改过的聚苯乙烯

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1、第二章第二章 工程塑料工程塑料主讲教师：杨晓莉主讲教师：杨晓莉 博博 士士副教授副教授POLYMER MATERIALSPOLYMER MATERIALSPolymer materials第四节第四节 聚苯乙烯（聚苯乙烯（PS）2.4 聚苯乙烯的改性与应用聚苯乙烯的改性与应用2.3 聚苯乙烯结构与性能聚苯乙烯结构与性能 （重点）（重点） 2.2 聚苯乙烯的制备聚苯乙烯的制备 （重点）（重点）2.1 聚苯乙烯的概述聚苯乙烯的概述 2.1 聚苯乙烯的概述聚苯乙烯的概述（1） 定义定义（Definition）发展简史发展简史（brief history) )聚苯乙烯的品种聚苯乙烯的品种（Polyst

2、yrene varieties)结构单元结构单元（structure unit）（2）（3）（4）Polymer materials2.1聚苯乙烯的概述聚苯乙烯的概述（1）定义）定义 聚苯乙烯树脂是由聚苯乙烯树脂是由苯乙烯单体苯乙烯单体通过自由基通过自由基聚合而成的聚合物。聚合而成的聚合物。CH2CHn聚 苯 乙 烯 的 英 文 是聚 苯 乙 烯 的 英 文 是“polystyrene”，缩写为，缩写为PS。Polymer materials（2）聚苯乙烯的结构单元）聚苯乙烯的结构单元2.1聚苯乙烯的概述聚苯乙烯的概述CH2CH 结构单元结构单元Polymer materials2.1聚苯乙烯

3、的概述聚苯乙烯的概述聚苯乙烯是最早（聚苯乙烯是最早（1939年）实现工业化生产的塑料之一，它年）实现工业化生产的塑料之一，它具有具有高度透明、电绝缘性好、易着色、加工流动性好、刚性好、高度透明、电绝缘性好、易着色、加工流动性好、刚性好、及化学腐蚀及化学腐蚀等优点，也具有性脆、冲击强度低、易出现应力开裂等优点，也具有性脆、冲击强度低、易出现应力开裂、耐热性差、不耐沸水等明显的缺点。为此，对聚苯乙烯的改性、耐热性差、不耐沸水等明显的缺点。为此，对聚苯乙烯的改性研究也较多，如研究也较多，如ABS树脂树脂就是其中最典型的例子。就是其中最典型的例子。（3）聚苯乙烯的发展简史）聚苯乙烯的发展简史Polym

4、er materials 通用聚苯乙烯通用聚苯乙烯(general purpose polystyrene，GPPS)，GPPS机械强度不高、性脆、耐热性差，易燃。机械强度不高、性脆、耐热性差，易燃。 可发型聚苯乙烯可发型聚苯乙烯(expandable polystyrene，EPS)。（4）聚苯乙烯的品种）聚苯乙烯的品种2.1聚苯乙烯的概述聚苯乙烯的概述Polymer materials 通用聚苯乙烯通用聚苯乙烯(GPPS) 反应机理反应机理 工业生产中，工业生产中，PS的聚合主要采用自由基聚合反应进行，基本的聚合主要采用自由基聚合反应进行，基本反应步骤与反应步骤与LDPE相似，为链引发、链

5、增长相似，为链引发、链增长 和链终止。和链终止。 PS的本体聚合多数采用的本体聚合多数采用热引发聚合热引发聚合，悬浮聚合也可以采用，悬浮聚合也可以采用热热引发聚合引发聚合，但一般是采用，但一般是采用引发剂引发聚合引发剂引发聚合方式。方式。2.1聚苯乙烯的概述聚苯乙烯的概述Polymer materialsPolymer materials 链引发链引发 引发剂分解成引发剂分解成自由基自由基I，形成的初级自由基，形成的初级自由基I加成到苯乙烯加成到苯乙烯单体上，形成单体自由基引发链的增长。单体上，形成单体自由基引发链的增长。 2.1聚苯乙烯的概述聚苯乙烯的概述Polymer materialsP

6、olymer materials 链增长链增长 生成的单体自由基不断加成到苯乙烯分子上，发生生成的单体自由基不断加成到苯乙烯分子上，发生连锁连锁反应反应，形成了聚合物的链增长。，形成了聚合物的链增长。 链增长反应是链增长反应是放热反应放热反应，聚合热为，聚合热为66.99-73.27kJmol，活化能为活化能为20.93-33.49 kJmol，因此，苯乙烯的，因此，苯乙烯的链增长反应极链增长反应极快快，在，在0.01-10s内即完成反应，生成聚合物。内即完成反应，生成聚合物。 2.1聚苯乙烯的概述聚苯乙烯的概述Polymer materials 链终止链终止 链终止通过两个自由基之间发生链终

