PVDF膜即聚偏二氟乙烯膜(polyvinylidene fluoride)是蛋白质印迹法中常用的一种固相支持物。PVDF膜是疏水性的,膜孔径有大有小,随着膜孔径的不断减小,膜对低分子量的蛋白结合就越牢固。大于20000的蛋白选用0.45um的膜,小于20000的蛋白选用0.2um的膜。PVDF膜在使用时需预处理,用甲醇处理的目的是活化膜上的正电基团,使其更容易与带负电的蛋白结合。PVDF膜具有较高的机械强度,是印迹法中的理想固相支持物材料。
1、水处理用PVDF膜,分为超滤膜和微滤膜两种,主要用于污水、海水淡化等的前处理,清除大分子、细菌、泥沙等杂质
2、户外建筑用PVDF膜,主要用户户外建筑的玻璃、外墙、户外广告牌等的保护,主要是耐老化和耐磨功能
3、电池用PVDF膜,包括在燃料电池和锂离子聚合物电池中的隔膜应用
分子式:-(C2H2F2)n-
外观:白色或者透明固体
水溶性:不溶于水
pvdf分子式
聚偏氟乙烯
PVDF,英文缩写poly(vinylidene fluoride),主要是指偏氟乙烯均聚物或者偏氟乙烯与其他少量含氟乙烯基单体的共聚物,它兼具
氟树脂和通用树脂的特性,除具有良好的耐化学腐蚀性、耐高温性、耐氧化性、耐候性、耐
射线辐射性能外,还具有压电性、介电性、热电性等特殊性能,是含
氟塑料中产量名列第二位的大产品,全球年产能超过5.3万吨。
化学结构中以氟一碳化合键结合,这种具有短键性质的结构与氢离子形成最稳定最牢固的结合.因而氟碳涂料具有特异的物理化学性能,不但有很强的耐磨性和抗冲击性能,而且在极端严酷与恶劣的环境中有很高的抗褪色性与抗紫外线性能。
转移膜
PVDF是一种高
强度、耐腐蚀的物质,通常是用来制造水管的。PVDF膜可以结合蛋白质,而且可以分离小片段的蛋白质,最初是将它用于蛋白质的序列测定,因为
硝酸纤维素膜在Edman试剂中会降解,所以就寻找了PVDF作为替代品,虽然PVDF膜结合蛋白的效率没有硝酸纤维素膜高,但由于它的稳定、耐腐蚀使它成为蛋白测序理想的用品,一直沿用至今。PVDF膜与硝酸纤维素膜一样,可以进行各种染色和化学发光检测,也有很广的适用范围。这种PVDF膜,灵敏度、分辨率和蛋白亲和力在精细工艺下比常规的膜都要高,非常适合于
低分子量蛋白的检测。
但是使用PVDF膜前,一定要先用无水甲醇预处理,再在transfer buffer中平衡好才可以使用(PVDF膜用甲醇泡的目的是为了活化PVDF膜上面的正电基团,使它更容易跟带负电的蛋白质结合)。经过预处理的PVDF膜在转膜时,可以使用不含甲醇的transfer buffer。而使用NC膜时,有的需要用无水甲醇处理,有的则不必,直接用transfer buffer平衡好就可以了。
PVDF是由纯度≥99.99%的偏氟乙烯(VDF)均聚而成的涂料用PVDF可熔性氟碳树脂。有70%PVDF树脂制成的氟碳涂料经喷涂或辊涂等工艺经烘烤制成的漆膜具有无与伦比的超耐候性能及加工性能。完全符合
美国建筑材料标准AAMA2605及
中华人民共和国行业标准HG/T3793-2005。PVDF不但有很强的耐磨性和抗冲击性能,而且在极端严酷与恶劣的环境中有很高的抗褪色性与抗紫外线性能。 PVDF是含
氟塑料中产量名列第二位的大产品,全球年产能超过5.3万吨
[1]。
1、PVDF具有优良的耐化学腐蚀性、优良的耐高温色变性和耐氧化性。
2、PVDF具有优良的耐磨性、
柔韧性、很高的抗涨
强度和耐冲击性强度。
3、PVDF具有优良的耐紫外线和高能辐射性。
4、PVDF亲水性较差。
5、可射出及压制出氟化树脂(俗称热可塑性铁氟龙)。
6、耐热性佳并有高介电强度。
PVDF应用主要集中在石油化工、电子电气和氟碳涂料三大领域,由于PVDF良好的耐化学性、加工性及抗疲劳和蠕变性,是石油化工设备流体处理系统整体或者衬里的泵、阀门、管道、
管路配件、储槽和热交换器的最佳材料之一。PVDF良好的化学稳定性、电绝缘性能,使制作的设备能满足TOCS以及阻燃要求,被广泛应用于半导体工业上高纯化学品的贮存和输送,采用PVDF树脂制作的多孔膜、凝胶、隔膜等,在锂二次电池中应用,目前该用途成为PVDF需求增长最快的市场之一。PVDF是氟碳涂料最主要原料之一,以其为原料制备的氟碳涂料已经发展到第六代,由于PVDF树脂具有超强的耐候性,可在户外长期使用,无需保养,该类涂料被广泛应用于发电站、机场、高速公路、高层建筑等。另外PVDF树脂还可以与其他树脂共混改性,如PVDF与ABS树脂共混得到复合材料,已经广泛应用于建筑、汽车装饰、家电外壳等。
