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GPPS 通用级聚苯乙烯

时间:2024-06-05 21:42 阅读:577 来源:互联网
结构与特点

GPPS分子链结构式可以看作是聚乙烯分子链上交替地连接着侧苯基。侧苯基的存在使GPPS具有如下结构特点:首先使GPPS分子链变刚变硬,这是因为苯基体积较大,有较大的位阻效应,使分子链旋转困难。分子链变刚变硬的结果,这使GPPS的玻璃化温度比之聚乙烯、聚丙烯都大大提高,玻璃化温度约在90~100℃之间。其次与侧苯基连接的主链骨架碳原子是不对称碳原子,故使GPPS分子链存在空间异构现象。由于工业化生产的GPPS是无定形聚合物,人们长期认为GPPS只存在无规结构,事实上可以有等规、间规结构。等规GPPS已经制备出来,聚合物也因此成为可结晶结构,但由于熔点高,流动也困难,难以加工,其性能也很脆,目前尚未在实际中得到应用。一般工业化生产的GPPS以无规异构体为主,含有少量的间规异构体,且由于采用自由基聚合,分子链中仍会产生少量支链。以无规异构体为主和存在少量支链是使工业化GPPS只能以无定形存在的基本因素。另外侧苯基的存在使GPPS比聚乙烯、聚丙烯化学上都要活泼些,苯环所能进行的特征性反应如氯化、加氢、硝化、磺化等,GPPS都可以进行。因此,GPPS的耐化学性不及聚乙烯、聚丙烯等化学上比较隋性的聚合物。侧苯基不会使GPPS产生明显的极性,故具有优异的介电、电绝缘性能。由于苯环是共轭体系,使GPPS耐辐射性较高,因为苯环可使吸收的辐射能在苯环上均匀分配。

性能

GPPS是无色无臭无味的透明性刚硬固体,制品掷地时有金属般响鸣。GPPS透光率不低于88%,雾度约3%,折射率较大,在1.59~1.60之间,具有特殊光亮性,但储存时易泛黄。泛黄的原因之一是单体纯度不够,特别是含有微量硫元素时;二是聚合物在空气中缓慢老化引起发黄。GPPS较轻,密度在1.04~1.065之间。GPPS易燃烧,燃着后离开火焰可持续燃烧,火焰呈橙黄,伴有浓烟。GPPS在热塑性塑料中是典型的硬而脆塑料,拉伸、弯曲等常规力学性能皆高于聚烯烃,但韧性却明显低于聚烯烃,拉伸时无屈服现象。GPPS分子链虽是刚性链,但由于是无定形结构,超过玻璃化温度即开始软化,软化点仅95℃左右,许多力学性能都受到温度升高的明显影响。GPPS高连续使用温度仅60-80℃,其具体数值与承载大小有关,这是因为分子链基本上无极性,分子链间作用力小,在热作用下容易滑移。GPPS热变形温度在70-98℃之间,与材料配方及热处理有关。对GPPS进行退火处理,不仅可提高力学强度,也可提高热变形温度。GPPS是非极性聚合物,具有颇为优异的介电、电绝缘性能,几项主要的电性能指标都具有较优数值,如介电常数约为2. 45-2.65。GPPS可耐硫酸、磷酸、硼酸及10%-36%的盐酸等无机酸以及浓度小于25%的乙酸、10%-90%的甲酸等有机酸的浸蚀,也可耐许多碱和盐的腐蚀,但不耐氧化酸,例如硝酸和氧化剂的腐蚀。

制备

GPPS是以苯乙烯为单体经过自由基聚合或离子型聚合制得的。生产方法有本体聚合法、溶液聚合法、悬浮聚合法和乳液聚合法等。目前工业化生产所采用的主要是悬浮聚合法和本体聚合法。

本体聚合法
将苯乙烯单体送入预聚釜中,再加入少量添加剂和引发剂,于95~115℃下加热搅拌进行预聚合,待转化率达到20%~35%之后,再送入带有搅拌器的塔式反应器内进行连续聚合反应。聚合温度逐段提高到170℃左右,以达到完全转化。少量未反应的苯乙烯从塔顶放出,并可回收再用。聚合物连续从塔底出料,经挤出造粒即得成品,包装后出厂。

