高抗衝聚苯乙烯

聚苯乙烯是最古老的工業化生產的熱塑性聚合物之一，具有廣泛用途的非常通用的產品。這種明亮、純淨的非結晶塑料的優點為易加工、有剛性、尺寸穩定和透明，但是低抗衝擊強度限制了它的應用。

高抗衝聚苯乙烯，是將少量聚丁二烯接技到聚苯乙烯基體上。具有“海島結構”，基體是塑料，分散相是橡膠。具有諸多的特性：

1.耐衝擊聚苯乙烯為熱可塑性樹脂；

2.無臭、無味、硬質材料、成形後尺寸安定性良好；

3.有優秀的高介電性絕緣性；

4.為非品質低吸水性材料；

5.其光澤性良好易於塗裝。 ^[1] 

HIPS有兩種基本的工藝生產：間歇工藝和連續工藝。兩種工藝一般都先採用預聚合。預聚完成後，在間歇工藝中以懸浮形式繼續進行聚合，在連續工藝中以溶液形式進行聚合。因此間歇工藝也叫本體懸浮工藝，連續工藝也叫溶液工藝。 ^[2] 

常用的彈性體主要有兩種，一種是低順式聚丁二烯橡膠，另一種是高順式聚丁二烯橡膠。

低順式聚丁二烯（LCBR）是以鹼金屬、烷基鋰或其他負離子聚合引發劑引發丁二烯聚合得到的，聚丁二烯的順式結構含量通常在40%左右。LCBR的反式結構含量一般在50%左右，1,2結構含量一般在10%左右，三種結構呈無規分佈。LCBR的分子量分佈窄，呈泊松（Poisson）分佈，支化度低，具有優異的耐寒性和低温撓曲性，具有色澤好、透明、質量均勻的優點。LCBR是HIPS抗衝擊改性用橡膠的首選膠種。這主要是因為LCBR具有以下特點：（1）LCBR鏈節結構中含有8-20%的乙烯基。與順式-1.4結構和反式-1.4結構的內雙鍵相比，具有較高的交聯能力，易於產生接枝或交聯，而且其烯丙基上的叔碳、仲碳原子也易產生接枝反應。LCBR的乙烯基結構的反應活性是反式-1.4結構的2倍，是順式-1.4結構的4倍。用其生產ABS和HIPS時，可不加或少用引發劑或直接採取熱引發方式。（2）LCBR的凝膠含量極低，通常小於0.01%。（3）LCBR不含過渡金屬，故而具有較好的耐老化能力。（4）LCBR生膠易切割不粘刀，其苯乙烯中的溶解性能好。

高順式聚丁二烯橡膠可以採用鎳系催化劑或鈷系催化劑。鎳系聚丁二烯橡膠是指在以金屬鎳的化合物為主催化劑的催化劑作用下所獲得的聚丁二烯。通常主催化劑為羧酸鎳鹽，如環烷酸鎳、辛酸鎳和苯甲酸鎳等；助催化劑為有機金屬化合物，其作用是使鎳的價態降低並烷基化，常用的有三乙基鋁、三丁基鋁、三異丁基鋁和二乙基鋅等；第三組分為含鹵素的化合物，作用在於提供鹵素或電負性基團，常用的有氟化氫、三氟化硼乙醚絡合物和三氟化硼丁醚絡合物等。我國工業上採用的催化體系是環烷酸鎳/三異丁基鋁/三氟化硼乙醚絡合物。鎳系催化劑屬於配位聚合機理，其定向性較強，製備出的聚丁二烯橡膠中順式-1,4-構型含量高達96%，遠高於鋰系低順式聚丁二烯橡膠（LCBR），其1,2-構型含量僅為1%左右，遠低於LCBR。順式-1,4-聚丁二烯等同週期較長，為0.86nm，分子中碳碳單鍵較易旋轉，尤其是雙鍵旁的單鍵在雙鍵的影向下更容易內旋轉，鏈的柔性較好，在一般狀態下，分子呈捲曲狀態，回彈性好；而反式-1,4-聚丁二烯、全同1,2-聚丁二烯和間同1,2-聚丁二烯的等同週期較短，分別是0.49nm，0.65nm和0.514nm，分子鏈的柔性差，易結晶，彈性小，因而高順式鎳系聚丁二烯橡膠具有優異的彈性。順式-1,4-聚丁二烯在拉伸過程中能取向誘導結晶，這還賦予鎳系順丁橡膠高強度的特徵。因此，採用高順式聚丁二烯橡膠用於HIPS生產，可使HIPS獲得更好的韌性和強度。

