[科普中國(guó)]-間同立構(gòu)聚苯乙烯

間同立構(gòu)聚苯乙烯，是用一種高度定向的催化體系—茂金屬催化劑聚合得到的結(jié)晶型聚苯乙烯，其主鏈結(jié)構(gòu)為苯基相間有規(guī)則地排列在分子鏈兩側(cè)，故又稱間規(guī)聚苯乙烯。

簡(jiǎn)介間同立構(gòu)聚苯乙烯，又稱間規(guī)聚苯乙烯，是隨著茂金屬催化劑的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用實(shí)現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)的。雖然間規(guī)聚苯乙烯的問(wèn)世比通用聚苯乙烯晚了半個(gè)多世紀(jì)，但間規(guī)聚苯乙烯不僅繼承了通用聚苯乙烯的密度低、電性能優(yōu)良、水解穩(wěn)定性好、價(jià)廉等優(yōu)良特性；而且間規(guī)聚苯乙烯屬半結(jié)晶聚合物，結(jié)晶使其具有了優(yōu)良的力學(xué)性能以及耐熱性、耐溶劑性和尺寸穩(wěn)定性，而其結(jié)晶速率又比等規(guī)聚苯乙烯快得多，使得模塑加工得以進(jìn)行，因此，間規(guī)聚苯乙烯作為一種新型工程塑料正在得到普遍應(yīng)用。1

制備已商業(yè)化的間規(guī)聚苯乙烯是以過(guò)渡金屬配合物（如茂鈦配合物CpTiCl3）為催化劑。以甲基鋁氧烷（MAO）或硼烷、硼酸鹽為助催化劑，使苯乙烯單體進(jìn)行定向配位聚合得到的苯乙烯均聚物。

研究表明，利用此類催化體系聚合各種苯環(huán)上帶取代基的苯乙烯可以得到相應(yīng)的間規(guī)聚苯乙烯，它們都具有高的結(jié)晶度和高熔點(diǎn)。苯乙烯和烷基苯乙烯的間規(guī)共聚物也已制成，這預(yù)示著苯乙烯類間規(guī)聚合物在工業(yè)應(yīng)用中的價(jià)值將會(huì)更大。1

結(jié)構(gòu)與性能間規(guī)聚苯乙烯結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系間規(guī)聚苯乙烯分子的結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成及其連接方式與通用聚苯乙烯相同，從而使通用聚苯乙烯所具有的較好的化學(xué)惰性、優(yōu)良的電絕緣性、耐濕性等得以保留。

與通用聚苯乙烯不同，間規(guī)聚苯乙烯是采用具有間規(guī)立構(gòu)選擇性的特殊催化體系經(jīng)配位聚合得到的，分子鏈構(gòu)型呈間規(guī)立構(gòu)，結(jié)構(gòu)單元中的側(cè)基（苯環(huán)）交替排列在大分子鏈兩側(cè)。由于間規(guī)聚苯乙烯立構(gòu)規(guī)整性很高（間同結(jié)構(gòu)>99%），具有較強(qiáng)的結(jié)晶能力，因而間規(guī)聚苯乙烯為可結(jié)晶聚合物，結(jié)晶熔點(diǎn)高達(dá)270℃左右。

高度結(jié)晶的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)賦予了間規(guī)聚苯乙烯良好的耐熱性、耐蝕性，使其性能可與尼龍、聚酯、聚苯硫醚等熱塑性工程塑料相媲美，從而使其成為性價(jià)比較高的工程塑料。

間規(guī)聚苯乙烯的性能除了具有傳統(tǒng)聚苯乙烯的基本特性，間規(guī)聚苯乙烯還具有耐熱性和耐化學(xué)性。此外，其原料價(jià)廉易得，因而具有價(jià)格優(yōu)勢(shì)。盡管間規(guī)聚苯乙烯與通用聚苯乙烯一樣具有脆性，不適宜單獨(dú)用作結(jié)構(gòu)材料，但可通過(guò)增強(qiáng)、增韌改性完善其機(jī)械性能，所以間規(guī)聚苯乙烯不失為一種綜合性能良好的工程塑料。

（1）熱性能：結(jié)晶使間規(guī)聚苯乙烯的耐熱性比通用聚苯乙烯好的多，熔點(diǎn)為255~275℃，維卡軟化點(diǎn)高達(dá)254℃，因此間規(guī)聚苯乙烯可在200℃以上長(zhǎng)期使用。除此之外，它的低溫特性、導(dǎo)熱性等熱性能指標(biāo)均與通用聚苯乙烯相似。

（2）化學(xué)性能：間規(guī)聚苯乙烯在寬廣的使用溫度范圍內(nèi)均具有優(yōu)異的化學(xué)腐蝕性和耐溶劑性。與通用聚苯乙烯相比，常溫耐蝕性相同，高溫耐蝕性大大提高。室溫下沒(méi)有可溶解間規(guī)聚苯乙烯的溶劑，即使對(duì)通用聚苯乙烯溶解能力較強(qiáng)的溶劑也只能使其溶脹。只有少數(shù)溶劑在接近它的沸點(diǎn)時(shí)可以溶解。

（3）電性能：間規(guī)聚苯乙烯不僅繼承了通用聚苯乙烯在很寬的頻率范圍內(nèi)具有高絕緣性、介電性及耐電弧性的優(yōu)良電性能，而且擴(kuò)展到很寬廣的使用范圍。

（4）力學(xué)性能：純的間規(guī)聚苯乙烯與通用聚苯乙烯的力學(xué)性能接近，強(qiáng)度指標(biāo)略高、韌性指標(biāo)略低，所以間規(guī)聚苯乙烯也是一種脆性材料，甚至比通用聚苯乙烯還脆，不適宜單獨(dú)用作結(jié)構(gòu)材料。因此，實(shí)際作為工程塑料使用的間規(guī)聚苯乙烯多為玻纖增強(qiáng)或橡膠增韌的改性品種。

間規(guī)聚苯乙烯與通用聚苯乙烯及聚酯、尼龍等熱塑性工程塑料的物理機(jī)械性能比較如表所示。1

加工及應(yīng)用間規(guī)聚苯乙烯屬于比較容易成形的工程塑料。在成形溫度范圍內(nèi)純間規(guī)聚苯乙烯的熔體黏度及流變行為與通用聚苯乙烯基本相同，即使是用30%玻纖填充的間規(guī)聚苯乙烯也不亞于薄壁流動(dòng)性良好的液晶高聚物（LCP），所以特別適合于注塑工藝。

間規(guī)聚苯乙烯屬半結(jié)晶聚合物（結(jié)晶較完全時(shí)結(jié)晶度可達(dá)50%~60%），玻璃化溫度為100℃，大約在150℃開(kāi)始結(jié)晶，270℃左右結(jié)晶熔化，所以，間規(guī)聚苯乙烯的成形溫度范圍通?？刂圃?80~310℃，模溫控制在160℃左右。

間規(guī)聚苯乙烯可以采用注塑、擠出、熱成形、中空吹塑等多種成形工藝進(jìn)行加工成形。擠出產(chǎn)品主要為各種型材及二次加工坯料，注塑、吸塑及中空制品主要是用于電氣、儀表、汽車等領(lǐng)域的工業(yè)產(chǎn)品零部件。1

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

陳紅 - 副教授 - 西南大學(xué)