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ABS改性的研究進(jìn)展

來(lái)源：塑膠五金網(wǎng)發(fā)布時(shí)間：2015-01-20 13:58:49點(diǎn)擊率：

　　ABS 具有以下特點(diǎn)：

　　(1)工作壓力高：在常溫20 ℃情況下工作壓力為1.0 MPa。

　　(2)抗沖擊性好：在遭受突然襲擊時(shí)僅產(chǎn)生韌性變形。

　　(3)制品化學(xué)性能穩(wěn)定、無(wú)毒、無(wú)味，完全符合制藥、食品等行業(yè)的衛(wèi)生安全要求。

　　(4)流體阻力小。

　　(5)使用溫度范圍大：其使用的溫度范圍為-20~70 ℃。

　　(6)使用壽命長(zhǎng)：產(chǎn)品在室內(nèi)一般可用50 年之久，如埋在地下或水中壽命會(huì)更長(zhǎng)，且無(wú)明顯腐蝕。

　　(7)安裝簡(jiǎn)便密封性好：產(chǎn)品安裝采用承插式連接溶劑粘接密封，施工簡(jiǎn)便、固化速度快、粘合強(qiáng)度高，避免了一般管道存在的跑、冒、滴、漏的現(xiàn)象。

　　(8)重量輕，節(jié)省投資：ABS 的質(zhì)量是鋼鐵的1/7，因而減輕了結(jié)構(gòu)重量，減輕了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，并降低了原材料的消耗，可大大節(jié)省工程投資。正是基于上述特點(diǎn)，ABS 被廣泛的用于家電外殼、玩具、日常用品與汽車的行業(yè)中。

　　1 ·ABS 構(gòu)成特點(diǎn)

　　ABS 是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三種化學(xué)單體合成。但實(shí)際上往往是含丁二烯的接枝共聚物與丙烯腈-苯乙烯共聚物的混合物，其中，丙烯腈占15%~35%， 丁二烯占5%~30%， 苯乙烯占40%~60%，乳液法ABS 常見的比例是A∶B∶S=22∶17∶61，而本體法ABS 中B 的比例往往較低，約為13%。

　　組成ABS 的3 種單體具有不同特性： 丙烯腈有高強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性及化學(xué)穩(wěn)定性;丁二烯具有堅(jiān)韌性、抗沖擊特性;苯乙烯具有易加工、高光潔度及高強(qiáng)度。三者的結(jié)合賦予了ABS 優(yōu)異的物理、化學(xué)、力學(xué)性能[1]。

　　從形態(tài)上看，ABS 是非結(jié)晶性材料。3 種單體的聚合產(chǎn)生了具有兩相的三元共聚物， 一個(gè)是苯乙烯-丙烯腈的連續(xù)相，另一個(gè)是聚丁二烯橡膠分散相，也就是“海島型”兩相結(jié)構(gòu)。ABS 的特性主要取決于3 種單體的比例以及兩相中的分子結(jié)構(gòu)。這就可以在產(chǎn)品設(shè)計(jì)上具有很大的靈活性， 并且由此產(chǎn)生了市場(chǎng)上百種不同品質(zhì)的ABS 材料。ABS 中的不飽和鍵， 使其易于被改性， 如接枝改性、交聯(lián)改性，為了降低成本，填充改性也很廣泛;同時(shí)雙鍵的存在又決定了ABS 具有不穩(wěn)定性，有關(guān)文獻(xiàn)[2]也對(duì)ABS 的耐候性和阻燃做了初步介紹。

　　2 ·ABS 的改性方法

　　2.1 ABS 的接枝改性

　　ABS 樹脂的綜合性能較好， 常與其他聚合物混制鑄成合金。在與極性聚合物(如尼龍、PC)共混的過(guò)程中，ABS 與極性聚合物之間的相容性是合金獲得優(yōu)良綜合性能的關(guān)鍵， 較多是用熔融法接枝單一單體或雙單體[3]。

