HIPS合金的制备及工艺
耐冲击性聚苯乙烯（HIPS）百科
耐冲击性聚苯⼄烯（HIPS）百科HIPS耐冲击性聚苯⼄烯正名：High Impact Polystyrene 耐冲击性聚苯⼄烯性能：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。
聚苯⼄烯是⼀种⽤途⼴泛的脆性塑料。
你现在正在使⽤的计算机的外壳就是聚苯⼄烯的。
透明的塑料⽔杯，包装⽤的泡沫塑料也是由聚苯⼄烯制成的。
聚苯⼄烯属于聚烯烃，是由苯⼄烯通过⾃由基聚合⽽成的。
通过茂⾦属催化聚合可以得到⼀种新型聚苯⼄烯，即间同聚苯⼄烯(syndiotactic)。
间同聚苯⼄烯上的苯环交替地连接的主链的两侧，⽽普通聚苯⼄烯的苯环在⽆规地连接在主链两侧。
间同聚苯⼄烯(syndiotactic)是结晶⾼分⼦，熔点达到270℃。
在苯⼄烯聚合体系中中加⼊聚丁⼆烯，使苯⼄烯在聚丁⼆烯主链上接枝聚合。
聚苯⼄烯和聚丁⼆烯是不相容的，因此苯⼄烯和丁⼆烯链段分别聚集，产⽣相分离。
这些聚丁⼆烯相区可以吸收冲击能，从⽽提⾼了聚苯⼄烯的冲击强度。
HIPS⼯程塑料乳⽩⾊不透明颗粒.密度为 1.05g/cm^3.熔融温度150~180℃.热分解温度300℃.溶于芳⾹烃,氯化烃,酮类(除尔酮外)和酯类.能耐许多矿物油,有机酸,碱,盐,低级醇及其⽔溶液,不耐沸⽔.HIPS是最便宜的⼯程塑料之⼀,和ABS,PC/ABS,PC相⽐,材料的光泽性⽐较差,综合性能也相对差⼀些. HIPS是由PS 加丁⼆烯改性⽽成的,因为PS的冲击强度很低,做出的产品很脆,⽽丁⼆烯的韧性很好,加⼊丁⼆烯后可使PS的冲击性能提⾼2~3倍.尽管HIPS的冲击强度⽐PS的冲击强度⾼出很多,但其综合性能还是不如ABS,PC/ABS等. HIPS的冲击性能在⼯程塑料中是⽐较低的,因此,我们在使⽤次料时应注意对材料的冲击性能的检验。
HIPS材料
第三部分：HIPS的特点与应用
应用
抗冲击性聚苯乙烯的加工性能良好，其流动性虽比聚苯乙烯有所减小，但优于丙烯酸塑
料和绝大部分热塑性工程塑料，与ABS成型性能相近，可以进行注塑、挤出、热成型、旋塑、 吹塑、泡沫成型等。 抗冲击聚苯乙烯可用来制备家用电容壳体或部件、电冰箱内衬材料、空调设备零部件、 洗衣机缸体、电话听筒、玩具、吸尘器、照明装置、办公用具零部件，也可以与其它材料复 合制备多层片状复合包装材料，制备纺织纱管、镜框、文教用品等。
用丁苯橡胶或顺丁橡胶增韧效果最好的原因是：它们与聚苯乙烯具有最适宜的混溶
性。为了达到良好的增韧效果，要求增韧剂与原树脂应具有恰到好处的混溶性。如果混 溶性差，橡胶相与聚苯乙烯相不能很好混合粘附，就达不到增韧效果；但如果混溶性太 好，达到分子级混溶，也不能达到良好的增韧效果，因为这样形成的就不是嵌段共聚物， 而是二者的随机共聚物。为达到理想效果，橡胶与聚苯乙烯的溶解度参数值应接近，但 又有一较小的差值，丁苯橡胶和顺丁橡胶是最理想的选择。
第三部分：HIPS的结构与性能
影响增韧效果的因素还有：
（1）橡胶用量。橡胶用量一般应控制在5%~10%之间，用量进一步增大，增韧效果已不显著， 但共聚物耐热性会降低。当橡胶含量大于8％时，冲击强度增加已不多，拉伸强度和耐热性反而 有所下降，最佳橡胶用量似以6%~7%为宜。 （2）橡胶粒径大小。橡胶粒径应在1~10μ m之间。共聚后，橡胶相以小于50μ m粒径的不连续 相分散在聚苯乙烯相中(以嵌段形式)，这样当材料承载时可以阻止或减少裂纹扩展，防止或减小 断裂的可能，达到良好的增韧效果。
（3）橡胶应具有适当的凝胶含量和溶胀指数。橡胶的凝胶含量是指在甲苯中不溶解的百分数。
