聚苯乙烯（Polystyrene, PS）是由苯乙烯单体经聚合反应制得的高分子化合物，是一种广泛使用的热塑性树脂，全球每年生产规模达数百万吨，是产量仅次于PE、PVC和PP的通用树脂。
聚苯乙烯（polystyrene，PS）于20世纪30年代由德国法本公司（I.G.Farben AG）首先实现工业化生产，美国1937年也开始商业生产。聚苯乙烯树脂主链为饱和碳—碳链，每个结构单元有一个较大的侧基苯环，结构单元以头—尾方式键接。从立体构型来看，通用级聚苯乙烯基本上是无规立构的线形高聚物。由于聚合反应中的氧、单体等杂质的存在，在聚苯乙烯分子中也存在一定程度的不饱和性或很低的支化度以及醌基结构。采用特殊催化剂进行定向聚合可得到等规结构的PS。
图片
结构
PS的结构式如下：-[CH2-CH-C6H5]n-
PS一般为头尾结构，主链是饱和碳链，侧基交替连接着苯环，分子结构不对称，大分子链运动困难。由于苯环的存在，PS具有较高的玻璃化转变温度（80～82℃）。侧苯基的存在使PS的化学活性较大，苯环所能进行的特征反应如氯化、硝化、磺化等PS都可以进行。此外，侧苯基可以使主链上α-氢原子活化，在空气中易氧化生成过氧化物，并引起降解，因此制品长期在户外使用易变黄、变脆。PS的侧苯基在空间的排列为无规结构，导致PS为无定形聚合物，具有很高的透明性。因PS主链为饱和的烃，具有良好的电绝缘性，吸湿性小，可用于潮湿环境中。
性能
聚苯乙烯无色透明、质轻、性脆，为玻璃状的非结晶性塑料，无毒、无臭、易燃烧，燃烧时发浓烟并带有松节油气味，吹熄可拉长丝。密度为1.04～1.07g/cm3，分子量一般为20万～30万。
聚苯乙烯常温下质硬且脆，无延伸性，拉伸至屈服点附近即断裂。拉伸强度和弯曲强度在通用热塑性塑料中最高，拉伸强度可达60MPa；但抗冲强度很小，难以用作工程塑料。耐磨性差，耐蠕变性一般。硬度较大，弹性模量相当高，约3.5×103MPa，质地坚硬。
聚苯乙烯耐热性能不好，Tg约100℃，热变形温度仅为70～90℃，长期使用温度为60～80℃，至300℃以上发生解聚，这也是通用级聚苯乙烯的突出缺点之一。聚合时若在苯乙烯单体中掺混一些α-甲基苯乙烯，则有利于提高聚苯乙烯的耐热性。聚苯乙烯的耐低温性也不好，脆化温度为-30℃。热导率低且不随温度高低而变化，因此是良好的绝热材料；聚苯乙烯泡沫塑料热导率更小，是优良的绝热、保温、冷冻包装材料。易燃烧，离开火源后继续燃烧，火焰呈橙黄色并有浓烟，燃烧时起泡、软化，并发出特殊的苯乙烯单体的味道。
透明性好是聚苯乙烯的最大特点。由于密度和折射率均一，可见光区内没有特殊的吸收，具有很强的透明性，透光率可达88%～92%；同PC和PMMA一样属最优秀的透明塑料品种，称为三大透明塑料。折射率为1.59～1.60，因而其制品表面十分光泽；但因苯环的存在，其双折射较大，不能用于高档光学仪器。
聚苯乙烯吸水性很低（约为0.02%），稍大于聚乙烯，但对制品的强度和尺寸稳定性影响不大，制品能在潮湿环境下保持其强度和尺寸稳定性。介电性能良好，体积电阻和表面电阻高，功率因数接近于0，耐电弧性仅次于三聚氰胺甲醛树脂、聚四氟乙烯和某些有机硅树脂，是良好的高频绝缘材料。
聚苯乙烯属非极性聚合物，常温下能溶于芳香烃类、酯类、氯化烃类、甲乙酮等溶剂，不溶于脂肪烃类、低级醇，也不溶于乙醚、丙酮、苯酚、植物油、水及各种盐溶液。聚苯乙烯还能耐碱，耐稀硫酸、磷酸、硼酸、质量分数10%～36%的盐酸、25%以下的醋酸、10%～90%的甲酸以及其他有机酸，但不耐氧化性酸（如浓硝酸），也不耐氧化剂。易着色，可以和任何颜料混合。耐油性很差。