项目 |
单位 |
PVDF |
ASTM测试方法 |
外观 |
/ |
白色粉末 |
/ |
气味 |
/ |
无 |
/ |
纯度,≥ |
% |
99.5 |
PVDF |
分散细度,≤ |
µm |
35 |
刮板细度计 |
熔融指数 |
g/10min |
0.5-2.0 |
D1238,230℃,10kg |
标准相对密度 |
g/cm3 |
1.75-1.77 |
D792,@23/23℃ |
熔点 |
℃ |
156-165 |
D341 |
热分解温度,≥ |
390 |
TGA,1%Wt.Loss,Air |
溶解性 |
/ |
澄清透明,无杂质 |
30℃,1hr 1g/10ml |
含水率,≤ |
% |
0.10 |
Karl Fischer |
项目
单位
PVDF
ASTM测试方法
外观 / 白色粉末 /
气味 / 无 /
纯度,≥ % 99.5 PVDF
分散细度,≤ µm 35
刮板细度计 熔融指数 g/10min 0.5-2.0 D1238,230℃,
10kg 标准相对密度 g/cm3 1.75-1.77 D792,@23/23℃
熔点℃ 156-165 D341
热分解温度,≥ 390 TGA,1%Wt.Loss,Air
溶解性 / 澄清透明,无杂质 30℃,1hr 1g/10ml
含水率,≤ % 0.10 Karl Fischer
玻璃化温度-39℃
脆化温度-62℃以下
结晶熔点约170℃
性质 试验标准 数据 性质 试验标准 数据
密度 ISO1183 1.77g/cm3 体积电阻 VD0303 ﹥1013xcm
吸水性 DIN53495 0.04% 表面电阻 VDE0303 ﹥1014
化学抵抗性 ﹣ 介电常数1MHz DIN53483 7.25
连续使用温度 ﹣30~150℃ 介电损耗因数1MHz DIN53483 0.18
屈服抗拉强度 ISO527 50MPa 介电强度 VDE0303 22kv/mm
屈服拉应变 ISO527 9% 泄漏电流强度 DIN5340 KC300
极限抗拉强度 ISO527 46MPa 粘接性 0
极限拉应变 ISO527 80% 无毒无害性 EEC90/128 ﹣
抗冲击韧度 ISO179 252kJ/m2 摩擦系数 DIN53375 0.34
缺口冲击韧度 ISO179 22kJ/m2 燃烧性能 UL94 V-0
洛氏法球压硬度 ISO2039-1 80MPa 抗紫外线性能U.V ﹢
邵氏D硬度 DIN53505 78 耐酸性 ﹢
抗弯强度 ISO178 80MPa 耐碱性 ﹢
弹性模量 ISO527 2000Mpa 耐碳酸水性 ﹢
维卡软化温度 ISO306 140℃ 耐氯碳酸水性(CKW) ﹢
热畸变温度 ISO75 145℃ 耐芳香族化合物性 ﹢
热线性膨胀系数 DIN53752 1.2K-1*104 耐酮性 0
热导率20℃ DIN52612 0.13w/(mxk) 耐热水性 ﹢
通常由偏氟乙烯通过悬浮聚合或乳液聚合而成,反应方程式如下所示:
CH2=CF2——(CH2CF2)n
PVDF可用一般热塑性塑料加工方法加工,如挤塑、注塑、浇注、模塑及传递模塑成型
(1)挤塑 高分子量级的PVDF的熔融强度较好,可以用挤塑的方法成型加工成薄膜、片材、管、棒和电源绝缘套等,根据所使用的设备和加工的制品形状,温度控制在210~290摄氏度之间,成型温度控制在180~240摄氏度之间,必须严格控制温度不能使温度长期超过其熔融温度。挤塑成型设备可选用一般螺杆挤塑机。
(2)注塑 低分子量级的PVDF熔融流动速度高,可以用喷射注塑的加工方法进行加工,一般采用通用注塑机,但料筒柱塞、喷嘴等必须采用耐腐蚀Ni基合金。
(3)浇注 浇注成型是以二甲基乙酰胺为溶剂,将PVDF配置成固含量为20%溶液,流延在铝箔上,经过205~315摄氏度热熔后,用水急冷即可制成厚0.05~0.075mm的连续强韧膜、
(4)模塑成型 一般先将PVDF粒料放在烘箱或预热炉中预热,预热温度215~235摄氏度,然后将预热好的物料加到事先预热好的180~195摄氏度的模具中,在14MPa下施压、保压,保压时间视熔融和流动所需时间而定。厚壁制品必须保压冷却到90摄氏度以下才能脱模,以避免制品产生真空气泡或发生变形。
