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GPPS 通用级聚苯乙烯
时间：2024-06-05 21:42
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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。