聚苯乙烯是最耐辐射的聚合物之一，但耐紫外光性差。若能尽量降低树脂中的残留单体，或加入适量的脂肪族、芳香族的胺、氨基酸之类的化合物，可获得较好的稳定效果。
分类
PS分为：普通聚苯乙烯（GPPS）、发泡聚苯乙烯（EPS）、高抗冲聚苯乙烯（HIPS）及间规聚苯乙烯（sPS）。
生产
聚苯乙烯的单体苯乙烯，工业上几乎都是以苯和乙烯为原料，通过液相烷基化反应而得到乙苯，然后将乙苯催化脱氢制得苯乙烯。苯乙烯的活性大，转变成自由基时的活化能较低，易于聚合。苯乙烯的聚合方法很多，工业上主要采用本体聚合工艺和悬浮聚合工艺。本体聚合工艺通常是先将苯乙烯在预聚釜中于一定温度下预聚到20%～35%的转化率后，再送入塔式反应器，进一步升温聚合至转化率为95%左右。聚合物连续由反应器底部排出，经挤出、切粒成粒状树脂。因聚合体系中不含添加剂，故不需对聚合工艺过程增设后处理和污水净化装置。制得的聚苯乙烯透明度高，电性能良好。但本体聚合反应热不易扩散，反应温度较难控制，其聚合物分子量分布较宽，单体含量较大。悬浮聚合中，由苯乙烯、引发剂、水、分散剂等组成聚合体系；苯乙烯悬浮于水相中，在机械搅拌的作用下，单体分散成均匀的小液滴，体系成为浆状物，聚合反应发生在小液滴中。反应生成的聚合物经洗涤、干燥后，即得珠状聚苯乙烯。悬浮聚合可以避免本体聚合中的一些问题，树脂分子量分布较均匀，聚合反应较完全，单体残留少。但聚合体系中存在分散剂等杂质，影响树脂纯度。
应用
由于聚苯乙烯黏度小、流动性好，加工温度宽，成型温度远低于分解温度，很容易成型加工。常用的热塑性塑料成型加工方法，如注射成型、挤出成型、吹塑、发泡以及二次加工等方法，均可用于聚苯乙烯的成型加工。易染色，尺寸稳定，表面易印刷、上色和金属化处理，可添加各种助剂。
聚苯乙烯的应用市场非常广泛，包括包装和一次性产品、电子电器和器具、家具和建筑材料、消费性产品、医用产品等。包装是聚苯乙烯树脂最大的消费市场，世界30%以上的聚苯乙烯用于包装市场，美国和西欧在包装市场中的消费比例高达50%左右。由于白色污染问题，聚苯乙烯在食品包装业的应用在20世纪80年代末受到较大打击；但是到了90年代中期以后随着EPS（可发性聚苯乙烯）回收技术和设备的发展，聚苯乙烯包装材料市场开始好转。聚苯乙烯在大型电器市场中主要用于电冰箱的生产，注塑成型制品如分隔箱、门把手装饰、冷凝液盘及门斗等采用高光泽、高抗冲强度树脂牌号生产。而在建筑市场中，聚苯乙烯主要用于屋顶绝缘板和防腐、保温产品。聚苯乙烯泡沫保温产品的传统市场是冷库和其他冷藏建筑；近20年来，聚苯乙烯挤出泡沫板和EPS模塑板在普通建筑市场中的应用取得了很大的进展。
共聚物
从20世纪50年代开始，国外就积极地对聚苯乙烯进行了各方面的改性研究，改性的重点在于提高其抗冲击性、耐候性、耐热性、耐应力开裂等性能。其中主要产品有HIPS、ABS、MBS、AAS、ACS、AS、EPSAN等。
目前，PS的共聚物系列品种有：丙烯腈/苯乙烯（AS），丙烯腈/丁二烯/苯乙烯（ABS）、丙烯腈/丙烯酸酯（AAS）、甲基丙酸甲酯/丁二烯/苯乙烯（MBS）等。每个品种中又有许多品级。
发展史
最早在1836年德国药剂师E. Simon从天然树脂中得到了一种挥发性的油，这种油受热或长时间放置可以固化，这就是PS，但当时认为是氧化物。20世纪30年代，为备战需要，德国加快了工业生产苯乙烯和苯乙烯聚合物的开发工作，1933年法本公司开发了连续本体聚合生产PS的工业生产技术。美国于1938年开发了苯乙烯釜式本体聚合工业生产技术。在50年代初DOW化学公司推出高抗冲聚苯乙烯商品（HIPS），1953年美国研发了ABS树脂，并于1958年建厂投产。