7、止通过两个自由基之间发生偶合反应或歧化偶合反应或歧化而使链增而使链增长反应停止。长反应停止。偶合反应偶合反应歧化反应歧化反应 苯乙烯聚合过程中，几乎全是以苯乙烯聚合过程中，几乎全是以偶合方式偶合方式终止反应。终止反应。2.1聚苯乙烯的概述聚苯乙烯的概述Polymer materials 可发型聚苯乙烯（可发型聚苯乙烯（EPSEPS） EPS生产方法有两种：生产方法有两种： 泡沫珠热合法，简称泡沫珠热合法，简称热合珠法。热合珠法。 苯乙烯单体经苯乙烯单体经悬浮聚合悬浮聚合得到圆珠状的得到圆珠状的PS，再加入低沸点碳氢，再加入低沸点碳氢化合物或卤代烃化合物作为发泡剂，在加温加压条件下，发泡化合物或

8、卤代烃化合物作为发泡剂，在加温加压条件下，发泡剂渗透到剂渗透到PS中，冷却后发泡剂留在中，冷却后发泡剂留在PS中，即成为中，即成为EPS。 加工方法是加工方法是挤出法。挤出法。 将将PS与添加剂在挤出机中混合，然后在熔融状态下压入烷烃与添加剂在挤出机中混合，然后在熔融状态下压入烷烃或氟化烃等发泡剂，经挤出，发泡剂在机头模腔中泄压冷却，或氟化烃等发泡剂，经挤出，发泡剂在机头模腔中泄压冷却，发泡剂的气化与发泡剂的气化与PS的固化同时进行，从而制得膨胀发泡制品。的固化同时进行，从而制得膨胀发泡制品。2.1聚苯乙烯的概述聚苯乙烯的概述Polymer materialsPolymer materials

9、2.2 聚苯乙烯的制备聚苯乙烯的制备（1）主要原料主要原料（principal raw material ）苯乙烯来源苯乙烯来源（The source of Styrene) 聚苯乙烯聚合聚苯乙烯聚合（The polymerization of styrene)苯乙烯特性苯乙烯特性（Styrene characteristics)（2）（3）（4）Polymer materialsPolymer materials2.2聚苯乙烯的制备聚苯乙烯的制备 主要原料：苯乙烯主要原料：苯乙烯 苯乙烯苯乙烯为无色或微黄色易燃液体。有芳香气味和强折射为无色或微黄色易燃液体。有芳香气味和强折射性。不溶于水，溶

10、于乙醇、乙醚、丙酮、二硫化碳等有机溶性。不溶于水，溶于乙醇、乙醚、丙酮、二硫化碳等有机溶剂。由于苯乙烯分子中的乙烯基与苯环之间形成共轭体系，剂。由于苯乙烯分子中的乙烯基与苯环之间形成共轭体系，电子云在乙烯基上流动性大，使得苯乙烯的化学性质非常活电子云在乙烯基上流动性大，使得苯乙烯的化学性质非常活泼，不但能进行泼，不但能进行均聚合均聚合，也能与其他单体如丁二烯、丙烯腈，也能与其他单体如丁二烯、丙烯腈等发生等发生共聚合反应。共聚合反应。（1）聚苯乙烯的原料）聚苯乙烯的原料2.2聚苯乙烯的制备聚苯乙烯的制备v 苯乙烯的苯乙烯的物理常数：物理常数：熔点熔点30.6相对密度相对密度0.9019沸点沸点1

11、45.2折射率折射率1.5463闪点闪点31临界温度临界温度373临界压力临界压力4.1MPa 苯乙烯单体在贮存、运输过程中，需要加入少量的苯乙烯单体在贮存、运输过程中，需要加入少量的间苯二酚间苯二酚或或叔丁基间苯二酚叔丁基间苯二酚等阻聚剂以防止其发生等阻聚剂以防止其发生自聚自聚。（2）苯乙烯特性）苯乙烯特性Polymer materials2.2聚苯乙烯的制备聚苯乙烯的制备 聚合级苯乙烯的聚合级苯乙烯的规格规格要求如下表所示。要求如下表所示。 外外 观观相对密度（相对密度（30）粘度（粘度（25）/ cP折射率折射率色度（色度（ApHA）聚合物聚合物/ %纯度纯度/ %水水/ %聚合热聚合热