　　周海駿等[4]采用溶液法進(jìn)行了ABS 接枝馬來(lái)酸酐(MAH)、苯乙烯(St)雙單體的研究。以過(guò)氧化二異丙苯(DCP) 為引發(fā)劑，ABS 接枝MAH 率隨著MAH 用量的增加而增大， 但MAH 的用量到一定量后，其值趨于一定值。同時(shí)也探討了St 用量以及反應(yīng)溫度等因素對(duì)接枝率和接枝效率的影響。發(fā)現(xiàn)St 用量為14 份時(shí)，MAH 的接枝率和接枝效率 大;溫度的升高，有利于接枝率的提高，但溫度太高，使其顏色變深，原因是高溫使ABS 發(fā)生部分降解或交聯(lián)。

　　Zhou 等[5]以二氯乙烷為溶劑，在過(guò)氧化苯甲酰(BPO)催化下，將十一碳烯酸、油酸和丁烯酸接枝到ABS 上。其接枝率隨單體濃度增加而增加。增加反應(yīng)時(shí)間和溫度,接枝程度也會(huì)提高。單體鏈條長(zhǎng)度對(duì)接枝有很大影響。其接枝程度隨著鏈條長(zhǎng)度減小而降低，這主要由于空間受阻和單體籠效應(yīng)。

　　2.2 ABS 的交聯(lián)改性

　　ABS 是一種綜合性能優(yōu)異的通用工程塑料。對(duì)ABS 進(jìn)行耐熱改性， 突破其耐熱性界限可用于汽車耐熱件和電氣電子等領(lǐng)域。添加耐熱改性劑，與ABS 交聯(lián)是提高其耐熱性能的可行方法[6-7]。張同心等[8]以N-苯基馬來(lái)酰亞胺(NPMI)基礎(chǔ)制備的共聚物對(duì)ABS 的耐熱改性效果極好， 可以提高樹脂的熱變形溫度和熱降解溫度， 使材料易于成型加工。綜合多種表征結(jié)果，提出耐熱ABS 合金在加工過(guò)程中發(fā)生了熱引起的交聯(lián)行為， 并對(duì)交聯(lián)的機(jī)理進(jìn)行了解釋。加工過(guò)程中ABS 中的橡膠組分與St-MAH-NPMI 共聚物(SMN)發(fā)生了熱氧交聯(lián)反應(yīng)， 該反應(yīng)隨加工溫度的增加而較早地發(fā)生，并影響材料的熱性能和剛性。

　　2.3 ABS 的填充改性

　　填充改性已成為塑料改性的一個(gè)大的方面。主要填充料有無(wú)機(jī)填料，如碳酸鈣、硅灰石、滑石粉、高嶺土、水鎂石、天然沸石等;有機(jī)填料，如木粉、淀粉、稻殼粉、植物纖維等;納米填料，如蒙脫土、玻璃纖維、碳纖維、煤灰纖維。在塑料中填充了上述填料，有的可以達(dá)到降低成本的目的，更可以使被填充的塑料功能化[9-11]。

　　毋偉等[12]用甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯雙單體聚合包覆的納米碳酸鈣形成了核殼結(jié)構(gòu)增韌復(fù)合微粒。在雙螺桿擠出機(jī)中采用二次擠出法制備出PC/ABS/納米碳酸鈣復(fù)合材料。研究納米碳酸鈣復(fù)合微粒對(duì)PC/ABS 合金力學(xué)性能的影響，結(jié)果表明： 添加適量的納米碳酸鈣復(fù)合微粒，PC/ABS合金的缺口沖擊強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度都得到提高。原因是納米碳酸鈣復(fù)合微粒具有無(wú)機(jī)納米顆粒和彈性體雙重協(xié)同增韌的作用。并且其表面的聚合物分子鏈與基體樹脂起到嵌段增容作用。