(5)传递模塑成型 一般先采用挤出机塑化,然后将物料输送到储料缸中,通过柱塞泵将储料缸中的物料注入到模具里,并保压冷却。不管是模塑成型还是传递成型,主要用来生产体积较大、壁厚较厚的产品。
(5)其它加工方法 加工PVDF还可采用浸渍、共挤出、符合等加工工艺。
PVDF应在5-30℃、清洁、干燥的环境中贮存,以免尘土、水气等杂质混入。按非危险品运输,运输过程中应避免受热、受潮或剧烈震动。
PVDF 是有机压电材料,又称压电聚合物。这类材料及其材质柔韧、低密度、低阻抗和
高压电电压常数(g)等优点为世人瞩目,且发展十分迅速,水声超声测量,压力传感,引燃引爆等方面获得应用。不足之处是压电应变常数(d)偏低,使之作为有源发射换能器受到很大的限制。
聚醚砜树脂
[1](PES)是英国ICI公司在1972年开发的一种综合性能优异的热塑性高分子材料,是目前得到应用的为数不多的
特种工程塑料之一。它具有优良的耐热性能、物理机械性能、绝缘性能等,特别是具有可以在高温下连续使用和在温度急剧变化的环境中仍能保持性能稳定等突出优点,在许多领域已经得到广泛应用。
◎耐热性:热变型温度在200~220℃,连续使用温度为180~200℃,UL温度指数为180℃。
◎耐水解性:可耐150~160℃热水或蒸气,在高温下也不受酸、碱的侵蚀。
◎模量的温度依赖性:其模量在-100℃到200℃几乎不变,特别在100℃以上比任何一种热塑性树脂都好。
◎抗蠕变性:在180℃以下的温度范围内其抗蠕变性是热塑性树脂当中最优异的一种,特别是
玻璃纤维增强PES树脂比某些热固性树脂还好。
◎尺寸稳定性:线膨胀系数小,而且其温度信赖性也小是其特点。特点是30%玻璃纤维增强PES树脂,其线膨胀系数只有2.3×10-5 /℃,并且直到200℃仍然可以保持与铝相近似的值。
◎耐冲击性:具有与聚碳酸酯相同的耐冲击性。不增强的树脂可以铆接,但对尖细的
PES制品
切口较敏感,因此设计上要注意。
◎无毒性:在卫生标准方面,被美国FDA认可,也符合日本厚生省第434号和178号公告的要求。
◎难燃性:具有自熄性,不添加任何阻燃剂即有优异的难燃性,可达UL94V-0级(0.46mm)
◎耐化学药品性:PES耐汽油、机油、润滑油等油类和氟里昂等清洗剂,它的耐溶剂开裂性是非晶树脂中最好的。但它耐丙酮、氯仿等极性溶剂的性能不好,使用时应加以注意。
无机试剂 |
影响程度 |
无机试剂 |
影响程度 |
无机试剂 |
影响程度 |
液氨 |
A |
10%盐酸 |
A |
硼酸 |
A |
氨水 |
A |
浓盐酸 |
A |
双氧水 |
A |
50%氢氧化钠 |
A |
浓硫酸 |
C |
硫化氢 |
A |
10%氢氧化钾 |
A |
浓硝酸 |
C |
碘化钾中的碘 |
B |
10%硝酸 |
A |
醋酸 |
A |
|
|
有机试剂 |
影响程度 |
有机试剂 |
影响程度 |
有机试剂 |
影响程度 |
苯 |
A |
环已醇 |
A |
三氯甲烷 |
A |
安息香酸 |
A |
环已酮 |
C |
二甲苯 |
B |
丙酸 |
A |
甲醇 |
A |
石油醚 |
A |
草酸 |
A |
甘油 |
A |
乙二醇 |
A |
环已烷 |
A |
三氯乙烷 |
C |
|
|
注:A:无影响,20℃无吸收;B:稍有影响,有少量吸收或溶胀,但在某些应用方面有充分耐用性;
C:有较大影响,不能使用。
PES树脂不仅具有优异的耐热性和机械性能,其加工性能也很好,不仅可以挤出成型、注射成型、模压成型、吹塑成型、吸塑成型和制成发泡体,还可以进行镀膜、超声波融接、机械加工、溶剂粘接、涂敷等二次加工
[2]。
物性表
物理性能 |
额定值
|
单位制
|
测试方法
|
密度
|
1.37
|
g/cm3
|
ISO 1183 |
收缩率 - 流量
|
0.60
|
%
|
ISO 294-4 |
吸水率
|
|
|
ISO 62 |
物理性能 |
额定值
|
单位制
|
测试方法
|
密度
|
1.37
|
g/cm³
|
ISO 1183 |
收缩率 - 流量
|
0.60
|
%
|
ISO 294-4 |
吸水率
|
|
|
ISO 62 |
