- 中文名
- 聚苯乙烯
- 外文名
- Polystyrene
- 化学式
- (C8H8)n
- CAS登录号
- 9003-53-6
- EINECS登录号
- 202-851-5
- 熔 点
- 212 ℃
- 密 度
- 1.05 g/cm³
- 外 观
- 无色透明的热塑性塑料
- 闪 点
- 156.3 ℃
- 应 用
- 电子电器
- 安全性描述
- S26；S36/37/39；S24/25
- 危险性符号
- R41
- 危险性描述
- Xi
- UN危险货物编号
- 2211
- 分 类
- 普通聚苯乙烯，发泡聚苯乙烯等
聚苯乙烯和其他塑料不同，早在15世纪后半期开始，它的天然产品叫做“香脂”的针叶树的树脂就已为人们所利用。然而从化学角度来研究它是在1836年以后的事，由德国的西蒙（Simon）将香脂树脂进行蒸馏后分离出苯乙烯单体，并命名为“Styrene”（苯乙烯）。
西蒙在1839年进行苯乙烯聚合反应而得到聚苯乙烯，他当时认为这是一种基于氧化作用后的产物。1845年布莱思（Blyth）和霍夫曼（Hoffman）否定了这种氧化说，认为是一种固体的苯乙烯，从而命名为“Metastylene”（聚苯乙烯）。
1869年法国的贝尔瑟洛特（Berthelot）发现由苯与乙烯可以合成苯乙烯。其后，1920年德国的斯托丁杰（Staudinger），进行了苯乙烯的聚合及对聚合物的裂解试验，从而提出聚苯乙烯是由苯乙烯单体互相连结在一起形成的线形聚合物，并利用它作为证实高分子概念的一个证据，确立了高分子学说。
聚苯乙烯的工业化，是基于它能作为一种玻璃状透明绝缘材料而引起兴趣的，但合成原料苯乙烯的工业化比较困难。另一方面，1933年在德国进行着的合成橡胶的研究中，由丁二烯一苯乙烯共聚以制备丁苯橡胶获得成功，作为战略物资受到重视，从而很快的促进了苯乙烯的工业化。1934年由乙基苯脱氢合成苯乙烯成功，在一年后的1935年，聚苯乙烯工业化也告成功。 [4]
聚苯乙烯可以在引发剂或催化剂存在下按自由基机理或离子型机理进行聚合。工业化生产的聚苯乙烯是用引发剂按自由基机理进行聚合的。聚合的实施可以是本体聚合、悬浮聚合、溶液聚合或乳液聚合。 [3]
随着人民生活品质的提高，对聚苯乙烯产品的消费档次不断提升，聚苯乙烯的市场需求有所增长。2016年，中国聚苯乙烯产量为220.78万吨，2017年为243.13万吨，2018年为256.24万吨，中国聚苯乙烯产能呈现稳定的态势，2018年聚苯乙烯行业年产能为339万吨。 [3]
密度：1.05 g/cm3
电导率：10-16 S/m
导热系数：0.08 W/(m·K)
杨氏模量：3000-3600 MPa
拉伸强度： 46–60 MPa
伸长长度：3-4%
玻璃转化温度：80-100℃
热容：1.3 kJ/(kg·K)
吸水率：0.03–0.1
降解：280℃
聚苯乙烯玻璃化温度80～105℃，非晶态密度1.04～1.06g/cm3，晶体密度1.11～1.12g/cm3，熔融温度240℃，电阻率为10^20～10^22 Ω·cm。导热系数30℃时0.116瓦/(米·开)。通常的聚苯乙烯为非晶态无规聚合物，具有优良的绝热、绝缘和透明性，长期使用温度0～70℃，但脆，低温易开裂。此外还有全同和间同以及无规立构聚苯乙烯。全同聚合物有高度结晶性，间同聚合物有部分结晶性。
大鼠注射最小致死剂量（TDL0）：200mg/kg。
