ASA树脂及其合金的性能与应用.doc

ASA树脂及其合金的性能与应用ASA树脂也称AAS树脂，最早是由德国BASF公司在1962年实现工业化生产，随后日本的旭化成也实现了工业化生产。目前ASA是美国GE公司的一种主要产品，其Geloy共挤原料于2002年推向PVC彩色共挤型材市场。国内对ASA的研究较晚，先后有浙江大学、北京化工大学、兰州石化公司化工研究院进行了研究，但都没有实现工业化生产。而在2001年，上海锦湖日丽塑料有限公司在韩国锦湖石化的支持下，先后生产出性能优异的ASA树脂及PC/ASA、PA/ASA、PMMA/ASA、PVC/ASA等合金产品，广泛应用于汽车、建材、电子电气等行业中。1ASA树脂的结构与性能ASA树脂是丙烯酸酯类橡胶体与丙烯腈、苯乙烯的接枝共聚物，与ABS相比，由于引入不含双键的丙烯酸酯橡胶取代丁二烯橡胶，因而耐候性有了本质的改善，比ABS高出10倍左右；而其他力学性能、加工性能、电绝缘性、耐化学腐蚀性与ABS相似。1.1ASA树脂的织态结构1ASA树脂是由橡胶相和树脂相组成的两相结构，橡胶相以颗粒状分散在连续的树脂相中，形成“海岛”结构，在两相的界面上有一层SAN接枝物，具体结构如图1所示1。ASA树脂的性能与两相结构密切相关，连续相SAN树脂起到保护整体材料的模量、强度和玻璃化温度的作用；而分散相橡胶却能帮助分散和吸收冲击能量，提高韧性。因此，ASA树脂在较大幅度提高SAN韧性的同时，其模量和拉伸强度下降不多，耐热性变化不大。1.2ASA树脂的冲击性能橡胶增强SAN树脂提高冲击强度的机理是由于树脂发生微观塑性变形，在SAN树脂与橡胶的界面形成应力集中的场所，产生“银纹”而吸收冲击能量。同时由于橡胶因熵变形而发热，从而使橡胶附近树脂相的Tg下降，对“银纹”生成有促进作用。表1列出了各种典型橡胶的Tg范围值1，图2则比较了各种橡胶增韧树脂的冲击性能。可以看出，树脂中橡胶相的Tg越低，其冲击强度越高，用于ASA树脂中的丙烯酸酯类橡胶是Tg较高的一种，但改性丙烯酸酯类橡胶Tg则较低，其冲击强度也较高。1.3ASA树脂的耐热性一般ASA树脂的热变形温度只有85左右，为了拓宽其应用范围，尤其是在汽车行业中的应用，就必须提高其耐热性。目前提高ASA耐热性能的主要方法有：(1)加入-甲基苯乙烯等第三单体进行共聚；(2)与PC及PPE等高耐热型聚合物进行共混；(3)加入NPMI等耐热改性剂进行改性；(3)加入玻纤等无机材料。1.4ASA树脂的耐候性ASA树脂无双键结构，大大改善了其耐候性，克服了ABS树脂长期露置室外其机械强度显著下降，受日光的分解而使颜色变黄等缺点2。由于ASA树脂中不含碳碳双键，主链上氢的离解能为376kJ/mol，换算为波长在300nm以下；ABS树脂中的橡胶相含有碳碳双键，其双键临位上氢的离解能为163kJ/mol，换算为波长在700nm以下。可见只有波长在300nm以下的光波才能对ASA树脂起老化作用，而太阳能的能量基本都分布在290nm以上，因而ASA树脂具有卓越的耐候性。1.5ASA树脂的其他性能ASA树脂除具有优异的机械性能、良好的热稳定性和显著的耐候性外，与ABS相比，ASA树脂具有更好的耐化学品性和抗环境应力开裂性能。广泛用于户外装饰材料、汽车、电子电气、日用品和户外体育器材等领域。2ASA树脂的应用2.1在建材中的应用近年来，PVC塑料门窗因其具有质轻、耐腐蚀、强度高、保温、密封隔音、节能环保、易加工以及成本低等特性，在国内得到了广泛的普及和应用。由于PVC分子结构中存在较不稳定的-Cl，因此纯PVC加工的材料耐候性差，在户外容易受太阳光中紫外光线破坏而引起发黄发红等变色现象3。金红石型TiO2具有优异的光折射效果，通过添加一定比例的金红石型TiO2，可以起到折射屏蔽紫外线效果，从而确保材料不变色，在房屋建筑中大都采用单一的白色塑钢门窗，在色彩上不免有些单调。同样多彩的琉璃瓦也日渐成为大众喜爱的对象。