饱和, 23°C
|
2.1
|
%
|
|
平衡, 23°C, 50% RH
|
0.70
|
%
|
|
机械性能 |
额定值
|
单位制
|
测试方法
|
拉伸模量
|
|
|
ISO 527-2 |
23°C
|
2700
|
MPa
|
|
90°C
|
2600
|
MPa
|
|
120°C
|
2500
|
MPa
|
|
拉伸应力
|
|
|
ISO 527-2 |
项 目 |
条 件 |
项 目 |
条 件 |
项 目 |
条 件 |
根部 |
290~320 |
|
140~160 |
保持压(MPa) |
50~70 |
料筒温度(℃) |
300~350 |
注射压力(MPa) |
100~140 |
注射速度 |
中速~高速 |
喷嘴 |
300~350 |
螺杆背压(MPa) |
50~100 |
螺杆转数(rpm) |
50~60 |
电器电子领域
利用PES的可耐焊锡性、尺寸稳定性好、耐各种清洗剂、可镶嵌金属件、与环氧树脂粘结性好等优点,作为H级绝缘材料用于电子、电器领域。已经开发的主要制品有线圈骨架,电位计的外壳和底座,吹发器零件,印刷线路板、按钮式开关、可控硅的绝缘体,电动工具马达的绝缘体、打印机、送风机、继电器等的线圈骨架、DIP开关,各类接插件等。还可以采用挤出成型法制成不同厚度的薄膜用于各种电子设备和电器产品。
机械领域
利用其高温抗蠕变性,尺寸稳定性、耐油性、韧性好等优点,在一般树脂不能满足使用要求的地方得到了广泛应用。已经开发的主要制品有各种机器的杠杆、柄、支架等,X-射线装置的观察玻璃,链锯、农机发动机和汽化器等的绝缘体,活塞环,耐热滚珠,齿轮,复印机零件,照相机零件,放映机零部件,工业用吹风机罩,汽车空调的零部件,电弧焊枪的手柄,各种分析仪器元件等。
汽车领域
主要利用其在-100℃~190℃广阔温度范围内的刚性和尺寸稳定性,高温抗蠕变性,耐汽油、柴油、各类机油等特长。已经开发的制品有各种轴承保持架,制动轴的轴瓦,点火器的噪音消除器,发动机齿轮,汽化器的线圈骨架,雾灯的反射镜,止推环等。
热水领域
主要利用其在160℃的热水或蒸气中还能保持优异的抗蠕变性, 刚性和尺寸稳定性等特点。开发的主要制品有热水、蒸气用阀门,防腐蚀电极的绝缘体,温度传感器的元件,各种液体和粉体泵的泵体和叶轮,散热器阀门,超滤装置用零部件等。
器具和机械
医疗器具、食品加工机械领域
主要利用其可以采用蒸气灭菌、干蒸(180℃)灭菌、V
射线灭菌等灭菌法消毒,而且可以耐反复消毒等特点。开发的主要制品有接触透镜灭菌器,牙科用钻的柄,外科用容器,注射器,食品工业用阀门和管子。
其它领域
涂料
由于它有与铁、铅等金属的附着力好,涂层
表面硬度高等优点,PES聚醚砜与聚四氟乙烯可配制成耐腐蚀、防辐射、绝缘性能好,阻燃、无毒、与金属附着力最佳的不粘涂料、低摩擦的特点。广泛应用于厨房用具、家用电器、轻工五金、工业模具、塑胶机械等行业。
另外,PES可加工成超细粉,用于粉末喷涂和液体涂料。
名称
食品包装中的聚苯乙烯
聚苯乙烯
结构简式:-[-CH—CH2-]-n
C6H5
伸长长度:3–4%
含义
聚苯乙烯是指由
苯乙烯单体经自由基
加聚反应合成的
聚合物,英文
聚苯乙烯
名称为Polystyrene,日文名称为ポリスチロール,简称PS。
玻璃化温度80~90℃,非晶态
密度1.04~1.06克/立方厘米,晶体密度1.11~1.12克/立方厘米,熔融
温度240℃,电阻率为1020~1022欧·厘米。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。
分类
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。
属性
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。
发展历程
1930年,BASF开始在德国商业化生产聚苯乙烯。
1934年,Dow开始在美国生产聚苯乙烯。
特点
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
聚苯乙烯材料性能
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。