急性中毒表现：毒性与聚合物中未聚合的单体即苯乙烯的量有关，主要对呼吸道有较强刺激作用。 [5]
皮肤接触：脱去污染的衣着，用流动清水冲洗。
眼睛接触：提起眼脸，用流动清水或生理盐水冲洗。就医。
吸入：脱离现场至空气新鲜处。如呼吸困难，给输氧。就医。
食入：饮足量温水，催吐。就医。 [5]
隔离泄漏污染区，限制出入。切断火源。建议应急处理人员戴防尘面具（全面罩），穿防毒服。用洁净的铲子收集于干燥、洁净、有盖的容器中，转移至安全场所。
大量泄漏：收集回收或运至废物处理场所处置。 [5]
消防人员须佩戴防毒面具、穿全身消防服，在上风向灭火。
灭火剂：雾状水、泡沫、干粉、二氧化碳、沙土。 [5]
聚苯乙烯（PS）包括普通聚苯乙烯，发泡聚苯乙烯（EPS），高抗冲聚苯乙烯（HIPS）及间规聚苯乙烯（SPS）。普通聚苯乙烯树脂为无毒，无臭，无色的透明颗粒，似玻璃状脆性材料，其制品具有极高的透明度，透光率可达90%以上，电绝缘性能好，易着色，加工流动性好，刚性好及耐化学腐蚀性好等。普通聚苯乙烯的不足之处在于性脆，冲击强度低，易出现应力开裂，耐热性差及不耐沸水等。
普通聚苯乙烯树脂属无定形高分子聚合物，聚苯乙烯大分子链的侧基为苯环，大体积侧基为苯环的无规排列决定了聚苯乙烯的物理化学性质，如透明度高、刚度大、玻璃化温度高、性脆等。可发性聚苯乙烯为在普通聚苯乙烯中浸渍低沸点的物理发泡剂制成，加工过程中受热发泡，专用于制作泡沫塑料产品。高抗冲聚苯乙烯为苯乙烯和丁二烯的共聚物，丁二烯为分散相，提高了材料的冲击强度，但产品不透明。间规聚苯乙烯为间同结构，采用茂金属催化剂生产，发展的聚苯乙烯新品种，性能好，属于工程塑料。
PS一般为头尾结构，主链为饱和碳链，侧基为共轭苯环，使分子结构不规整，增大了分子的刚性，使PS成为非结晶性的线型聚合物。由于苯环存在，PS具有较高的Tg（80～105℃），所以在室温下是透明而坚硬的，由于分子链的刚性，易引起应力开裂。
聚苯乙烯无色透明，能自由着色，相对密度也仅次于PP、PE，具有优异的电性能，特别是高频特性好，次于F-4、PPO。另外，在光稳定性方面仅次于甲基丙烯酸树脂，但抗放射线能力是所有塑料中最强的。聚苯乙烯最重要的特点是熔融时的热稳定性和流动性非常好，所以易成型加工，特别是注射成型容易，适合大量生产。成型收缩率小，成型品尺寸稳定性也好。
聚苯乙烯的特性温度为：脆化温度-30℃左右、玻璃化温度80～105℃、熔融温度为140～180℃、分解温度300℃以上。由于聚苯乙烯的力学性能随温度的升高明显下降、耐热性较差，因而连续使用温度为60℃左右，最高不宜超过80℃。导热率低，为0.04～0.15W/(m·K)，几乎不受温度而变化，因而具有良好的隔热性。
聚苯乙烯具有优良的光学性能，透光率达88%～92%、折射率为1.59～1.60，可以透过所有波长的可见光，透明性材料在塑料中仅次于有机玻璃等丙烯酸类聚合物。但因聚苯乙稀耐候性较差，长期使用或存放时受阳光、灰尘作用，会出现浑浊、发黄等现象，因而用聚苯乙烯制作光学部件等高透明制品时需考虑加入适当品种和用量的防老剂。
耐腐蚀较好，耐溶剂性、耐氧化较差。
聚苯乙烯耐各种碱、盐及水溶液，对低级醇类和某些酸类（如硫酸、磷酸、硼酸、质量分数为10%～30%的盐酸、质量分数为1%～25%的醋酸、质量分数为1%～90%的甲酸）也是稳定的，但是浓硝酸和其他氧化剂能使之破坏。