鈷系催化劑是指以鈷的氯化物、氧化物、有機酸鹽和吡啶絡合物等任何可溶和不可溶的鈷化合物為主催化劑的一類催化體系。同鎳系催化劑一樣，鈷系催化劑也屬於配位聚合機理，定向性較強，當其用於丁二烯聚合，在以鹵化烷基鋁為助催化劑時，通常可得到順式-1,4-構型含量為96-98%，1,2-構型含量為1-2%的高順式聚丁二烯。此外，通常還加入水、有機過氧化物、鹵素、醇和有機鹵化物等作為第三組分活化劑，以提高催化劑的活性。工業上採用的催化體系為辛酸鈷/一氯二烷基鋁/水三元體系。同鎳系聚丁二烯橡膠一樣，鈷系聚丁二烯橡膠中較高含量的順式-1,4-構型將賦予其優異的彈性和高強度，進而為HIPS提供更強的韌性和強度。鈷系聚丁二烯基本不含有凝膠，其支化度通常在0.8左右，明顯高於鎳系、鈦系和稀土聚丁二烯。這點特點使得鈷系聚丁二烯橡膠在苯乙烯中具有較好的溶解性，因而鈷系聚丁二烯適合作用生產HIPS用膠。 ^[3] 

HIPS具有通用聚苯乙烯（GPPS）的尺寸穩定性，而且具有更好的衝擊強度和剛性。 ^[4] 

HIPS相對密度為1.04~1.06，熱變形温度70~84℃。HIPS的拉伸強度約為15~30MPa，伸長率為35~60%。隨温度的降低、應變速率的增加而增加，有點像橡膠增韌體系。HIPS的性質有點像黏彈性固體，當暴露在恆定拉伸應力下會產生蠕變。蠕變隨分子量的升高而降低，並通常隨橡膠含量的升高而增加。HIPS的蠕變行為強烈依賴於平均分子量(Mw)。彎曲強度為29.4~50 MPa，衝擊強度0.09~0.16N/M，維卡軟化點84~100℃，熔體指數為2~9g/10min。HIPS部件的耐熱性依賴於它們的形狀、生產條件、熱源類型和加熱持續時間，也受HIPS級別的影響。

當暴露在水、鹼和稀的無機酸中時，HIPS的性質不受影響。它可被有些有機溶劑溶脹，被另外一些溶解，這是由連續相和溶劑相之間的溶解參數的差異決定的。當暴露在氯代烴和芳香烴中時，HIPS特別容易被破壞。 ^[4] 

耐衝擊性聚苯乙烯是通過在聚苯乙烯中添加聚丁二烯橡膠顆粒的辦法生產的一種抗衝擊的聚苯乙烯產品。這種聚苯乙烯產品會添加微米級橡膠顆粒並通過枝接的辦法把聚苯乙烯和橡膠顆粒連接在一起。當受到衝擊時，裂紋擴展的尖端應力會被相對柔軟的橡膠顆粒釋放掉。因此裂紋的擴展受到阻礙，抗衝擊性得到了提高。

由於製造方便、成本低，HIPS在許多用具和工業上廣泛使用。主要的工業和市場包括包裝、一次性用品、用具和消費電器、玩具和娛樂用品、建築產品和裝飾品。HIPS最大的單項應用是包裝，尤其是在食品行業中的包裝，全世界的消費超過30%。 ^[4]