用于共聚的橡胶凝胶含量应在5%~20%。橡胶的溶胀指数是指已溶胀凝胶与未溶胀凝胶的体积 比。要求橡皎的溶胀指数应在10&~20%。这两个指标都会影响到橡胶相在树脂相中的分散情况 以及橡胶粒径的大小。
hips加工温度
HIPS加工温度1. 什么是HIPS？HIPS，全称为High Impact Polystyrene，是一种高冲击聚苯乙烯。
它是由聚苯乙烯和橡胶共混而成的材料，具有优异的冲击强度、刚性和耐热性。
HIPS广泛应用于各种领域，如电子产品外壳、家具、玩具等。
2. HIPS加工过程HIPS加工通常包括以下步骤：步骤1: 材料准备在开始加工之前，需要准备好HIPS颗粒或片材。
这些材料可以通过采购或自行制备获得。
步骤2: 原料预处理在进行实际加工之前，需要对HIPS材料进行预处理。
这通常包括干燥和混合操作。
干燥由于HIPS对水分敏感，所以在加工之前需要将其干燥。
干燥的目的是去除材料中的水分，以避免在加工过程中产生气泡或其他缺陷。
混合如果需要改变HIPS的特性或添加染色剂等添加剂，则可以在预处理阶段将其混合到HIPS材料中。
步骤3: 加工方法HIPS可以通过多种加工方法进行成型，这取决于所需的最终产品。
以下是几种常见的加工方法：注塑成型注塑成型是将加热熔融的HIPS材料注入到模具中，然后冷却固化以获得所需形状的过程。
该方法适用于大批量生产具有复杂形状的产品。
挤出成型挤出成型是将加热的HIPS材料通过挤出机挤压成连续的均匀横截面形状，然后通过冷却固化切割为所需长度。
该方法适用于生产管道、板材等线性形状产品。
真空成型是将加热软化的HIPS片材放置在模具上，然后通过负压吸附将其吸附在模具表面，最后冷却固化以获得所需形状的过程。
该方法适用于生产各种形状的薄壁产品。
步骤4: 控制温度在HIPS加工过程中，控制温度是非常重要的。
温度直接影响着HIPS的熔融性能和成型质量。
加热温度加热温度应根据HIPS的特性和加工方法进行调整。
一般来说，较高的加热温度可以使HIPS材料更容易熔融，但过高的温度可能导致材料分解或产生气泡等缺陷。
冷却温度冷却温度也是需要控制的重要参数。
适当的冷却速率可以确保HIPS材料在成型过程中快速固化，以获得理想的尺寸精度和表面质量。
hips生产工艺
hips生产工艺HIPS（High Impact Polystyrene）是一种高冲击聚苯乙烯。
在工业生产过程中，HIPS的生产工艺通常包括以下几个步骤：原料选择、预处理、熔融混合、挤出成形、冷却和修整。
首先，原料选择是HIPS生产的第一步。
对于HIPS的生产，主要原料包括聚苯乙烯颗粒、抗冲击剂和其他辅助添加剂。
原料的选择要考虑到产品的需求和性能要求。
接下来，原料需要进行预处理。
这一步是为了提高原料的流动性和分散性。
通常的预处理方法包括干燥、筛分和混合，以确保原料的质量和稳定性。
然后，原料通过熔融混合的工艺进行加工。
在这一步中，原料会被加热熔化，形成可塑性物质。
熔融混合需要控制温度、时间和混合速度，以确保原料彻底混合。
接下来，熔融的原料通过挤出成形机进行挤出成型。
挤出成型是将熔融的原料通过模具制造所需形状的过程。
在该过程中，通过控制挤压机的压力、温度和速度，将熔融的原料挤出模具，形成所需的产品形状。
然后，挤出成型的产品需要经过冷却过程。
冷却可以通过气流、水冷却或冷却浸泡来实现。
冷却的目的是使熔融的HIPS快速固化并保持所需的形状和尺寸。
最后，经过冷却的HIPS产品需要进行修整。
修整主要包括切割、打磨、修饰等操作，以使产品的表面光滑、尺寸准确，并达到所需的外观效果。
总结起来，HIPS的生产工艺主要包括原料选择、预处理、熔融混合、挤出成形、冷却和修整等步骤。
每个步骤都需要合理控制工艺参数，以确保产品的质量和性能。