　　盧其勇等[13]將包覆型納米粉體和消光劑母粒分別與PC、ABS 共混用高溫熔融共混法制備啞光PC/ABS 合金， 研究了各組分對(duì)合金力學(xué)性能、光澤度和成本的影響。結(jié)果表明：消光劑母粒有較好的消光效果，但性能下降較快，成本高;包覆型納米粉體對(duì)合金消光效果稍差， 但對(duì)性能起到一定保護(hù)和增強(qiáng)作用，沖擊強(qiáng)度和彎曲彈性模量較高，成本低。若要求光澤度大于30%，可采用消光劑母?；虬男图{米粉體。得到?jīng)_擊強(qiáng)度較好和成本基本相當(dāng)?shù)膯」釶C/ABS 合金;若要求光澤度小于30%，則可采用包覆型納米粉體制得高性能、高剛性、低成本、高性價(jià)比的啞光PC/ABS 合金，已成功用于某汽車集團(tuán)的汽車內(nèi)飾件。

　　2.4 提高ABS 的耐候性

　　ABS 樹脂中的丁二烯所含的雙鍵在空氣中的氧、紫外光的作用下，極易發(fā)生老化及變色現(xiàn)象，導(dǎo)致材料力學(xué)性能也大幅度下降，甚至完全喪失。這就極大地限制了ABS 樹脂在室外制品中的使用。目前解決這一問(wèn)題的方法有3 種：①通過(guò)減少ABS 中聚丁二烯的含量來(lái)提高ABS 的耐候性。但這同時(shí)又會(huì)引起ABS 的抗沖擊性能下降。組分中的ABS 也會(huì)因紫外線的作用而變色. ②用其他飽和橡膠取代丁二烯橡膠。③開發(fā)ABS 專用光穩(wěn)定劑[14]。

　　20 世紀(jì)60 年代以來(lái)，國(guó)外用飽和橡膠取代丁二烯與苯乙烯和丙烯腈接枝共聚取得成功。所得產(chǎn)品的耐候性能大幅提高，其代表產(chǎn)品有ACS(丙烯腈、氯化聚乙烯、苯乙烯的三元聚合物)、AES(丙烯腈、EPDM 橡膠、苯乙烯的三元共聚物)等。這些樹脂是將丙烯腈、苯乙烯分別接枝到丙烯酸酯橡膠(ACM)、三元乙丙橡膠(EPDM) 和氯化聚乙烯(CPE)上形成的，從而使接枝共聚物的耐老化性能得到了顯著改善。劉英俊等[2]在普通ABS 分子鏈上引入甲基丙烯酸甲酯(MMA) 的方法研制了耐候ABS 新產(chǎn)品—AMS。

　　國(guó)家復(fù)合改性聚合物材料工程技術(shù)研究中心聯(lián)合四川大學(xué)材料科學(xué)系[15-16]用納米級(jí)金紅石型TiO2、受阻胺光穩(wěn)定劑(HALS)和ABS 熔融共混，納米TiO2在ABS 基體中分散良好，改性后的復(fù)合材料具有較好的抗老化性能， 納米TiO2與HALS 復(fù)合改性ABS 對(duì)其耐候性的提高具有明顯的協(xié)同作用。

　　Raquel Santos[17]等用2 種類型的光穩(wěn)定劑苯三唑甲酚和Chimassorb 119 FL 來(lái)提高ABS 耐紫外光能力。通過(guò)模擬老化的結(jié)果，正如所預(yù)料的那樣，ABS 的耐候性明顯被提高了，且力學(xué)性能沒(méi)有明顯降低，滿足了長(zhǎng)期在戶外使用的要求。

　　2.5 阻燃型ABS

　　ABS 極限氧指數(shù)(LOI)僅18.3~20(<21)屬于易燃材料，容易造成火災(zāi)事故，這已成為ABS 樹脂進(jìn)一步推廣應(yīng)用和發(fā)展的一大障礙?？梢哉f(shuō)提高ABS 的阻燃性迫在眉睫[18-19]。

　　王光開等[20]采用苯并噁嗪樹脂(BOZ)與磷酸三苯酯(TPP)復(fù)配制備了無(wú)鹵阻燃丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物。發(fā)現(xiàn)了苯并噁嗪樹脂作為一種低成本，高殘?zhí)柯实某商縿c磷酸三苯酯復(fù)配對(duì)ABS具有良好的協(xié)同阻燃效應(yīng)

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