ABS改性研究进展

1、abs改性研究进展摘要：丙烯席-丁二烯-苯乙烯(abs)是一种三元共聚物。由于它的特殊结构，赋予了材料优异 的物理性能和加工性能。本文主要综述了 abs的各种改性方法，并对未来abs的改性研究趋 势以及改性abs树脂的研究趋势做了简要分析。关键字：丙烯ffi-j -烯-苯乙烯三兀共聚物；改性；综述research progress of modified absabstract: acrylonitrile - butadiene - styrene (abs) is a terpolymer. due to its special structure, gives the material

2、excellent physical properties and processability. this paper reviews the various modification methods abs, and the future research trends and application of modified abs abs resin modified to do a brief analysis.keywords: acrylonitrile - butadiene styrene terpolymer; modification; summary前言：丙烯腊-丁二烯-

3、苯乙烯(abs)是20世纪40年代发展起來的通用热塑性工程塑料。它 的颗粒料是一种微黄色固体，有一定的韧性，密度约为104106 g/cm3o耐腐蚀能力比 较强，能在酸、碱、盐的环境中使用，也可在一定程度上溶于有机溶剂。并且具有表面硬度 高、坚韧、耐低温冲击性好、耐蠕变性好、尺寸稳定性好、成型收缩率小等优异性能。1.abs的构成及特点abs是由丙烯睛、丁二烯和苯乙烯三种化学单体合成。但实际上往往是含丁二烯的接枝 共聚物与丙烯月青苯乙烯共聚物的混合物。其屮，丙烯月青占15%35%, 丁二烯占5%30%, 苯乙烯占40%60%,乳液法abs最常见的比例是a : b : s=22 : 17 ： 61

4、,而本体法abs中 丁二烯的比例往往较低，约为13%o组成abs的三种单体具冇不同特性：丙烯膳有高强度、热稳定性及化学稳定性；丁二 烯具有坚韧性、抗冲击特性；苯乙烯貝有易加工、高光洁度及高强度。三者的结合赋予了 abs 优异的物理、化学、力学性能。从形态上看，abs是非结晶性材料。三种单体的聚合产生了具冇两相的三元共聚物，一 个是苯乙烯丙烯月青的连续相，另一个是聚丁二烯橡胶分散相，也就是“海岛型”两相结构。abs 的特性主要取决丁三种单体的比例以及两相中的分子结构。这就可以在产品设计上具有很大 的灵活性，并且由此产生了市场上百种不同品质的abs材料。abs中的不饱和键，使其易 于被改性，如接枝

5、改性、交联改性，为了降低成木，填充改性也很广泛；同吋双键的存在又 决定了 abs具有不稳定性。abs具有以下特点：(1) 1作压力高：在常温20 °c情况下工作压力为1.0 mpao(2) 抗冲击性好：在遭受突然袭击时仅产生韧性变形。(3) 制品化学性能稳定、无毒、无味，完全符合制一药、食品等行业的卫生安全要求。(4) 流体阻力小。(5) 使用温度范围大：其使用的温度范围为-20-70 °co(6) 使用寿命长：产品在室内一般可用50年z久，如埋在地下或水中寿命会更长，但无 明显腐蚀。(7) 安装简便密封性好：产品安装采用承插式连接溶剂粘接密封，施工简便、固化速度快、 粘合

6、强度高，避免了一般管道存在的跑、冒、滴、漏的现象。(8) 重量轻，节省投资：abs的质量是钢铁的1/7,因而减轻了结构重量，减轻了工人劳 动强度，并降低了原材料的消耗，可大大节省工程投资。正是基于上述特点，abs被广泛的 用于家电外壳、玩具、日常用品与汽车的行业中。2.abs树脂的改性方法2.1 abs的接枝改性abs树脂的综合性能较好，常与其他聚合物混制铸成合金。在与极性聚合物(如尼龙、 pc)共混的过程屮，abs与极性聚合物之间的相容性是合金获得优良综合性能的关键，较多 是用熔融法接枝单一单体或双单体。周海骏等采用溶液法进行了 abs接枝马来酸酹(mah)、苯乙烯(st)双单体的研究。以过

7、 氧化二异丙苯(dcp)为引发剂，abs接枝mah率随着mah用量的增加而增大，但mah 的用量到一定量后，英值趋丁一定值。同时也探讨了 st用量以及反应温度等因素对接枝率和 接枝效率的影响。发现st用量为14份时，maii的接枝率和接枝效率最大；温度的升高， 冇利于接枝率的捉高，但温度太高，使英颜色变深，原因是高温使abs发生部分降解或交 联。另一种研究以二氯乙烷为溶剂，在过氧化苯甲酰(bpo)催化下，将十一碳烯酸、汕酸和 丁烯酸接枝到abs上。其接枝率随单体浓度増加而壇加。壇加反应时间和温度，接枝程度 也会提高。单体链条长度对接枝冇很人影响。具接枝程度随着链条长度减小而降低，这主要 rtr