同时，在生产过程中，也需要遵循相关的环境保护和安全规范，以保证工艺的可持续性和安全性。
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HIPS合金的制备及工艺摘要综述了聚苯乙烯( PS) 的发展历史，用直接悬浮法进行接枝共聚制备橡胶增韧聚苯乙烯的方法，以及通用塑料、弹性体和工程塑料等共混改性高抗冲聚苯乙烯的方法。
介绍了工业上HIPS的生产工艺，具体写出了生产所需的机械和生产的流程。
同时概述了以高抗冲聚苯乙烯(HIPS)为中心的有关橡胶增韧机理的理论，包括微裂纹理论、多重银纹理论、剪切屈服理论、剪切带和银纹共存理论等。
并且总结了界面性能、粒子尺寸、粒子间距及缠结密度等因素对橡胶/高分子共混体系性能的影响。
关键词：高抗冲聚苯乙烯；制备；增韧机理AbstractIn the view of the development history of polystyrene (PS), the preparation method of high-impact polystyrene (HIPS) and the modification method of HIPS. Introduced the production process of HIPS in industry, and specifically wrote the production of the required machinery and production process. Also summarized the theory about the rubber toughening mechanism with HIPS as the center, including the micro crack theory, multiple crazing theory, shear yielding theory, shear zone and crazing coexistence theory and etc, and summarized the factors including interfacial properties, particle size, particle spacing and density that affect the properties of rubber / polymer blends.Key words: High-impact polystyrene；Preparation；Toughening mechanism一、聚苯乙烯的发展历史及用途苯乙烯系树脂是五大通用型合成树脂之一,一般按产量仅次于PE、PVC和PP 而居第四位。
聚苯乙烯(Polystyrene,缩写为PS), 1925年德国I.G.Farben工业公司开始从事苯乙烯的工业生产开发工作,1930年实现工业化生产。
1958年中国开始筹备生产装置,开创了中国聚苯乙烯树脂的工业生产。
苯乙烯系树脂发展初期,只生产通用聚苯乙烯(general-purpose polystyrene,缩写为GPPS)。
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,形成了以高抗冲聚苯乙烯(high-impact polystyrene,缩写为HIPS)、可发性聚苯乙烯(expandable polystyrene,缩写为EPS)、丙烯腈-苯乙烯共聚物(acrylonitrile -styrene copolymer,缩写为AS)和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(acrylonitrile- butadiene- styrenecopolymer ,缩写为ABS)等为代表的庞大的苯乙烯树脂体系[1]。
