ABS塑料配方分析

上一篇 / 下一篇 2012-10-06 11:58:11 / 精华(3)/ 置顶(3)/ 个人分类：精细化工

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禾川化工专业从事塑料成分分析配方分析，成分分析，配方研制，为塑料相关企业提供整套技术解决方案一站式服务。

一、ABS树脂的介绍

丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（Acrylonitrile-butadiene-Styrene copolymers，简称ABS）是一种应用广泛的工程塑料，在汽车保险杠、手机以及电脑外壳等制品上应用广泛。大部分ABS无毒，略透水蒸气但不透水，吸水率低，抗冲击性极好，冲击强度在低温下也不会快速下降，大多数ABS的拉伸性能在35.2~46.2Mpa，特殊品种可达63.3Mpa，屈服伸长率为2~4%，在负荷为14.1Mpa、温度为50℃条件下压缩24h，其尺寸变化在0.2~1.7%之内，半硬质和硬质ABS的弯曲强度约为28.1Mpa和63.3~70Mpa。ABS耐磨性很好，摩擦系数很低，不能作为自润滑材料，但可作为中转速轴承材料。因品种不同其抗蠕变性能不同，但总体而言升温时抗蠕变应力不会迅速下降。ABS电性能稳定，受温度、湿度影响较小；水、无机盐、酸、碱类对其性能影响较小，在醛、酮、酯、盐酸中会溶解或形成乳浊液，不溶于大部分醇和烃，但在烃中会软化或溶胀。

在加工中，ABS的加工性由剪切速率调节，而并非温度。成分中的丁二烯橡胶相提供塑料以强韧性，聚苯乙烯相提供塑料以电气性、成型性和透明性。

二、ABS生产方法介绍

ABS塑料的生产方式细分如图1.1所示。

图1.1 ABS生产方式种类细分

图1所示的各种方法中，掺和法、本体悬浮法和本体乳液法由于各种接枝效果不佳等原因，或是逐渐舍弃不在应用，或是没有应用于大批量生产中。时下应用较多的ABS生产方法有乳液接枝法、乳液接枝掺和法和连续本体法3种。图1.2和图1.3分别表示了这3种方法生产的工艺流程。

2.1 乳液接枝法

乳液接枝法是ABS树脂合成应用最广，发展较早的一种方法。( 1) 通过改变PB 和共聚单体的配比，可制备出具有不同接枝率的ABS 接枝共聚物；共聚物的外接枝程度影响橡胶粒子在基体树脂中的分散，而内接枝程度影响橡胶粒子内部包容结构的尺寸。动态力学性能研究结果表明，随着ABS 接枝共聚物中橡胶含量的增加，橡胶相的( tanD) max先增大后减小，而储能模量与之相反。( 3) 通过抑制ABS 接枝共聚物的内接枝程度, 可提高ABS 树脂的冲击强度和拉伸强度；提高外接枝程度, 可改善ABS 树脂的断裂伸长率。

2.2 乳液接枝-本体SAN 掺混技术

乳液接枝- 本体SAN 掺混技术是生产ABS 树脂较为成熟的技术, 目前在世界ABS 树脂生产中约70% 左右采用该技术。尽管该工艺仍存在着生产周期长、能力低, 耗能大, 胶含量低等不足, 但随着该技术的不断完善和发展, 在一定时期内, 其主流技术的地位不会有太大的变化。

添加剂的使用通过调整各种添加剂( 如乳化剂、电解质等) 的添加量和添加方式可以实现增大胶乳粒径的目的。如日本钟渊化学中, 通过在乳液接枝聚合前添加电解质的方法, 制得粒径较大的聚丁二烯胶乳, 即在聚合转化率达到10%~ 70% 时, 添加了1%~ 5%的电解质。该方法的优点是短时间内可除去未反应单体, 抑制胶乳起泡, 在不降低收率条件下, 制备出具有品质良好的共聚胶乳。

图1.2 乳液接枝法及乳液接枝掺和法生产ABS的工艺流程

2.3 连续本体法ABS的特点简介

在ABS连续本体法生产中，溶解橡胶是关键的一步，橡胶含量直接影响到产品的机械性能，由于丁苯橡胶在苯乙烯中溶解受到溶解度的限制，所以造成了连续本体法ABS的成分组成的可设计性不如传统乳液法ABS的强。一般的连续本体法生产工艺很难生产含胶量高于20%的产品，因此高抗冲本体法ABS少之又少。橡胶粒径及橡胶粒径分布直接影响了ABS树脂冲击强度的大小，橡胶粒径太小，无法起到诱导引发并终止银纹的作用，导致ABS冲击性能下降；橡胶粒径过大，虽可以有效引发并终止银纹，但橡胶粒子数减少，相应地其比表面积下降，与连续相的接触面积减少，从而导致诱导产生的银纹减少，同样会造成冲击强度下降。小粒径橡胶微粒对诱发剪切带有利，大粒径的橡胶微粒则对引发银纹有利。橡胶微粒在ABS树脂中的粒径大小及粒径大小及分布合适，受外力作用时，诱发银纹和剪切带的效果最佳，显示出最优的冲击强度。橡胶含量和橡胶的粒径的控制在连续本体法生产工艺中较为不易，这是对本体法ABS影响最大的缺点之一。

