高抗冲聚苯乙烯的制备
实验8 高抗冲聚苯乙烯的制备
实验八高抗冲聚苯乙烯的制备一、实验目的1. 了解提高聚苯乙烯抗充性强度的方法。
2. 熟悉本体悬浮法制备高抗冲聚苯乙烯的原理和实验工艺。
二、实验原理聚苯乙烯是一种脆性热塑性材料，由弹性体改性的聚苯乙烯，可提高其抗冲强度，称为高抗冲聚苯乙烯（HIPS）。
HIPS由橡胶相分散在连续的聚苯乙烯相中构成两相体系，同时具有优良的尺寸稳定性和刚性，已成为世界上重要的聚合物商品。
在刚性的聚苯乙烯中引入韧性的接枝橡胶，就构成了既有一定亲和力、又不完全互容的两相。
靠合适的剪切速率可以控制橡胶粒子的大小，使其均匀分散在连续相聚苯乙烯中。
这种分散的橡胶相，起着应力集中的作用。
当受外力冲击时，不但橡胶粒子可吸收能量，而且可导致机体产生多重银纹和剪切带，从而提高了聚苯乙烯的韧性。
HIPS采用顺丁烯橡胶溶解在苯乙烯单体中，成为均相的橡胶溶液。
当聚合发生后，在苯乙烯均聚的同时，在橡胶链双键的 位置上进行接枝聚合，形成顺丁烯橡胶和苯乙烯的接枝共聚物。
当苯乙烯的聚合转化率超过2%时，聚苯乙烯从橡胶溶液中析出，此时聚苯乙烯是分散相。
随着转化率提高，体系黏度增加，以致出现“爬杆”现象。
当聚苯乙烯相体积分数接近或大于橡胶相时，发生相反转，聚苯乙烯由分散相变为连续相，体系黏度突然下降。
继续聚合，橡胶分散相粒子逐渐变小，分布趋于均匀，体系黏度又有所上升。
上述阶段是在本体聚合过程中完成，此阶段苯乙烯转化率约20~25%，为了解决散热问题，后期改为悬浮聚合。
三、主要仪器及试剂实验仪器：三口瓶、冷凝管、机械搅拌器、温度计、通气管（氮气）、称量瓶、烧杯、恒温水浴、相差显微镜实验试剂：苯乙烯（减压蒸馏）、顺丁橡胶、偶氮二异丁腈（重结晶）、聚乙烯醇、十二烷基硫醇、95%乙醇、聚苯乙烯、264抗氧剂四、实验步骤1. 本体预聚合称取4g顺丁橡胶，剪成约1cm2的小块，溶于装有42.5g苯乙烯的250mL三口瓶中，待橡胶充分溶胀后装好搅拌器、冷凝管和温度计。
高抗冲聚苯乙烯合成
高抗冲聚苯乙烯合成高抗冲聚苯乙烯（High Impact Polystyrene，简称HIPS）是一种具有优异冲击性能和刚韧性的聚合物材料，被广泛应用于汽车、电子、家电等领域。
它是通过将聚苯乙烯（Polystyrene，简称PS）和橡胶相容剂进行共混改性得到的。
HIPS的合成过程中，首先需要选用优质的聚苯乙烯原料。
聚苯乙烯是一种无色透明、结晶性较强的塑料，具有良好的耐化学品和电绝缘性能。
在合成过程中，可以选择不同分子量和分子结构的聚苯乙烯原料，以调控最终HIPS的性能。
为了提高HIPS的耐冲击性能，需要添加橡胶相容剂。
橡胶相容剂是一种能够增加聚苯乙烯与橡胶相容性的添加剂，使其在共混过程中更加均匀分散。
常用的橡胶相容剂有顺丁烯-聚苯乙烯嵌段共聚物（SBS）、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物（SIS）等。
这些橡胶相容剂具有良好的拉伸性和韧性，能够有效提升HIPS的冲击性能。
在HIPS的合成过程中，还可添加一些辅助添加剂来改善其性能。