1952年Amos等开发出一种新的生产韧性聚苯乙烯的工艺,其基本原理是在聚合过程中搅拌,从而使橡胶成为分散粒子而不是连续相,这样生产的韧性聚苯乙烯就是所谓的高抗冲聚苯乙烯(HIPS)[2]。
HIPS为白色不透明珠状或粒状热塑性树脂,其结构式如下:HIPS除具有GPPS的刚性、加工性能和着色性等优点,橡胶的引入使其冲击强度大幅度上升,但拉伸强度、硬度、光泽等性能指标下降,同时还丧失了透明性。
二、HIPS的工业制备方法2.1 本体悬浮法（接枝共聚）[2]将0.1%的引发剂加入溶解好了的橡胶的聚苯乙烯溶液，在75℃左右本体预聚反应3~4小时，然后取样，涂于玻片上吹干成膜，揭下薄膜浸入丁酮溶液中，看是否相变，如相变后再聚合一段时间使单体转化率达25~30%左右，然后再加入0.15%的引发剂，将预聚物转移到装有悬浮液的釜内，在激烈搅拌下继续聚合，反应温度从80℃逐渐升到90℃，取样视树脂粒子沉入水中后，在升温至100℃反应1~2小时后，冷却出料，进行洗涤，干燥等后处理。
2.1.1 生产工艺(1) 反应器及辅助设备[3]l)橡胶研磨机一把橡胶切成碎片，使其快速溶解。
2)溶解器一溶解苯乙烯中的橡胶。
3)换热器和冷凝器一加热或冷却预聚物，凝缩水蒸汽。
4)泵一水、蒸汽、单体、橡胶溶液、加热油、聚合物质、冷凝液等使用的各种规格的泵。
5)进料槽一储存橡胶溶液。
6)筒形过滤器一聚合前过滤橡胶溶液。
7)固定管路混合器一必要时混合添加剂(链转移剂、交联剂、稳定剂等)8)预聚合反应器一开始橡胶溶液的预聚合。
9)一系列反应器一连续反应用。
10)脱挥发份器一除掉稀释剂和未反应的单体。
11)冷冻系统一冷凝蒸汽。
12)真空系统一蒸发稀释剂和单体。
13)仪表盘一控制全部聚合条件。
14)贮罐一储存回收物质。
15)压力、温度和液面计一记录各点的条件.16)其他设备一辅助工艺过程。
(2) 过程和反应条件制备高抗冲聚苯乙烯的主要过程如下：l)把苯乙烯和乙苯充人溶解器内。
2)把像胶研碎放人溶解器内,把溶解器加热到50℃。
3)制备一批添加剂溶液,制备方法是：在一个小贮罐内,在乙苯中溶解所需要的添加剂。
4)按一定的比例把橡胶溶液和添加剂溶液注人管路混合器内.混合后的溶液进人70℃的换热器内进行预热。
5)在预聚器内充人氮气层。
6)当物料开始进人预聚合器时，搅拌器以50rPm转速旋转,顶聚合器被加热80℃。
7)顶聚合器达到75%液面时自动运行。
8)定期通过观察孔观察预聚合情况。
9)75%液面时,底部泵以与聚合器进料相同的速率开始运转。
压力为10磅/英寸2。
该泵将原料输送到第一反应器，在预聚合器的出口取控制样品，循环泵开始运转。
10)第一反应器进料完毕，底部泵开始向第二反应器供料。
11)第二反应器调整在105℃,14磅/英寸2 ，20rpm。
取样测量转化率。
12)第二反应器充满后，物料进人第三反应器的A区。
然后进入B区。
第三反应器的条件控制在l10℃，15磅/英寸2和10rpm(顶部取样阀直到物料从阀内溢出才关闭，说明反应器已充满)。
13)顶部取样阀出现物料时，第三反应器顶部的泵开始向换热器供料。
14)脱挥发份器的真空和冷却系统处于lmmHg和-5℃的操作条件下，准备接收高粘度物料。
15)从第三反应器到脱挥发份器的传送管线用油加热到250℃，操作压力为60磅/英寸2.物料从脱挥发份器顶部进入，并沿着器壁流向底部，室压为lmmHg，温度是260℃。
16)当脱挥发份器内的液面达到大约24英寸时，底部泵开始向多股冲模供料，股状物料从冲模上流下并进人水冷凝器。