聚苯乙烯能溶于许多与其溶度参数相近的溶剂中，如丙酮、四氯乙烷、苯乙烯、苯、氯仿、二甲苯、甲苯、四氯化碳、甲乙酮、酯类等，不溶于矿物油、脂肪烃、乙醚、苯酚等，但能被它们溶胀。许多非溶剂物质，如高级醇类和油类，可使聚苯乙烯产生应力开裂或溶胀。
第一步为预发泡或简单发泡，设定最终产品的密度。在此过程中含有发泡剂的聚合物颗粒在加热条件下软化，发泡剂挥发。其结果是每个珠粒内产生膨胀，形成许多泡孔。泡孔的数量（最终密度）由加热温度和受热时间来控制。这个过程中，珠粒必须保持分散和自由流动状态。
工业化生产时，发泡过程是将可发性PS直接置于蒸汽中进行的，一般通过珠粒和蒸汽在搅拌釜中的连续混合完成反应，反应设备（象预发泡机）是以保持外界压力常压敞口的，并使已发泡的珠粒从顶端溢出。有的生产厂为了保证停留时间更均衡或是当某些可发性DPS需要比较高的温度时采用间歇釜。发泡以后珠粒要经熟化处理，使空气逐步掺入到泡孔中。
第二步。首先，将熟化的预发泡珠粒放入具有特定型腔的模具中。对于小型的和复杂结构的产品，成型时要采用文氏管作用设备（如灌料枪）。借助空气流将珠粒吹至模腔中。大型的产品可依自身重力充满模腔。将充满粒料的模腔密闭并加热，珠粒受热软化，使泡孔膨胀。珠粒发泡膨胀至填满相互间的空隙，并粘结成均匀的泡沫体。此时这个泡沫体仍然是柔软的并承受泡孔内热气体的压力。从模具中取出制品之前，须使气体渗出泡孔和降低温度使制品形状稳定，这一般是采用向模具内壁喷水的方法。
由于成型模具是双层壁的，因此发泡PS的成型被称为“蒸气室成型”。模具内壁尺寸即为实际制品的尺寸，模具内壁上有气孔．以使蒸汽透过泡沫体并使热气扩散出去。双层壁之间的空间形成蒸汽室，其中通入用于加热珠粒的蒸汽。对于多数制品，发泡PS的成型压力低于276kPa。模具为铝制并按制品要求铸成一定形状。发泡PS的成型由于成型压力低、成型设备成本低，因此是一种经济的生产方法。
聚苯乙烯的经常被用来制作泡沫塑料制品。聚苯乙烯还可以和其他橡胶类型高分子材料共聚生成各种不同力学性能的产品。日常生活中常见的应用有各种一次性塑料餐具，透明CD盒等等。发泡聚苯乙烯于建筑材料使用上，自2003年广泛使用于中空楼板隔音隔热材。
高抗冲聚苯乙烯（HIPS）
高抗冲聚苯乙烯是通过在聚苯乙烯中添加聚丁基橡胶颗粒的办法生产的一种抗冲击的聚苯乙烯产品。这种聚苯乙烯产品会添加微米级橡胶颗粒并通过枝接的办法把聚苯乙烯和橡胶颗粒连接在一起。当受到冲击时，裂纹扩展的尖端应力会被相对柔软的橡胶颗粒释放掉。因此裂纹的扩展受到阻碍，抗冲击性得到了提高。
SAN是Styrene Acrylonitrile的缩写，是苯乙烯和丙烯腈的共聚物，是一种无色透明，具有较高的机械强度的聚丙烯基工程塑料。SAN的化学稳定性要比聚苯乙烯好。SAN类产品的透明度和抗紫外性能不如聚甲基丙烯酸甲酯类产品但是价格相对便宜。
聚苯乙烯易加工成型，并具有透明、廉价、刚性、绝缘、印刷性好等优点。可广泛用于轻工市场，日用装璜，照明指示和包装等方面。在电气方面更是良好的绝缘材料和隔热保温材料，可以制作各种仪表外壳、灯罩、光学化学仪器零件、透明薄膜、电容器介质层等。
由于其质量小（特别是发泡型）、残余价值低，聚苯乙烯不容易循环再生。通常聚苯乙烯不能以kerbside法进行回收。但是，工业上也对发泡聚苯乙烯的再利用进行了很大的改进，出现了很多使其密化的新方法。这种能够增加其密度的方法，通常使得密度增加15slugs/ft3（译者注：1slugs/ft3=1.94055g/cm3）并在干净的聚苯乙烯上形成了合适再生操作的中心。
塑料：
合成橡胶：
合成纤维：