例如，抗氧剂可有效延缓HIPS的老化速度，提高其使用寿命；阻燃剂可提升HIPS的防火性能，减少火灾风险；稳定剂可增加HIPS的稳定性，使其在高温或长期使用情况下不易发生变化。
HIPS合成的方法有多种，常用的有溶液共聚法和乳液共聚法。
溶液共聚法是将聚苯乙烯和橡胶相容剂溶解在有机溶剂中，通过加热、搅拌等方式使两者充分混合，然后将溶液得到的共聚物进行干燥、粉碎等工艺，最终得到HIPS。
乳液共聚法是将聚苯乙烯和橡胶相容剂分散到水相中，然后通过搅拌、乳化剂等方式使其形成乳液状，经过聚合反应得到固体HIPS。
无论是溶液共聚法还是乳液共聚法，合成过程中的工艺参数和设备选择都对HIPS的性能产生影响。
例如，控制反应温度、溶液浓度、搅拌速度等因素可以调控HIPS的分子量、分子结构和相容性，从而影响其最终性能。
此外，合成过程中的设备选择也需要考虑反应器的材质、搅拌方式、温控方式等因素，以确保合成过程的安全性和稳定性。
高抗冲聚苯乙烯的制备
高抗冲聚苯乙烯的制备一、聚苯乙烯的发展及高抗冲聚苯乙烯的简介苯乙烯树脂是五大通用性合成树脂之一，一般按产量仅次于PE、PVC和PP而居第四位。
苯乙烯发展初期，只生产通用型聚苯乙烯。
其质硬而脆、机械强度不高、耐热性较差，且易燃。
为此人们做了大量的改进工作，形成了高抗冲聚苯乙烯、可发性聚苯乙烯、丙烯晴-苯乙烯共聚物等为代表的庞大的苯乙烯树脂体系。
高抗冲聚苯乙烯是一种橡胶粒径约为2um,分散在透明聚苯乙烯基质中形成的复合材料。
它具有尺寸稳定、电绝缘性好、易于加工、成本低廉、综合性能优良等优点，从而在包装、器械、家电及玩具等领域被广泛使用，消耗量逐年增加。
高抗冲聚苯乙烯一般是用橡胶状丁二烯聚合物补强的聚苯乙烯。
它可为混合物或接枝共聚物，前者很少引起聚苯乙烯性能的变化，或者根本没有变化，而后者则根据参入的聚丁二烯量在抗冲击强度及其他性能方面显出很大的改善，用橡胶改善聚苯乙烯大大增加了高抗冲聚苯乙烯的应用范围。
二、原理及制备聚苯乙烯的接枝共聚共混方法主要有乳液―悬浮方法、本体—悬浮方法和连续本体方法等。
其中乳液—悬浮方法由于经济╱性能指标较差已经逐渐被淘汰。
本体—悬浮方法是发展较晚的一种方法，但由于设备利用率低，工艺流程长，能耗大，生产成本较高，此法一趋淘汰。
1、工业制法本体法聚合时，首先将橡胶溶解于苯乙烯单体中。
在与聚合反应转化至6％—10％时，就开始形成两相，即PS相和橡胶相。
这样，苯乙烯中的PS相和苯乙烯中的橡胶相达到一定的相体积比时，在切应力搅拌存在下，即发生相变。
此时，橡胶在反应系统中的相容性降低，因橡胶析出而体系粘度骤降，而切应力的存在使橡胶颗粒分散为切断小粒，这便是本体聚合法生产HIPS的关键所在。
反应由苯乙烯本体聚合和橡胶苯乙烯聚合两种方式同时进行，经过四个聚合釜连续反应，转化率达75%～80%时，将聚合物送入脱气槽，脱去未反应的单体，再经挤压抽条、冷却、造粒、包装即得成品。
步骤：⑴聚合：由预聚和终聚两部分组成，预聚在较低的温度（如90℃）并伴有良好的搅拌条件下进行；终聚则在较高温度下进行（如120℃），通过加入溶剂来降低反应体系的粘度。
高抗冲聚苯乙烯合成反应式
高抗冲聚苯乙烯合成反应式高抗冲聚苯乙烯（High Impact Polystyrene，HIPS）是一种具有高强度和抗冲击性能的塑料材料。