本体法ABS由于其化学纯度高，高橡胶效率和高流动性的特点使得它是制备PC/ABS合金的理想原料，PC/ABS合金的产业化也是提高本体ABS的附加值的一个有效手段。

图1.3 连续本体法生产ABS的工艺流程

从上面两幅工艺流程图对比可以很容易看出，连续本体法工艺流程比2种基于乳液法的生产工艺流程简单很多，并且没有破乳、排放废水这两个环节，更加符合环保和绿色的发展理念；减少乳化剂的加入，使产品纯度更高，后处理更简单易行。综合以上各点来看，连续本体法更加适合于生产发展的主流，并且有更加广阔的发展空间。

三、ABS合金

3.1 PC-ABS合金概述

ABS的性能介于通用塑料与工程塑料之间，其抗冲击性能良好，基本不具有缺口敏感性，流动性优良，价格较便宜，因此应用广泛。但其耐热性和耐候性差，力学性能不够理想，故导致其应用受限。ABS可以通过乳液接枝法、乳液掺混法、乳液本体聚合法和连续本体聚合法等多种聚合方法获得。

PC和ABS的合金可以克服两种原料自身的缺点，发扬对方的优点，将两者共混后，其一可以提高ABS的耐热性、冲击和拉伸强度，其二可以降低聚碳酸酯熔体粘度，改善加工性能，降低了PC缺口敏感性，改善了PC应力开裂状况，降低了生产成本。特别是由于PC/ABS合金提供了更好的总体成本和优良的低温缺口冲击强度（见下图）使得PC/ABS合金得到迅速发展和应用，其发展速度超过了PC、ABS本身和PC的其它合金的发展速度。整体优越的耐热性、强度和加工性是PC/ABS合金得以迅速发展的原因，因此PC为连续相的PC/ABS合金具有更加广阔的应用市场。

PC/ABS合金的微观结构很复杂，其中兼有PC、SAN和接枝丁二烯橡胶三相。若PC含量较高，PC就成为连续相包围着SAN，SAN又包围接枝橡胶相，而接枝橡胶中又有可能包含SAN相。橡胶粒子在合金中作为应力集中中心而存在，受外力作用时它能诱发银纹和剪切带，而银纹和剪切带的产生与发展需要吸收能量，这两者产生越多，能量吸收越多，同时，橡胶粒子可抑制银纹增长并阻止银纹发展成为破坏性裂纹，故橡胶相的存在能提高材料的冲击强度。随合金中ABS含量增加，橡胶相含量也增加，合金的冲击强度也会因为前面述及的原因而上升；当ABS含量继续增加并超过50%时，共混体系的连续变成ABS，这一点不利于诱发剪切带，故导致冲击强度的下降。

3.2PET-ABS合金

选择PET为基体材料，ABS为增强材料，添加第三组分作为相容剂，以双螺杆挤出共混法或注塑成型法，制备出PET/ABS合金材料，ABS/PET 合金，能更广泛满足市场的需求。

PET与ABS是部分相容体系，对于不相容的合金获得优良综合性能的有效手段是改善界面相容性，已经有许多报道提出一些均聚物、嵌段共聚物或接枝聚合物都可以有效地用作高聚物相容剂。目前对PC/ABS合金相容剂及相容技术的研究主要基于MAH接枝物、第三组分（如PMMA等）、反应型相容剂、多元相容剂等，具体介绍如下。

也有研究者用熔融接枝方法制备了ABS-g-MMA反应型相容剂。用带有活性基团（羧基、酸酐和酯等）的乙烯基单体与ABS反应制备接枝共聚物，共混时活性基团能与PC所带的酯基发生化学反应形成化学键，达到增容目的。为保证共混合金的品质，实验中以甲基丙烯酸甲酯（MMA）为接枝单体制备出ABS-g-MMA相容剂，此相容剂应用到PET/ABS合金体系以后能使合金性能显著提高。

四.配方介绍：

配方1：