聚苯乙烯發展歷史

發展歷程：

1839年，德國人第一次從天然樹脂中提取出聚苯乙烯。

1930年，BASF開始在德國商業化生產聚苯乙烯。

1934年，Dow開始在美國生產聚苯乙烯。

1954年，Dow開始生產聚苯乙烯泡沫塑料。

聚苯乙烯是指由苯乙烯單體經自由基縮聚反應合成的聚合物，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度的玻璃轉化溫度，因此經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 電導率：(σ) 10-16 S/m 導熱率：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 玻璃轉化溫度：80-100°C ;熔點：240°C ;熱膨脹系數：(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。導熱系數30℃時0.116瓦/(米·開)。通常的聚苯乙烯為非晶態無規聚合物，具有優良的絕熱、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聚苯乙烯。全同聚合物有高度結晶性。

聚苯乙烯（PS）包括普通聚苯乙烯，發泡聚苯乙烯（EPS)，高抗沖聚苯乙烯（HIPS）及間規聚苯乙烯（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，易出現應力開裂，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。

聚苯乙烯的結構:

聚苯乙烯的分子鏈上交替連接著側苯基。由于側苯基的體積較大，有較大的位阻效應，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，制品易產生內應力。

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

此外，側苯基可以使主鏈上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燃燒，并伴有濃煙。

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

<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用的絕熱材料之一。聚苯乙烯的線膨脹系數較大，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。由于其吸濕率很低，電性能不受環境濕度的影響，但由于其表面電阻和體積電阻均較大，又不吸水，因此易產生靜電，使用時需加人抗靜電劑。

<五> 耐化學藥品性 聚苯乙烯的化學穩定性比較好，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，使用時應加人抗氧劑。但聚苯乙烯具有較優的耐輻射性。

<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，且熱穩定性較好，因此，成型加工可在很寬的范圍內進行。聚苯乙烯由于其成型溫度范圍寬且流動性、熱穩定性好，所以可以用多種方法加工成型，如注射、擠出、發泡、吹塑、熱成型等。

聚苯乙烯的加工生產:

第一步為預發泡或簡單發泡，設定最終產品的密度。在此過程中含有發泡劑的聚合物顆粒在加熱條件下軟化，發泡劑揮發。其結果是每個珠粒內產生膨脹，形成許多泡孔。泡孔的數量（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。

工業化生產時，發泡過程是將可發性 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混合完成反應，反應設備（象預發泡機）是以保持外界壓力常壓敞口的，并使已發泡的珠粒從頂端溢出。有的生產廠為了保證停留時間更均衡或是當某些可發性DPS需要比較高的溫度時采用間歇釜。發泡以后珠粒要經熟化處理，使空氣逐步摻入到泡孔中。

第二步。首先，將熟化的預發泡珠粒放入具有特定型腔的模具中。對于小型的和復雜結構的產品，成型時要采用文氏管作用設備（如灌料槍）．借助空氣流將珠粒吹至模腔中。大型的產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。珠粒發泡膨脹至填滿相互間的空隙，并粘結成均勻的泡沫體。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定，這一般是采用向模具內壁噴水的方法。

由于成型模具是雙層壁的，因此發泡PS的成型被稱為“蒸氣室成型”。模具內壁尺寸即為實際制品的尺寸，模具內壁上有氣孔．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。對于多數制品，發泡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。發泡PS的成型由于成型壓力低、成型設備成本低，因此是一種經濟的生產方法。

聚苯乙烯的應用:

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、電絕緣性優良、易染色等優點，且價格低廉，主要應用于包裝、電子、建筑、汽車、家電、日用品等行業。

聚苯乙烯的經常被用來制作泡沫塑料制品。日常生活中常見的應用有各種一次性塑料餐具，透明CD盒等等。發泡聚苯乙烯(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性能的產品。

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的一種抗沖擊的聚苯乙烯產品。這種聚苯乙烯產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。當受到沖擊時，裂紋擴展的尖端應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的化學穩定性要比聚苯乙烯好。SAN類產品的透明度和抗紫外性能不如聚甲基丙烯酸甲酯類產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）結構的三段嵌段共聚物。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橡膠經常被用來制造輪胎。