它广泛用于制造汽车零部件、电器外壳、家具等领域。
在工业生产中，HIPS的合成反应式是至关重要的。
本文将介绍HIPS的合成反应式及其特点。
HIPS的合成反应式基于聚苯乙烯（Polystyrene，PS）和增韧剂的共混反应。
在合成过程中，聚苯乙烯是主要的基础树脂，增韧剂则通过改变分子结构，提高材料的强度和韧性。
常见的增韧剂有丁苯橡胶、聚酰胺、聚酰胺酯等。
合成HIPS的关键反应是丁苯橡胶的改性反应。
丁苯橡胶作为一种弹性体，与聚苯乙烯有很好的亲和力。
在反应中，丁苯橡胶的分子链与聚苯乙烯的链段发生交联反应，形成高抗冲的聚合体。
合成反应式的关键参数是温度、压力和反应时间。
温度的控制对反应的进行至关重要，过高或过低的温度都会影响反应的进行和产物的性能。
通常，反应温度在180-230摄氏度之间。
压力对反应速度和产物性能也有一定影响，一般在1-2兆帕斯卡左右。
反应时间根据不同合成要求进行调整，通常在1-4小时之间。
HIPS合成反应式的优点之一是可控性强。
通过控制反应温度、压力、反应时间以及原料配比等参数，可以得到不同性能需求的HIPS产品。
比如，如果需要高强度和刚性的HIPS材料，可以增加聚苯乙烯的含量；如果需要高韧性和冲击强度的HIPS材料，可以增加丁苯橡胶的含量。
此外，HIPS的合成反应式还具有良好的可回收性。
HIPS材料可以通过加热回收再利用，降低了资源的浪费和环境的污染。
这对于环保和可持续发展非常重要。
总结起来，高抗冲聚苯乙烯合成反应式是一种重要的工业合成反应。
通过控制反应参数可以获得具有不同性能需求的HIPS材料，满足不同领域的需求。
同时，HIPS的可回收性也使其成为一种环保和可持续发展的塑料材料。
未来，随着科技的发展和环保意识的提高，HIPS的合成反应式将会进一步优化，为工业生产和社会发展做出更大的贡献。
高抗冲聚苯乙烯
高抗冲聚苯乙烯
高抗冲聚苯乙烯又称接枝型高冲击强度聚苯乙烯，是由本体-悬浮聚合与本体聚合两种方法制得。
白色不透明珠状或颗粒。
相对密度 1.04-1.06，热变形温度70-84℃。
韧性好，耐冲击。
耐油、耐水。
吸水性(24h)0.10%-0.14%,电绝缘性好，体积电阻率>1016Ωm。
溶于苯、甲苯、醋酸乙酯、二氯乙烷等有机溶剂。
生产方法：用接枝共聚法制造，即将弹性体以极小微粒分散于聚苯乙烯中，然后进行本体聚合或悬浮聚合制得。
用途：主要用于家电机件外壳、汽车及医疗器具零部件、排水管道、玩具等。
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高抗冲聚苯乙烯的制备
一、聚苯乙烯的发展及高抗冲聚苯乙烯的简介
苯乙烯树脂是五大通用性合成树脂之一，一般按产量仅次于PE、PVC和PP而居第四位。
苯乙烯发展初期，只生产通用型聚苯乙烯。
其质硬而脆、机械强度不高、耐热性较差，且易燃。
为此人们做了大量的改进工作，形成了高抗冲聚苯乙烯、可发性聚苯乙烯、丙烯晴-苯乙烯共聚物等为代表的庞大的苯乙烯树脂体系。
高抗冲聚苯乙烯是一种橡胶粒径约为2um,分散在透明聚苯乙烯基质中形成的复合材料。
它具有尺寸稳定、电绝缘性好、易于加工、成本低廉、综合性能优良等优点，从而在包装、器械、家电及玩具等领域被广泛使用，消耗量逐年增加。