锦湖日丽开发了多彩色、高耐候、适用于挤出的ASAXC190产品(其性能见表2)，通过与PVC共挤型材，既提高了PVC的耐候性能，又满足了人们在颜色上的个性追求。2.2在汽车和摩托车上的应用ASA具有卓越的耐候性，即使经长时间的日晒雨淋，也不会出现灰色情况，而且具有优异的耐化学品性和耐环境应力开裂性，能承受热水处理和清洁剂清洗。锦湖日丽开发的耐热级ASAXC230，其性能见表2，主要应用于汽车的后反射镜、散热器护栅、门立柱装饰板、窗框、车顶通风口栅栏、流线型罩壳及灯壳等外部件。由于其良好的耐候性能和表面光泽度，染好色的ASAXC230可以直接替代喷漆的ABS，减少了工序、更环保、更经济，而且不用担心漆层脱落的情况。2.3在电子电气工程上的应用卫星天线露天放置，强风和不断变化的气候会对天线外部零件造成严重的侵蚀，不合适的材料将会锈蚀变脆，而锦湖日丽开发的高抗冲型ASAXC220(其性能见表2)具有很好的韧性和耐候性，可应用于移动式天线、电视天线零件、电缆连接盒、卫星电子装置的保护机壳等。同时由于其优良的耐化学品性，ASAXC220还可以用于洗衣机面板、冰箱把手、缝纫机等家庭耐用设备上。2.4在户外设备和体育器材上的应用ASA所特有的耐候性、耐老化、抗黄变性、耐汽油性及不用上漆的高光牢度，在园艺灌溉设备和汽油动力剪草机外壳上得到很大的应用。ASA所具有的色彩稳定性和鲜艳性，很高的机械强度，能抵受日常的撞击和侧面冲击，特殊的丙烯酸酯橡胶配方赋予了ASA良好的耐化学性，特别对清洁剂和汽油的抵御，因具有优异的耐气候性使得ASA在恶劣的环境中能保持良好的长期使用性。所以在一些体育器械和休闲用品方面得到了广泛的应用。3ASA的合金材料及其应用与ABS类似，ASA也可与多种热塑性材料共混，得到性能优异的合金材料，目前，锦湖日丽已经成功开发了PC/ASA和PA/ASA等合金材料。3.1PC/ASA合金PC/ASA通过PC与ASA共混可以改善PC的应力开裂性能、加工性，显著提高PC的耐化学品性和耐候性，同时，随着PC含量的提高，合金材料的冲击强度和热变形温度提高。PC/ASA除具有PC/ABS的优良性能外，还具有优异的耐候性和耐化学品性，两者之间的价格差异较小，但其用途远远超过PC/ABS，前景非常可观。锦湖日丽开发了高抗冲的HSC7045和高耐热的HSC7079两种PC/ASA合金材料(其性能见表3)，特别适合于汽车仪表板、柱式罩、散热器格栅等需要高耐候、高耐热的场合。3.2PA/ASA合金PA/ASA与PA/ABS一样，具有极高的冲击强度、很好的热稳定性、有较PA优异的尺寸稳定性；用ASA代替了ABS，PA/ASA具有比PA/ABS更好的耐候性和耐化学品性；由于PA的自润滑性，PA/ASA的耐磨性优于PC/ASA；PA结晶材料和ASA无定型材料共混具有很好的消声减震性能；此外，PA/ASA还具有特殊的表面柔和沉稳的亚光效果，特别适用于汽车内饰件中。但是PA与ASA的相容性较差，锦湖日丽选用特殊的相容剂，改善了两者之间的相容性问题，从而获得了性能优越的PA/ASA合金材料(其材料性能见表3)。3.3PMMA/ASA合金PMMA/ASA结合了两者的优点，具有极其优越的耐候性能，大量用于建材材料中。3.4PVC/ASA合金ASA与PVC的溶解度参数十分接近，ASA溶解度参数为9.69.8，与PVC的溶解度参数9.59.7非常接近，理论上二者相容性很好，可以混合形成塑料合金，以改善PVC材料力学性能。两者具有很好的相容性，ASA具有极强的耐紫外线能力，颜色稳定、耐候性优，ASA树脂常作为PVC的耐候改性剂。PVC/ASA合金具有很好的耐候性能、很高的表面硬度和优异的力学性能，在建筑材料中也得到了很多的应用。此外，PBT/ASA、PMMA/ASA/PC等合金材料也具有互补的良好性能。4结论由于ASA树脂特殊的结构和组成，ASA比ABS具有更好的耐候性能和耐化学品性，在建材、汽车、户外器材等领域都具有广泛的应用。与ASA树脂相关合金材料的研究和开发，使A