热性能:最高工作温度为60~80℃。当加热至Tg以上,PS转变为高弹态,且保持这种状态在较宽的范围内,这就使其热成型提供方便。PS的热变形温度为70~80℃,
脆化温度为-30℃,PS在高真空和330~380℃下剧烈降解。
机械性能
PS的分子量过高,加工困难,所以通常聚苯乙烯的
分子量为5~20万。PS的
机械性能,随温度升高,刚性(弹性模量、抗拉强度、冲击强度等下降,而断裂伸长率较大。PS的透明性好,透光率达88~92%,仅次于丙烯酸类聚合物,
折射率为1.59~1.60。故可用作
光学零件,但它受阳光作用后,易出现发黄和混浊。PS有主要缺点是性脆和耐热性低。对PS进行改性,如
橡胶改性的高抗冲PS(HIPS);MMA-丁二烯-苯乙烯(MBS);A(
丙烯腈)B(丁二烯)S ,在工业上应用最广泛的是ABS塑料。 优异、持久的隔热保温性:挤塑板,导热系数为0.028w/mk,具有高热阻、低线性膨胀率的特性。其导热系数远远低于其它 的保温材料如:EPS板、发泡聚氨酯、保温砂浆、水泥珍珠岩等。同时由于苯材料具有稳定的
化学结构和物理结构,确保本材料保温性能的持久和稳定。
抗水防潮性
挤塑板具有紧密的闭孔结构。聚苯乙烯分子结构本身不吸水,
板材的正反面又都没有缝隙,因此,吸水率极低,防潮和防渗透性能极佳。 高强度抗压性:挤塑板由于发泡结构紧密相连且壁间无缝隙,所以其抗压强度极高,即使长时间水泡仍维持不变。因此用作泊车平台、机场跑道、高速公路等领域能受到良好的抗冲击性。
防腐蚀、经久耐用性:一般的硬质发泡保温材料使用几年后易产生老化,随之导致吸水造成性能下降。而挤塑板因具有优异的防腐蚀、防老化性、保温性,在高水蒸汽压力下,仍能保持其优异性能,使用寿命可达到30-40年。
轻质高硬度
挤塑板完全的闭孔发泡结构形成轻质,而均匀的蜂窝结构造成高硬质,但又不像
聚氨酯发泡、酚醛发泡那样发脆,因此不易破损,不仅搬运、安装轻便,切割容易,用作屋顶保温时不会影响结构的承受能力。 高品质环保型:挤塑板不会发生分解和霉变,不会有
有害物质挥发,化学性质稳定。同时在生产过程中,利用环保型原料,不产生有害气体,没有废水产生,所形成的固体下脚料,可回收处理再利用,是高品质环保型产品。
成型性能
无定形料,吸湿小,不须充分干燥,不易分解,但热膨胀系数大,易产生内应力。流动性较好,可用螺杆或柱塞式注射机成型。宜用高料温,高模温,低注射压力,延长注射时间有利于降低内应力,防止缩孔、变形.。 可用各种形式浇口,浇口与塑件圆弧连接,以免去处浇口时损坏塑件。脱模斜度大,顶出均匀。塑件壁厚均匀,最好不带镶件,如有镶件应预热。
1.吸水性极小,成型前可不干燥。模温30-60度,料温140-200度。
2.性脆易裂,热膨胀系数大,易产生内应力。
3.流动性较好,应注意模具间隙,防止缩孔、飞边。
4.宜采用高料温、高模温、低注射压力,延长注射时间有利于降低内应力,防止缩孔、变形,但料温过高,容易出现银丝,料温低或脱模剂多则透明性差。
5.可采用各种形式的浇口,脱模斜度宜大,顶出力均匀,以防开裂。
6.塑件壁厚均匀,最好不带嵌件,各面应圆弧连接,不宜有缺口、尖角。
塑料检测是将塑料原料或塑料制品通过多种分离技术,利用高科技分析仪器进行检测,而后将塑料检测的结果通过经过技术人员的逆向推导,最终对完成对样品未知成分进行定性、定量判断的过程。在这个过程中技术人员除了依靠先进设备支持外,同时还必须具有丰富的行业知识和理论知识。
聚苯乙烯(PS)是一种热塑性树脂,由于其价格低廉且易加工成型,因此得以广泛应用。聚苯乙烯有均聚物(透明粒料)或增韧接枝共聚物或与弹性体的共混体(抗冲击聚苯乙烯IPS)形式。聚苯乙烯共聚物在物理性能和热性能上比均聚物有所提高。这几类聚苯乙烯有多种品级,如标准IPS和标准透明品级、抗环境应力开裂品级(ESCR)、耐紫外线级。阻燃级、耐磨级、制轻质制件的高挠性品级、可发泡品级、超初级以及低残余挥发分品级等。聚苯乙烯树脂用于制造日常生活中的一次性餐具、汽车部件、包装材料、玩具、建筑材料、电器和家庭用品等。
化学和塑料检测性能:
透明PS粒料它是通过苯乙烯单体的加成聚合反应得到的无定形聚合物。无色、透明,光学性能极好,并有高刚性。性脆易裂、经过双轴拉伸后才较柔软和有韧性,透明PS的代表性能如下:
密度 1.05 g/cm3
拉伸强度 48.3MPa.
弯曲强度 82.7MPa.