高抗冲聚苯乙烯一般是用橡胶状丁二烯聚合物补强的聚苯乙烯。
它可为混合物或接枝共聚物，前者很少引起聚苯乙烯性能的变化，或者根本没有变化，而后者则根据参入的聚丁二烯量在抗冲击强度及其他性能方面显出很大的改善，用橡胶改善聚苯乙烯大大增加了高抗冲聚苯乙烯的应用范围。
二、原理及制备
聚苯乙烯的接枝共聚共混方法主要有乳液―悬浮方法、本体—悬浮方法和连续本体方法等。
其中乳液—悬浮方法由于经济╱性能指标较差已经逐渐被淘汰。
本体—悬浮方法是发展较晚的一种方法，但由于设备利用率低，工艺流程长，能耗大，生产成本较高，此法一趋淘汰。
1、工业制法
本体法聚合时，首先将橡胶溶解于苯乙烯单体中。
在与聚合反应转化至6％—10％时，就开始形成两相，即PS相和橡胶相。
这样，苯乙烯中的PS相和苯乙烯中的橡胶相达到一定的相体积比时，在切应力搅拌存在下，即发生相变。
此时，橡胶在反应系统中的相容性降低，因橡胶析出而体系粘度骤降，而切应力的存在使橡胶颗粒分散为切断小粒，这便是本体聚合法生产HIPS的关键所在。
反应由苯乙烯本体聚合和橡胶苯乙烯聚合两种方式同时进行，经过四个聚合釜连续反应，转化率达75%～80%时，将聚合物送入脱气槽，脱去未反应的单体，再经挤压抽条、冷却、造粒、包装即得成品。
步骤：⑴聚合：由预聚和终聚两部分组成，预聚在较低的温度（如90℃）并伴有良好的搅拌条件下进行；终聚则在较高温度下进行（如120℃），通过加入溶剂来降低反应体系的粘度。
⑵后处理：在高温、高真空的操作条件下，脱除熔体中的溶剂和残留单体。
2、实验室制备方法：
原料：聚苯乙烯、SBS弹性体、顺丁橡胶、硼酸锌、钛白粉等。
仪器设备：高速混合机、螺杆挤出机、热压成型、悬臂式冲击机。
试样准备
配方质量分数
聚苯乙烯100
高顺丁二烯橡胶4-7
钛白粉10
增塑剂邻苯二甲酸辛酯1-3
抗氧化剂0.1-0.2
阻燃剂0.1-0.2
1.1试样制备
按照配方称量所需的原谅的分数，用高速混合机进行预混合，待其分散均匀后静置待其冷却。
1.2 挤出造粒
将挤出机各段位温度调节为，料筒一区175℃，二区185℃，三区195℃，机头185℃。
螺杆转速为300r/min下熔融，并挤出造粒，然后利用碎料机粉碎成小颗粒均为物料。
1.3收集粒料
热压成型
实验原理
由于复合的材料在200℃左右可以熔融，因此可以在熔融温度进行热成型压制得到标准模样。
模样标准
实验步骤
2.1按照压力成型机操作规程，检查压机各部分的运转，加热和冷却并调整工作状况，利用压机的加热和控温装置将压机上下模板加热至190±5℃。
由压膜板尺寸，PVC板材的模压压强（1.5-2.0MPa）
2.2 将做好的模板样条放入压板上后，进行保压保温30min，通水进行冷却，带模具温度降至80℃以下直至板材充分固化后，解除压力，清理模具修边得到复合材料的标准样条。
拉伸实验
实验原理
可利用万能制样机或注塑机制备拉伸和冲击实验样条。
万能制样机能加工塑料以及非金属材料的拉伸、冲击性能等实验用的标准样条，能够切断、铣缺口、铣曲线型和平面加工。
注塑机能成型各种形状复杂的产品，工艺简单，方便快捷。
（1）拉伸试样
