透且耐腐，一文了解聚苯乙烯PS的性能和应用与改性方法！

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自2018年度国内全行业PS的消费规模首次超过350万吨以来，2020年度达到430.3万吨，较2018年度增长17%，创历史新高并有望保持进一步增长。2021年中国聚苯乙烯表观消费量达438万吨。

对这一数字做出巨大贡献的下游应用主要集中在电子电器、建筑材料、包装材料和日用品等领域，其中电子电器领域对聚苯乙烯产品的消费占比接近50%。

那 么，现在我们带大家来具体看一看，聚苯乙烯到底有什么名堂？

聚苯乙烯

聚苯乙烯（Polystyrene，简称为PS）是指由苯乙烯单体经自由基加聚反应合成的聚合物，是一种无色透明的热塑性塑料。根据性能不同，聚苯乙烯可分为通用级聚苯乙烯（GPPS）、高抗冲聚苯乙烯（HIPS）、可发性聚苯乙烯（EPS）、间规聚苯乙烯（SPS）。

其中，对技术含量要求更高的HIPS产业的上升幅度较GPPS产业更快，主要是因为HIPS树脂较ABS树脂有价格优势，部分下游客户开始使用HIPS树脂替代价格昂贵的ABS树脂，HIPS树脂综合性价比提升推动了下游行业对HIPS需求规模的扩大。

PS的性能

一般性能

PS为无色透明的颗粒，燃烧时发浓烟并带有松节油气味，吹熄可拉长丝；制品质硬似玻璃状，落地或敲打会发出类似金属的声音；能断不能弯，断口处呈现蚌壳色银光。PS的吸水率为0.05%，稍大于PE，但对制品的强度和尺寸稳定性影响不大。

光学性能

透明性好是PS最大的特点，透光率可达88%~92%，同PC和PMMA一样属于最优秀的透明塑料品种，市场上称为三大透明塑料。

力学性能

PS硬而脆、无延伸性、拉伸至屈服点附近即断裂。 PS的拉伸强度和弯曲在通用热塑性塑料中最高，其拉伸强度可达60MPa； 但冲击强度很小，难以用做工程塑料。 PS的耐磨性差，耐蠕变性一般。 PS的力学性能随温度的影响比较大。

热学性能

PS的耐热性能不好，热变形温度仅为70~90℃，只可长期在60~80℃温度范围内使用。 PS的耐低温性也不好，脆化温度为-30℃。

电学性能

PS的电绝缘性优良，且不受温度和湿度的影响，介电损耗角正切值小，可耐适当的电晕放电，耐电弧性好，适于做高频绝缘材料。

耐化学性

PS的化学稳定性较好，可耐一般酸、碱、盐、矿物油及低级醇等，但可受许多烃类、酮类及高级脂肪酸等侵蚀，可溶于芳烃。 PS的耐候性不好，其耐光、氧化性都差，不适于长期户外使用； 但PS的耐辐射性好。

PS的改性工艺

一、填充改性

为了快速有效地改善PS的耐热性，人们往往在不影响PS机械性能的前提下填充入适量的无机填料；若无机填料在PS基体中分散较好，在一定程度上能改善其机械性能。

其中无机盐类、氧化物类填料研究最多，此外还有碳纳米管、石墨等。 根据研究表明，填充改性可使PS的机械性能、耐热性、拉伸强度、热分解稳定性与热氧化稳定性均得到提高。

二、共混改性

PS的 共混改性可以追溯至上世纪50年代末； 陶氏化学公司将聚丙烯腈、聚丁二烯及PS三元熔融共混制成高强度、高抗冲的PS品级，即ABS，同时将PS与PB二元共混而制得高抗冲聚苯乙烯（HIPS）。 尽管ABS与HIPS的冲击强度均较PS显著提高，但其耐热性并未改善； 因此，人们目前仍热衷于PS的共混改性，以期同时提高其冲击强度与耐热性。

首先，PS由于性脆通常采用弹性体改善其韧性，其中最简单的方法为将弹性体不经过修饰直接与PS均匀共混而得到共混物。 为了达到良好的增韧效果，弹性体需与PS有一定的相容性。

此外，其它 树脂与PS共混，使彼此特性融合，亦可导致共混物性能增强。 常见的树脂如聚乙烯（PE）、聚酰胺（PA）等，由于其与PS的不相容性，导致共混物性能没有明显改善，需对其进行改性或采用增容剂使共混物相容性提高，以达到增强的目的。 由于PE链段呈柔性，因此其具有良好的韧性，可用于改善PS的冲击强度。

最 后 ，纤维作为高分子化合物的一种，也可用于增强PS的杨氏模量、拉伸强度及耐热性。 同时在高剪切速率下，纤维尺寸变小、与PS基体接触面积增大、在PS基体中分散更好，从而提高该复合材料的机械性能。

PS的应用

PS材料的应用十分广泛，大概可以应用在以下这几种领域：

（1）制药行业

制药工业废水主要包括抗生素生产废水、合成药物生产废水、中成药生产废水以及各类制剂生产过程的洗涤水和冲洗废水四大类。其废水的特点是成分复杂、有机物含量高、毒性大、色度深和含盐量高，特别是生化性很差，且间歇排放，属难处理的工业废水。

同时，制药废水因其复杂的成分，具有较大的腐蚀性，对处理设施的防腐要求也较大，尤其是水中所含有的有机成分对于常用的树脂防腐涂层具有一定的腐蚀性，大大减少了处理设施的使用寿命。

PS材料可以同时耐受高浓度的酸碱盐油和绝大多数溶剂，十分适合于像制药废水这样成分复杂、腐蚀性强的工况。

（2）氯碱行业

氯碱工业是由电解食盐水制备氢氧化钠、氯气和氢气工业以及氯乙烯单体聚合成聚氯乙烯工业的两大部分组成。目前电解食盐水的工艺工序大致为：盐水、电解、氯处理和碱浓缩，目前该工艺装置中接触的几乎都是高温强酸、强碱和氯气等强腐蚀性介质，因此，腐蚀一直是制约氯碱行业稳定生产的一个重要因素。

目前氯碱行业使用较多的防腐方式为内衬或整体FRP结构。

PS材料可以同时耐受高浓度酸碱盐油的腐蚀，并且施工简单，环保无毒，属于“非危化品”，十分适合氯碱厂的防腐需求。

（3）汽车行业

PS材料在汽车上的主要应用为仪表外壳、灯罩、照明制品上。 聚苯乙烯还可通过发泡成型制备包装材料及绝热保温材料，用于生产顶棚，还有就是与其它材料接枝共聚和改性，得到很多固定搭配的PS家族的合金塑料品种，如SMA用在制造汽车仪表板骨架。

（4）电器制品

PS材料兼有透明性和良好的绝缘性，可用于电视机、录音机及各种电器的配件、壳体及高频电容器等。

（5）透明制品

PS具有优异的透明性，可用于一般光学仪器、透明模型、灯罩、仪器罩壳及包装容器等。

（6）日用品

PS的着色性和光泽性好，可广泛用于日用品的生产，具体有儿童玩具、装饰板、磁带盒、家具把手、梳子、牙刷把、笔杆及文具等。

（7）包装材料

PS泡沫塑料的防震及保温性好，可用于防震包装和隔热材料，包装材料主要用于电器、精密仪表、工艺品、玻璃制品及陶瓷制品等；隔热材料有隔墙板及屋顶夹芯材料等。

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