典型收缩率 0.0045 in/in
热膨胀系数 5—8 X 10-5in/(in·°c)
伸长率 2—3%
维卡软化点 225°F
聚苯乙烯本身耐y射线,因此y线照射灭菌对制品性能没有影响。聚苯乙烯溶于芳香族溶剂和某些酮类,能溶解于甲基乙基酮。透明PS颗粒的熔体指数范围是 1—25 g/10 min或高于 25 g/10 min。它有耐热高的品级(维卡软化点达223°F),也有残余单体含量低的品级。
[1]
可发性加工
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。
应用
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(保丽龙)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。
耐冲击性聚苯乙烯(HIPS)
耐冲击性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。
苯乙烯丙烯腈(SAN)
SAN是Styrene Acrylonitrile的缩写。苯乙烯丙烯腈是苯乙烯丙烯腈的共聚物,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。
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)
ABS是Acrylonitrile butadiene styrene的缩写。这种塑料是丙烯腈,丁二烯和苯乙烯的共聚物。具有高强度,低重量的特点。是常用的一种工程塑料之一。
SBS橡胶
SBS橡胶是一种聚(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯)结构的三段嵌段共聚物。这种材料同时具有聚苯乙烯和聚丁二烯的特点,是一种耐用的热塑性橡胶。SBS橡胶经常被用来制造轮胎。
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=1.94055克/立方厘米)并在干净的聚苯乙烯上形成了合适再生操作的中心。一些制造聚苯乙烯的工厂现在能够对使用后的废品发泡聚苯乙烯进行回收。比如在美国
密歇根州,
梅森的Dart Container 工厂中就在进行对使用后聚苯乙烯以及工业聚苯乙烯的回收。
未来似乎可以借由面包虫(黄粉虫之幼虫)消化道内发现的细菌达到自然分解该材料的方式。
环境影响
被丢弃的聚苯乙烯无法经由生物分解及光分解进入生物地质化学循环。由于发泡聚苯乙烯(保丽龙)其低比重以致于漂浮于水面或随风飘移,造成主观的景观破坏。根据加州海岸委员会(California Coastal Commission)的调查,聚苯乙烯已是主要的海洋漂流物。而对误食这类塑胶海洋生物而言,会对其消化系统造成伤害。
国内市场特点
1、需求旺盛,消费增长速度惊人,
市场潜力大。进入90年代以来,
中国聚
聚苯乙烯加工品
苯乙烯需求旺盛,消费量飞速增长。1999年,全国聚苯乙烯总消费量达到243万吨,比1990年增长10多倍,年均增长率达到27.6%,增长速度在五大通用
合成树脂中仅次于ABS树脂,是同期世界
平均增长速度的6倍多。据预测,今后中国聚苯乙烯的需求量仍将平稳增长,2005年将达到317万~330万吨,2010年将达到390万~420万吨,
市场前景相当乐观。
2、生产能力不足,进口依赖度大相对于旺盛的需。中国聚苯乙烯的生产能力虽然增长很快,但仍远不能满足需求,不得不依靠大量进口。1999年,中国聚苯乙烯生产能力约在140万吨左右,其中高抗冲聚苯乙烯/通用聚苯乙烯生产能力在100万吨左右,可发性聚苯乙烯生产能力估计在40万吨以上。同时,1999年全国聚苯乙烯总产量约为94万吨,与需求相比相差甚远。为满足需求,1999年中国共进口聚苯乙烯树脂151.7万吨,也比1990年增长近10倍,进口依存度超过60%。
3、外资企业是中国聚苯乙烯生产的重要力量。在中国聚苯乙烯生产中,外资企业占有重要的地位。在国内最大的5家聚苯乙烯生产厂商中,有3家是外资
企业,分别是镇江奇美化工有限公司(30万吨/年)、扬子巴斯夫苯乙烯有限公司(14.2万吨/年)和LG宁波甬兴化工有限公司(10万吨/年)。1999年,这3家企业聚苯乙烯的生产能力合计达到54.2万吨,其中高抗冲聚苯乙烯/通用聚苯乙烯为50万吨,占全国总生产能力的一半。今后,
中国外资企业聚苯乙烯的生产能力仍将快速增长。预计到2005年,外资企业聚苯乙烯生产能力将超过140万吨,占全国总生产能力的近60%,仍将是中国聚苯乙烯生产的重要力量。
4、电子/电器是中国聚苯乙烯最重要的消费领域。在发达国家,聚苯乙烯的主要消费领域是包装容器,约占总消费量的一半。而在我国,聚苯乙烯的主要消费领域是
电子/