①形状规格如图3、4、5、6所示；②尺寸规格如表1、2、3、4所示
I试样
Ⅰ型试样尺寸公差
符号名称尺寸/mm 公差
/mm 符号名称尺寸
/mm
公差
/mm
L 总长度（最小）150 - W 端部宽度20 ±0.2 H 夹具间距离115 ±5.0 d 厚度 4 -
C 中间平行部分
长度60 ±0.5 b 中间平行部分
宽度
10 ±0.2
G
标距（或有效部
分）
50 ±0.5 R 半径（最小）60 -
规格为I型
实验步骤
（1）试样的状态调节和实验环境按GB2918规定进行
（2）测量试样中间平行部分的宽度和厚度，精确到0.01mm，II型试样中间
平行部分的宽度精确到0.05mm；每个试样测量三点，取算术平均值。
（3）在试样中间平行的部分作标线示明标距，此标线对测试结果不应有影响。
（4）夹持试样，夹具夹持试样时，要使试样纵轴与上下夹具中心连线相重合，
并且要松劲适宜，以防止试样滑脱或断在夹具内。
（5）选定实验速度，进行实验
（6）记录屈服时的负荷，或断裂负荷及标距间深长，若试样断裂在中间平行
部分之外时，此试样作废，另选取试样补做。
冲击实验
实验原理
本方法式用悬臂量冲击试验机对试样施加一次冲击弯曲负荷，以试样破坏断裂时的单位面积所消耗的能量来衡量材料的冲击韧性。
实验材料
本实验前面制备的PS样条IV，试样长度63.5±2mm，宽度为12.7±0.2mm，厚度为 3.2±0.2mm，试样侧面中部带有45o±1o、底部曲率半径(r)为0.25±0.025mm的缺口，缺口处试样的剩余厚度为10.16±0.05mm。
实验设备：摆锤式悬臂梁冲击试验机（UJ-40悬臂梁冲击试验机）
冲击试样的形状及缺口形状规格如图a和表b所示
图a 冲击试样缺口形状
缺口类型缺口底部半径r/mm 缺口底部剩余宽度b n/mm
无缺口- 002D
A 0.25±0.05 8.0±0.2
B 1.0±0.05 8.0±0.2
实验步骤
（1）按试样标准制样，每组5个样（例如硬质PVC可选用IV型试样，A型缺口）；
（2）测试缺口处的试样宽度，精确到0.05mm，试样应在（23±0.5o C）和相对湿度为50％环境中，放置24h；
（3）实验时应把温度设定在23±0.5o C下进行
（4）选择适宜的摆锤，使试样破断所需要的能量在总能量的10～80％区间内；（5）将摆锤连同被动指针从预扬角为止释放，空试样冲击，从刻度盘读取示值，此值即克服风阻和摩擦的动能损失，校正刻度盘指针；
（6）用适宜的夹持力夹持试样，如图9 所示试样在夹持台中不得有扭曲和侧面弯曲；试样夹持力的大小，有时会影响死活眼结果，适宜的夹持力会随材料的不同而异，当试样破断后，断面与试样夹持台上表面基本呈一平面，此时的夹持力被认为对此材料示适宜的，使用转矩扳手来获得适宜的夹持力；将摆锤连同被动指针从预扬角为止释放，
（7）冲击试样后，从刻度盘读取示值。
（8）此示值即试样破断所消耗的能量W；
试样经一次冲击后，分离成两段或两段以上者为破断，或者虽然没有完全分离成两段，但破裂已达到试样缺口处剩余厚度的90％者也属破断。
抗冲击试验数据处理：
实验次数原始数据
一 3.1％
二 3.1％
三 3.1％
抗冲击强度保持率：96.9％
热重实验数据：。