯和聚丁二烯的特點，是一種耐用的熱塑性橡膠。SBS橡膠經(jīng)常被用來制造輪胎。