8、 丁空间受阻和单体笼效应。2.2 abs的交联改性abs是一种综合性能优界的通用工程塑料。对abs进行耐热改性，突破其耐热性界限 可用于汽车耐热件和电气电了等领域。添加耐热改性剂，与abs交联是提高其耐热性能的 可行方法。张同心等以n苯基马来酰亚胺(npmi)基础制备的共聚物对abs的耐热改性效果 极好，可以提高树脂的热变形温度和热降解温度，使材料易于成型加工。综合多种表征结果, 提出耐热abs合金在加工过程中发生了热引起的交联行为，并对交联的机理进行了解释。 加工过程abs屮的橡胶组分与st-mah-npmi共聚物(smn)发生了热氧交联反应，该反 应随加工温度的增加而较早地发生，并影响材料

9、的热性能和刚性。2.3abs的填充改性填充改性已成为塑料改性的一个大的方面。主要填充料有无机填料，如碳酸钙、硅灰石、 滑石粉、高岭土、水镁石、天然沸石等；有机填料，如木粉、淀粉、稻壳粉、植物纤维等； 纳米填料，如蒙脱土、玻璃纤维、碳纤维、煤灰纤维。在塑料中填充了上述填料，有的可以 达到降低成本的目的，更可以使被填充的塑料功能化。毋伟等用甲基内烯酸甲酯和内烯酸丁酯双单体聚合包覆的纳米碳酸鈣形成了核壳结构增 韧复合微粒。在双螺杆挤出机中采用二次挤出法制备出pc/abs/纳米碳酸钙复合材料。研究 纳米碳酸钙复合微粒对pc/abs合金力学性能的影响，结果表明：添加适量的纳米碳酸钙复 合微粒，pc/ab

10、s合金的缺口冲击强度和拉伸强度都得到提高。原因是纳米碳酸钙复合微粒 具有无机纳米颗粒和弹性体双重协同增韧的作用，并且其表面的聚合物分子链与基体树脂起 到嵌段增容作用。卢其勇等将包覆型纳米粉体和消光剂母粒分别与pc、abs共混用高温熔融共混法制备 哑光pc/abs合金，研究了各组分对合金力学性能、光泽度和成木的影响。结杲表明：消光 剂母粒有较好的消光效果，但性能下降较快，成本高;包覆型纳米粉体对合金消光效果稍差， 但对性能起到一定保护和增强作用，冲击强度和弯曲弹性模量较高，成木低。若耍求光泽度 大于30%,可采用消光剂母粒或包履型纳米粉体，得到冲击强度较好和成木基木相当的哑光 pc/abs合金；

11、若要求光泽度小于30%,则可采用包覆型纳米粉体制得高性能、高刚性、低 成本、高性价比的哑光poabs合金，已成功用于某汽车集团的汽车内饰件。24提高abs的耐候性abs树脂中的丁二烯所含的双键在空气屮的氧、紫外光的作用下，极易发生老化及变色 现象，导致材料力学性能也大幅度下降，甚至完全丧失。这就极大地限制了 abs树脂在室 外制品中的使用。目前解决这一问题的方法有三种：%1 通过减少abs中聚二烯的含量來提高abs的耐候性，但这同时又会引起abs的 抗冲击性能下降，组分中的abs也会i大i紫外线的作用而变色。%1 用其他饱和橡胶取代丁二烯橡胶。%1 开发abs专用光稳定剂。20世纪60年代以来

12、，国外用饱和橡胶取代丁二烯与苯乙烯和内烯膳接枝共聚取得成功。 所得产品的耐候性能大幅提高，其代表产品有acs(丙烯膳、氯化聚乙烯、苯乙烯的三元聚 合物)、aes(丙烯月青、epdm橡胶、苯乙烯的三元共聚物)等。这些树脂是将内烯月青、苯乙 烯分别接枝到丙烯酸酯橡胶(acm)、三元乙内橡胶(epdm)和氯化聚乙烯(cpe)±形成的， 从而使接枝共聚物的耐老化性能得到了显著改善。刘英俊等在普通abs分了链上引入甲基 丙烯酸甲酯(mma)的方法研制了耐候abs新产品ams。国家复合改性聚合物材料工程技术研究屮心联合四川大学材料科淫系用纳米级金红右型 tio2>受阻胺光稳定剂(hals)

13、和abs熔融共混，纳米tio?在abs基体中分散良好，改性 后的复合材料具有较好的抗老化性能，纳米tio2与hals复合改性abs对其耐候性的提 高具有明显的协同作用。raquel santos等用两种类型的光稳定剂苯三“坐甲酚和chimassorb 119 fl来提高abs耐 紫外光能力。通过模拟老化的结果，正如所预料的那样，abs的耐候性明显被提高了，且力 学性能没有明显降低，满足了长期在户外使用的要求。2.5阻燃型absabs极限氧指数(loi)仅18.320(<21)属于易燃材料，容易造成火灾事故，这已成为abs 树脂进一步推广应用和发展的一大障碍。可以说提高abs的阻燃性迫在眉