电器,约占聚苯乙烯消费总量的60%。1999年,
中国电子/电器行业共消费聚苯乙烯树脂146万吨,占全国总消费量的60%,日用品和包装分别占24%和10%。
国内现状
1、中国国产产品性能和质量较差。不能满足市场的要求中国聚苯乙烯产品的质量和性能较差,除外资及合资企业产品外,国内厂商的产品多数不能满足电子行业等用户对产品性能和质量的要求,难以进入这个庞大的市场。在聚苯乙烯需求量最大的电子/电器行业中,进口产品占绝对优势,国产树脂只有少量应用,而且只能用于低档产品。国内知名电器制造商为了保证其产品质量,全部使用进口原料或外资合资企业的产品,连用于防震外包装的
发泡聚苯乙烯也通常使用进口产品或合资企业的产品。
聚苯乙烯夹芯板系列
2、装置规模偏小,缺乏竞争力。目前国内有聚苯乙烯生产厂近40家,大部分能力在3万吨/年以下,还有不少规模在1万吨/年左右的小型装置。能力达到10万吨/年的生产厂仅有5家。小装置不但产品
质量不能和先进的大型生产装置相比,而且生产成本也较高,在市场竞争中处于劣势。
3、原料供应不足,装置开工率低。与聚苯乙烯生产的高速发展不相适应的是,其原料苯乙烯生产发展相对较慢,聚苯乙烯装置的原料来源受到限制,开工率受到影响。1999年,中国苯乙烯生产能力为84.6万吨/年,产量60.2万吨,即使全部用于生产聚苯乙烯也仅能满足国内聚苯乙烯生产需要的43%。原料供应的不足是造成装置开工率较低的主要原因之一。1999年,中国聚苯乙烯产量约94万吨,装置的平均开工率仅为67%,生产能力大量闲置,进一步增加了中国对进口聚苯乙烯的依赖程度。
发展建议
1、大力发展原料苯乙烯的生产,彻底解决聚苯乙烯
原料缺乏的问题。原料不足制约了聚苯乙烯生产的发展,因此解决原料问题是发展聚苯乙烯生产的关键之一。根据预测,到2005年,国内聚苯乙烯生产能力将达到220万吨,2010年将达到300万吨,对苯乙烯的需求量非常大,而规划的苯乙烯生产能力仍不能满足需要。聚苯乙烯对苯乙烯的庞大需求给石油和石化两大集团公司提供了发展苯乙烯生产的良机,两大集团公司是国内重要的苯乙烯生产商,尽力扩大苯乙烯的生产能力既可以为国内聚苯乙烯的生产提供充足的原料,又能趁机占领市场,取得较好的经济效益。 2、抓住时机,积极占领国内市场。由于国家近年来严厉打击走私,规范进口,出于降低
成本的考虑,国内一些原来使用进口原料的用户开始寻找能够代替进口产品的国内供应商,这给国内聚苯乙烯生产企业带来了极好的机会。国内聚苯乙烯生产企业应该抓住机遇,努力提高产品性能和质量,力争在最大范围内替代进口产品。总之,只要采取适当措施,国内聚苯乙烯生产完全能够得到良好的发展。采取轻易放弃的态度是不可取的。
世界聚苯乙烯(PS)的生产能力因近20年来亚洲地区生产能力的
聚苯乙烯(泡沫板)
迅速增长而屡创新高,到上个世纪末年生产能力已经超过1300万吨/年,同期世界聚苯乙烯的消费量只有1000万吨/年左右,只占生产能力的约77%。除去各种因素的影响,全球聚苯乙烯装置的开工率均没有超过80%。
进入2000年以来,世界聚苯乙烯的消费增长变慢,消费量仅比1999年增长了1.4%,增长率为近年来的新低。特别是受到
亚洲金融危机的影响,产量减少最多的国家和地区也集中在
亚洲地域。2003年世界聚苯乙烯的总生产能力为1426万吨/年,产量为1080.1万吨/年,其中北美地区的生产能力为325.2万吨/年,约占世界聚苯乙烯总生产能力的22.8%;产量为251.3万吨/年,约占世界总产量的23.3%;南美地区的生产能力为66.6万吨/年,约占世界总生产能力的4.8%;产量为40.1万吨/年,约占世界总产量的3.7%;
西欧地区的生产能力为295.4万吨/年,约占世界总生产能力的20.7%;产量为262.7万吨/年,约占世界总产量的24.3%;东北亚地区的生产能力为489.2万吨/年,约占世界总生产能力的34.3%;产量为373.8万吨/年,约占世界总产量的34.6%;
东南亚地区的生产能力为97.3万吨/年,约占世界总生产能力的6.8%;产量为71.5万吨/年,约占世界总产量的6.6%;其他地区的生产能力为152.5万吨/年,约占世界总生产能力的10.7%;产量为80.7万吨/年,约占世界总产量的7.5%。
2003年世界聚苯乙烯的总消费量为1088.9万吨,其中
北美地区的消费量为250.5万吨/年,约占世界聚苯乙烯总消费量的 23.0%;南美地区的消费量为44.5万吨/年,约占世界总消费量的4.1%;西欧地区的消费量为226.9万吨/年,约占总消费量的20.8%;东北亚地区的消费量为409.2万吨/年,约占消费量的37.6%;东南亚地区的消费量为49.8万吨/年,约占总消费量的4.6%;其他地区的消费量为108.0万吨/年,约占总消费量的9.9%。由此可见,北美、南美地区聚苯乙烯的产销基本平衡,西欧地区略有剩余,而东北亚地区仍需要靠进口来弥补不足。