抗冲击聚苯乙烯它是苯乙烯单体与橡胶接枝聚合生成的无定形聚合物，或是聚苯乙烯与橡胶（通常为聚丁二烯橡胶）的物理共混物。所生成的聚合物具有韧性，通常为白色（也有透明的品级），挤出和成型非常容易。它的韧性主要决定于橡胶组分的比率和使用量。抗冲击PS的代表性能为：弯曲强度和拉伸强度为13.8～48.3MPa（随橡胶和添加剂含量不同而不同）；伸长率 10~60%；光泽度 5~100%。目视透明度从极佳至较差，收缩率约为0.006，热膨胀系数与透明PS相同。抗冲击PS受γ-射线灭菌照射后性能无变化，与透明PS具有同样的耐溶剂性。抗冲击PS的熔体指数为1～10g/min，维卡软化点为215°F。具有增强性能的抗冲击级聚苯乙烯的商业化生产有广泛的市场前景。已有的一些特殊品级包括：超高光泽度级、高透明级、耐磨级、抗环境应力-开裂级（ESCR）、高模量级、低光泽级、残余单体苯乙烯含量低的品级。
抗冲击聚苯乙烯突出的特性是易加工、尺寸稳定性优异、冲击强度高并且有较高刚性。对于HIPS只是在耐热性。氧渗透性、紫外光稳定性和耐油品性方面有一定限度。化学和性能抗冲击聚苯乙烯是通过将聚了二烯橡胶在聚合反应之前溶于苯乙烯单体而制得的。虽然可以用悬浮聚合法制HIPS，但目前工业上生产HIPS采用的主要是本体聚合法。在本体聚合过程中，苯乙烯单体/橡胶/添加剂的混合体通过一系列反应器，转化率达70～90%。聚合反应中需加热或加入引发剂使反应完成，然后在真空中加热从树脂中除去挥发性残留单体，再造粒出售。
聚苯乙烯技术的不断发展使生产厂可以生产与标准级PS相比具有更突出性能的品级。聚苯乙烯的许多性能是不能兼而得之的，如欲提高抗冲击强度，就不得不牺牲光泽度等。目前出现的一些新型树脂，它们具有ABS的光泽度，同时也有很高的韧性。有些品级如在包装食品时，可耐各种油脂和用于致冷机时能耐氯氟烃（CFC）发泡剂的也已开发出来。阻燃级（UL V-0和 UL 5-V），抗冲击聚苯乙烯已有生产并广泛用于电视机壳、商用机器和电器制品。这些树脂的加工操作比许多阻燃工程树脂更为容易，价格也更低。
用于制造从茶杯到家用绝缘绝热材料等。泡沫塑料的性能（如密度和抗冲击强度）取决于泡孔的大小和分布，这二个因素是由所加入的发泡剂的分散率、百分含量和挥发性来控制的，代表性的发泡剂是戊烷和异戊烷。阻燃级发泡聚苯乙烯以卤代烃作为阻燃剂，广泛用作建筑物隔音绝热层和工程上使用。可发泡剂SAN已被用于制造漂浮制品和其它耐汽油制品。
它们的韧度非常好。主要品种有：苯乙烯-丙烯腈共聚物（SAN）、苯乙烯-马来酸酐共聚物（SMA）、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物（SBS）、苯乙烯-丙烯酸酯共聚物以及以它们为基材的改性体。SAN的热变形温度比透明PS高，其耐溶剂性也有改进，具有优异的抗渗透性。橡胶改性的SAN有丙烯睛-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）和丙烯睛-苯乙烯-丙烯酸酯共聚物（ASA）等树脂。S-MA的热变形温度比透明体PS更高，可达40°F，它有优良的透明性和光泽度。SMA可用橡胶改性或采用玻璃纤维增强。SBS和SBS的各种改性体可作为改善抗冲击性、柔性和流动性的组分用于生产具有粘性和抗弯曲的产品如胶泥、鞋底、沥青毡等，SBS还用于生产透明抗冲击PS。苯乙烯可与丙烯酸酯弹性体共聚生成具有优良物理性能的透明级抗冲击PS。