14、睫。王光开等采用苯并噁嗪树脂(boz)与磷酸三苯酯(tpp)复配制备了无卤阻燃丙烯膳丁二 烯苯乙烯共聚物。发现了苯并噁嗪树脂作为一种低成本，高残炭率的成炭剂，与磷酸三苯酯 复配对abs具有良好的协同阻燃效应，当两者质量比为2/3,总用量为30份时，可以制得 loi为33.7并具有较好力学性能的高光泽无卤阻燃abs,并指出苯并噁嗪树脂应用于abs 无卤阻燃具有很好的应用前景。韩健用十浪二苯乙烷对abs在活化能、燃烧性能、火灾性能指数、烟及毒气的释放等 参数的分析，可知十澳二苯乙烷对abs具有较好的阻燃效果，但是存在发烟量大的缺点。 环保型低烟低卤低毒的复合阻燃剂是将两种或两种以上阻燃剂复配实用，

15、使各成分性能互补, 相互增强彼此的作用效果，即产生协同效应，可以达到降低阻燃剂用量，降低阻燃材料成 本，提高材料阻燃性能、加工性能及物理机械性能等冃的，是阻燃剂发展的必然趋势。发现 了阻燃体系中引入a1(oh)3以后，不仅提高了体系的阻燃效杲，同时有效抑制了体系燃烧时 产生的大量烟雾。原因是由于a1(oh)3含有33.6%的键合水，受热后会有大量水蒸汽产生， 从而达到降温的作用。每克要吸收1.97 kj的热量，并且在火源与可燃材料之间形成了一道隔 离层。另外a1(oh)3有较大的表面积，能吸附烟核和颗粒，有效地起到了抑烟作用。2.6abs共混改性技术由于abs树脂含有侧苯基、氧基和不饱和双键，

16、它与许多聚合物都有比较好的相容性， 这为abs的共混改性创造了冇利条件。通过共混，可捉高abs的冲击强度、耐热性、耐化 学腐蚀性，赋予阻燃性和抗静电性，或降低成本。2.6.1abs与pvc的共混从abs与pvc的相容性来看。abs中存在两相结构，苯乙烯/丙烯腊共聚物(sm)作 为连续相，即树脂相；聚丁二烯作为分散相，即橡胶相。pvc与sm的树脂相相容性较好， 而与橡胶相不相容，abs/pvc共混物属“半相容吟本系。因而在该体系中，pvc与abs的界 面状况是影响最佳相容性的重要因索。pvc与abs界面状况又受到san中丙烯腊含量的影 响。据报道，sm中的an含量在12%26% (质量比)时可与

17、pvc达到良好混合，超过这 一范围，则混合效果不理想。一般认为abs/pvc体系具有“海岛"结构，pvc与sm-起构 成连续相，而共混过程中abs中的橡胶粒子作为分散相，其粒径基本没冇变化。当材料受到 外力冲击吋，橡胶粒子成为应力集中点，使材料诱发银纹，同吋橡胶粒子又可歧化，终止银 纹或诱发新的银纹，从而提高了材料的抗冲性能。2.6.2abs与聚碳酸酯(pc)共混pc与abs树脂的溶解度参数z差(a5)为0.84(j/cim) 1/2, pc与pb的as约为 7.45(j/cm3)l/2o可以推测，pc与san树脂的相容性比较好，而与橡胶相的相容性比较差。 研究也表明，abs/pc共

18、混体系中各原料组分的玻璃化转变温度(tg)都有一定程度的下降，且 两者冇相互靠近的趋势,故选择适当的abs进行共混，共混物口j能只冇一个tg。因此,abs/pc 共混物犬体上是两相体系，一个是相容的pc/san相，另一个为橡胶相。两相之间的粘合力 较强，共混体系具有比较好的工艺相容性。通过性能测试发现，abs的收缩率为0.5%,而 pc的收缩率为0.7%,两者非常接近，因此共混物在加工过程中不会由于热胀冷缩不均而增 加内应力。所以，共混物可能有效地吸取abs与pc的优点，表现出良好的冲击强度、挠曲 性、刚性、耐热性和较宽的加工温度范围，尤其能明显改善abs的耐化学品性和低温韧性。 出于综合性能

19、优越，abs/pc共混物适于制作汽车、卫生及船用设备的零部件，屯器连接件, 防护用品和泵的叶轮等。3.abs改性的研究趋势随着电子、电器、汽车及轻工产品的要求日益提高，对abs的性能的要求也愈高，abs 的改性的研究趋势，主要是制备高性能、多功能的abs树脂和能满足不同要求的各种专用料, 从而适应市场需求，提高产品的附加值。参考文献：1 陆书來，罗丽宏，孟庆丰.abs树脂现状分析及其发展対策j.弹性体，2003, 13(6)： 66702 刘英俊，何顺伦.abs树脂的改性及功能化研究与开发c./m料助剂生产与应用技术信息交流会论文 集，2005： 244-2493 赵伟，王丽.abs接枝马来酸聊的研究j.塑料科技，2006, 34(5)： 40-42周海骏，王久芳，姜丽萍.abs接枝马来酸酎、苯乙烯双单体的研究j.化工新型材料，2001, 29(2)： 29-32 zhou z h,huang h,zhu n c. grafting of long -chainunsaturated carboxylicacids ontoacrylonitrile-butadiene-styrene terpolymer j journal ofapplied po