悬浮聚合法
以苯乙烯为单体,水为介质,以明胶或淀粉、聚乙烯醇、羟乙基纤维素等保护胶或碳酸镁、硅酸镁、磷酸钙等不溶性无机盐等为分散剂,顺丁烯二酸酐-苯乙烯共聚物钠盐为助分散剂,以过氧化苯甲酰为引发剂,在85℃左右进行引发聚合。也可不用引发剂,在高压聚合釜中于100℃以上的高温下进行高温聚合。聚合物经洗涤、分离、干燥即得无色透明的细珠状树脂。

加工成型

GPPS是热塑性塑料中容易成型加工的品种之一,不仅可适用多种成型工艺,也具有许多良好的工艺特点。GPPS可以采用注塑、挤出、热成型、旋转模塑、吹塑、发泡等多种成型工艺,其中注塑、挤出、发泡是常采用的工艺方法。GPPS吸湿率很小,在0.02%-0.3%,成型加工前一般皆不需要专门的干燥工序。GPPS是无定形聚合物,无明显熔点,从开始熔融流动至开始明显分解的温度范围宽,适宜成型的温度范围亦宽。GPPS收缩率及其变化范围都较小,一般在0.2%-0.8%之间,有利于成型出尺寸精度较高和尺寸较稳定的制品。GPPS制品容易产生内应力,这是因为在成型时的剪切力作用下,分子链易取向,但在制品冷却阶段,取向的分子链尚未得到松弛,熔体就已冷却到玻璃化温度之下,使取向冻结。注塑成型是GPPS重要的成型方法,可根据制品形状和壁厚不同,在很大范围内调节熔体温度。注塑成型可在螺杆式注塑机,亦可在柱塞式注塑机上进行。采用螺杆式注塑机时,适宜的熔体温度是在190-230℃范围。GPPS可挤出成型板材、棒材和薄膜。挤出成型一般采用螺槽深度渐变的渐变型螺杆,螺杆长径比在17~24范围,压缩比在2-4范围,料筒温度约为150-200℃。GPPS可采用发泡成型制备绝热保温制品和缓冲包装材料。将GPPS树脂先制备成含有发泡剂的颗粒形式,称为可发性聚苯乙烯。这种可发性颗粒可以放置到任何形状的成型工具中,无需加压仅需加热就可发泡成为要求的制品。

应用

GPPS由于价廉易得、透明、加工性能好、绝缘性优、易印刷与着色,用途广泛。GPS注塑成型制品表面光泽度高,具有良好的尺寸稳定性,产品精致美观,广泛用于工业和日常生活中。例如汽车灯罩、仪器表面、化学仪器零件、光学仪器零件、电信零件、珠宝盒、香水瓶、牙刷、肥皂盒、果盘等。挤出成型用GPS的相对分子质量偏高,这样便于制品的挤出定型,挤出制品有薄膜、管材、容器、板、片等,用于化工、包装、装潢等方面。GPPS还可用于电气、仪表外壳、玩具、灯具、家用电器、文具、化妆品容器、室内外装饰品、果盘、光学零件(如三棱镜、透镜)透镜窗镜和模塑、车灯、电讯配件、电频电容器薄膜、高频绝缘材料、电视机等集装箱、波导管,化工容器等。悬浮聚合树脂可制成不同密度的泡沫塑料,用作绝热、隔音、防震、漂浮、包装材料,软木代用品,预发泡体可作水过滤介质及制备轻质混凝土,低发泡塑料可制成合成木材做家具等。高耐热GPPS树脂具有高透明、高强度以及高耐热的优良性能,主要用于热饮品容器以及一些对耐热有特殊要的场所,如温度较高的加热水壶、加热电管壳等。

环境与回收

GPPS价格低廉,常被做成各种日用品,如方便袋等。由于GPPS很难降解,在回收制度尚未完善的情况下,易造成环境污染,也就是常说的“白色污染”。如今,人们越来越重视环境保护问题,因此使用这类制品时,应分类回收,聚苯乙烯的回收符号为6。


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