17)其他的操作步骤与结晶聚苯乙烯相同。
18)开车后，聚合运转4个小时(是停留时间的两倍)，然后取样分析，记录操作条件。
再过8小时，重新检查一次这些过程的控制情况。
19)再过16小时后，重新检查过程控制情况.底部泵可能需要调节。
20)如果再现性符合要求，则每12小时重复一次过程控制检验。
该产品为不透明的白色颗粒状，比重为 1.05。
采用这一比较经济的新工艺,在其价格方面的优越性几乎与聚丙烯和ABS(丙烯睛、丁二烯、苯乙烯)具有相同的吸引力。
2.2 机械共混法2.2.1 聚烯烃共混改性HIPS[4]2.2.1.1 LLDPE改性HIPSPE具有优良的柔韧性和冲击性能，将其与HIPS共混，有利于提高HIPS的韧性。
但是，HIPS和PE是两种不相容的高聚物，简单共混得不到理想合金，必须进行增容改性。
表1交联协同作用是提高不相容聚合物性男女的有效方法。
从表1可以看出，DCP与SBS对HIPS/LLDPE共混体系具有较好的协同作用。
当HIPS/SBS为70/30/10，DCP用量为HIPS与LLDPE总量的0.05%，加工温度（后两段）为180℃，螺杆转速为80r/min时，课得到综合性能较好的共混物。
高英，黄宏亮等[5]直接在LLDPE/HIPS 共混体系中加入Lewis 酸，使体系发生Friedel-Crafts烷基化反应；考察了不同AlCl3 含量、反应时间和反应温度对体系增容效果的影响。
通过研究共混物冲击强度和微观照片发现：加入AlCl3后，在LLDPE/HIPS 两相界面处生成接枝共聚物LLDPEg-HIPS，降低界面张力，改善了相容性。
同时，由于增容剂只在两相界面处生成，因此，AlCl3的加入对共混体系中LLDPE 组分的热学性能和结晶性能并没有太大影响。
2.2.1.2 HDPE改性HIPSAsira Chirawithayaboon[6]研究了不同用量SEBS 对不同配比的HIPS/HDPE 共混物性能的影响。
研究发现：当SEBS用量少5%，HDPE 含量高于50%时，共混物拉伸强度会提高；当SEBS用量超过5%，且HDPE 含量超过50%时，共混物的拉伸强度会急剧下降。
研究还发现：当共混物富含HIPS时，在高剪切力作用下，共混物获得较高的相容性；富含HDPE时，在低剪切力作用下，共混物相容性好。
徐建平[7]利用DCP及SEBS对HIPS/HDPE (70/30)体系的协同作用，分别考察了加料方式、DCP、SEBS 含量、加工温度、螺杆转速等对共混物性能的影响。
结果表明：HIPS/HDPE/SEBS 为70/30/10，DCP 用量为HIPS 和HDPE 总量的0.06%，挤出温度( 后部) 为185℃，螺杆转速为80r/min 时，共混物性能较高。
2.2.1.3 PP改性HIPSPP存在尺寸收缩率大、硬度低、不耐老化、低温脆性等缺点，限制了其应用范围。
而HIPS具有较高的模量、硬度及低收缩率。
通过合金化，使HIPS 和PP的应用范围得到拓展，无论从科学研究角度还是经济效益角度，开发HIPS/PP 合金均具有重要意义。
嵌段聚合物在聚合物共混中起着重要的增容作用。
Z.Horak等[8]研究了不同嵌段苯乙烯-丁二烯聚合物对HIPS/PP的增容作用，研究发现：多嵌段聚苯乙烯-丁二烯聚合物比二嵌段的增容效果更好。
刘万军等[9]研究了HIPS/PP在DCP存在下的熔融反应过程，以及共混物的动态力学性能和热性能。
结果表明：HIPS在DCP存在下以PS的降解为主，伴随着聚丁二烯的交联和接枝；HIPS/PP共混物在DCP存在下以PP同HIPS的反应接枝为主，这种原位生成的增容剂改善了HIPS/PP两组分间的相容性。