世界聚苯乙烯主要用于生产包装容器、日用品及电器/电子3大行业。世界各地聚苯乙烯的消费结构不尽相同。北美约9%用于电器/电子行业,57%用于包装容器,34%用于其他方面;西欧约15%用于电器/电子行业,48%用于包装容器,37%用于其他方面;东北亚约49%用于电器/电子行业,20%用于包装容器,31%用于其他方面;中国约63%用于电器/电子行业,7%用于包装容器,30%用于其他方面。
现存问题
随着终端应用领域的不断创新,聚苯乙烯(PS)主要下游产品正逐渐
聚苯乙烯夹芯板系列
被所取代,未来或许将会销声匿迹。这促使一些地区性的生产商完全退出该业务,PS产业正逐渐被扼杀。
中国
台湾地区的一位树脂生产商认为:“市场缺少需要大量使用PS的新领域,因此PS的需求将逐步下滑,而这并不单单是由
全球经济危机所致。”
在新款游戏机、
手机和
MP3播放器生产中,已大量使用聚碳酸酯(PC)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、
聚甲基丙烯酸甲酯来取代PS。PS目前的应用仅限于低端产品,如食品
包装、
玩具、
衣架、容器和某些消费性电子产品。然而即使在这些领域,PS仍可能逐渐被更廉价的原料如聚丙烯所取代。
作为PS的一个重要市场,中国自2003年以来需求已呈现连续下滑局面,2003年需求曾超过260万吨,而去年则下降至230万吨。
日本PS市场需求也大幅下挫,特别是在电子和
工业应用领域的需求更是如此。近年来日本主要PS客户的生产基地正在逐步转向海外,这导致了日本国内PS需求已经不可能恢复。
日本原有的4家PS生产商综合产能为110万吨/年,约占其国内市场70%的份额。由三井化学和住友化学合资的公司——日本聚苯乙烯公司最近宣布将于今年9月退出PS业务,届时日本国内只剩下3家从事PS业务的公司。三井化学和住友化学表示,公司已经决定退出PS业务,因为该业务正处于非常困难的境地,从中长期考虑都不可能获得稳定的收入。一位生产商表示,今年日本PS需求预计将下降6.5%~7.0%,降至70万吨左右,日本聚苯乙烯公司的退出将使供求形势更加趋于平衡。
与此同时,
三菱化学也将从它与旭化成化学品公司、出光兴产公司的合资公司——聚苯乙烯日本公司退出。该公司产能约为44.5万吨/年,在日本4个生产商中居首位。尽管需求疲软,大日本油墨和化学品公司(DIC)以及由新日本制铁,Denka和大赛璐合资的东洋苯乙烯公司仍将继续生产PS。
此外,放弃PS业务的公司还有德国化工巨头巴斯夫,早在2007年7月它就宣布出售各种苯乙烯装置,包括PS装置。出光公司PS
马来西亚公司也在2008年9月停止了其3万吨/年通用聚苯乙烯的生产。
陶氏化学公司在今年4月已无限期地关闭其位于
中国东部地区的12万吨/年PS装置。
合成材料
展开收起
抗冲击型
抗冲击聚苯乙烯
[2]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一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、抗环境应力一开裂级(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。
抗冲击聚苯乙烯性能检测根据其相对的抗冲击强度分为几级:
中等抗冲击品级的缺口悬臂梁抗冲击强度一般为 0.6—1./i;
高抗冲击品级的抗冲击度为1.5—2.5ftlb/in;
极高抗冲击级的抗冲击强度为>2./in
有的 HIPS品级其抗冲击强度值高达6./in,但这种树脂通常用于共混树脂中以提高低强度品级树脂的抗冲击强蔗。
标准HIPS的其它重要性能检测注意事项如下:弯曲强度13.8~55.1MPa;拉伸强度13.8—41.4MPa;断裂伸长率为15—75%;密度1.035—1.04 g/ml;维卡软化点185—220°F。
[3]
唯一工业化的掺用HIPS合金是其与聚苯醚的共混物。这种共混物的耐热性和韧性都很突出,但产品价格比单用HIPS的产品高许多。
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。
可发性型
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.
以下)以及低温抗冲击良好的品级。
共聚物
它们的韧度非常好。主要品种有:苯乙烯一丙烯睛共聚物(SAN)、苯乙烯一马来酸酐共聚物(SMA)、苯乙烯一丁二烯一苯乙烯共聚物(SBS)、苯乙烯和丙烯酸酯共聚物,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有丙烯睛一丁二烯一苯乙烯共聚物(ABS)和丙烯睛.苯乙烯一丙烯酸酯共聚物(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。