ABS塑膠原料樹脂[1](丙烯腈-乙烯-丁二烯共聚物,ABS是Acrylonitrile Butadiene Styrene的首字母縮寫)是一種強度高、韌性好、易于加工成型的熱塑型高分子材料結構。
ABS樹脂是丙烯腈(Acrylonitrile)、1,3-丁二烯(Butadiene)、乙烯(Styrene)三種單體的接枝共聚物。它的分子式可以寫為(C8H8·C4H6·C3H3N)x,但實際上往往是含丁二烯的接枝共聚物與丙烯腈-乙烯共聚物的混合物,其中,丙烯腈占15%~35%,丁二烯占5%~30%,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%。ABS塑料的成型溫度為180-250℃,但是好不要超過240℃,此時樹脂會有分解。
隨著三種成分比例的調整,樹脂的物理性能會有一定的變化:
1,3-丁二烯為ABS樹脂提供低溫延展性和抗沖擊性,但是過多的丁二烯會降低樹脂的硬度、光澤及流動性;
丙烯腈為ABS樹脂提供硬度、耐熱性、耐酸堿鹽等化學腐蝕的性質;
乙烯為ABS樹脂提供硬度、加工的流動性及產(chǎn)品表面的光潔度。
2. 物質性質
丙烯腈、丁二烯和乙烯的三元共聚物,A代表丙烯腈,B代表丁二烯,S代表乙烯。
該產(chǎn)品具有高強度、低重量的特點。不透明的,外觀呈淺象牙色、無毒、無味,兼有韌、硬、剛的特性,燃燒緩慢,火焰呈黃色,有黑煙,燃燒后塑料軟化、燒焦,發(fā)出特殊的肉桂氣味,但無熔融滴落現(xiàn)象。 是常用的一種工程塑料。比重:1.05克/立方厘米、成型收縮率:0.4-0.7%、成型溫度:200-240℃ 、干燥條件:80-90℃/2小時。
[1]ABS樹脂是微黃色固體,有一定的韌性,密度約為1.04~1.06 g/cm3。它抗酸、堿、鹽的腐蝕能力比較強,也可在一定程度上耐受有機溶劑溶解。
ABS樹脂可以在-25℃~60℃的環(huán)境下表現(xiàn)正常,而且有很好的成型性,加工出的產(chǎn)品表面光潔,易于染色和電鍍。因此它可以被用于家電外殼、玩具等日常用品。常見的樂高積木就是ABS制品。
ABS樹脂可與多種樹脂配混成共混物,如PC/ABS、ABS/PVC、PA/ABS、PBT/ABS等,產(chǎn)生新性能和新的應用領域,如:將ABS樹脂和PMMA混合,可制造出透明ABS樹脂。
3. 化學特點
◆綜合性能較好,沖擊強度較高,化學穩(wěn)定性,電性能良好。
◆與372有機玻璃的熔接性良好,制成雙色塑件,且可表面鍍鉻,噴漆處理。
◆有高抗沖、高耐熱、阻燃、增強、透明等級別。
◆流動性比HIPS差一點,比PMMA、PC等好,柔韌性好。
4. 成型特性
1、無定形料,流動性中等,吸濕大,必須充分干燥,表面要求光澤的塑件須長時間預熱干燥80-90度,3小時。
2、宜取高料溫,高模溫,但料溫過高易分解(分解溫度為>270度).對精度較高的塑件,模溫宜取50-60度,對高光澤.耐熱塑件,模溫宜取60-80度。
3、如需解決夾水紋,需提高材料的流動性,采取高料溫、高模溫,或者改變入水位等方法[2]。
4、如成形耐熱級或阻燃級材料,生產(chǎn)3-7天后模具表面會殘存塑料分解物,導致模具表面發(fā)亮,需對模具及時進行清理,同時模具表面需增加排氣位置。
5. 用途
ABS樹脂是目前產(chǎn)量大,應用廣泛的聚合物,它將PS,SAN,BS的各種性能有機地統(tǒng)一起來,兼具韌,硬,剛相均衡的優(yōu)良力學性能。ABS工程塑料具有優(yōu)良的綜合性能,有極好的沖擊強度、尺寸穩(wěn)定性好、電性能、耐磨性、抗化學藥品性、染色性,成型加工和機械加工較好。ABS樹脂耐水、無機鹽、堿和酸類,不溶于大部分醇類和烴類溶劑,而容易溶于醛、酮、酯和某些氯代烴中。
ABS樹脂保持了乙烯的優(yōu)良電性能和易加工成型性,又增加了彈性、強度(丁二烯的特性)、耐熱和耐腐蝕性(丙烯腈的優(yōu)良性能),且表面硬度高、耐化學性好,同時通過改變上述三種組分的比例,可改變ABS的各種性能,故ABS工程塑料具有廣泛用途,主要用于機械、電氣、紡織、汽車和造船等工業(yè)
ABS合金
ABS的性能介于通用塑料與工程塑料之間,其抗沖擊性能良好,基本不具有缺口敏感性,流動性優(yōu)良,價格較便宜,因此應用廣泛。但其耐熱性和耐候性差,力學性能不夠理想,故導致其應用受限。ABS可以通過乳液接枝法、乳液摻混法、乳液本體聚合法和連續(xù)本體聚合法等多種聚合方法獲得。
PC和ABS的合金可以克服兩種原料自身的缺點,發(fā)揚對方的優(yōu)點,將兩者共混后,其一可以提高ABS的耐熱性、沖擊和拉伸強度,其二可以降低聚碳酸酯熔體粘度,改善加工性能,降低了PC缺口敏感性,改善了PC應力開裂狀況,降低了生產(chǎn)成本。特別是由于PC/ABS合金提供了更好的總體成本和優(yōu)良的低溫缺口沖擊強度(見下圖)使得PC/ABS合金得到迅速發(fā)展和應用,其發(fā)展速度超過了PC、ABS本身和PC的其它合金的發(fā)展速度。整體優(yōu)越的耐熱性、強度和加工性是PC/ABS合金得以迅速發(fā)展的原因,因此PC為連續(xù)相的PC/ABS合金具有更加廣闊的應用市場。
PC/ABS合金的微觀結構很復雜,其中兼有PC、SAN和接枝丁二烯橡膠三相。若PC含量較高,PC就成為連續(xù)相包圍著SAN,SAN又包圍接枝橡膠相,而接枝橡膠中又有可能包含SAN相。橡膠粒子在合金中作為應力集中中心而存在,受外力作用時它能誘發(fā)銀紋和剪切帶,而銀紋和剪切帶的產(chǎn)生與發(fā)展需要吸收能量,這兩者產(chǎn)生越多,能量吸收越多,同時,橡膠粒子可抑制銀紋增長并阻止銀紋發(fā)展成為破壞性裂紋,故橡膠相的存在能提高材料的沖擊強度。隨合金中ABS含量增加,橡膠相含量也增加,合金的沖擊強度也會因為前面述及的原因而上升;當ABS含量繼續(xù)增加并超過50%時,共混體系的連續(xù)變成ABS,這一點不利于誘發(fā)剪切帶,故導致沖擊強度的下降。
選擇PET為基體材料,ABS為增強材料,添加第三組分作為相容劑,以雙螺桿擠出共混法或注塑成型法,制備出PET/ABS合金材料,ABS/PET 合金,能更廣泛滿足市場的需求。
PET與ABS是部分相容體系,對于不相容的合金獲得優(yōu)良綜合性能的有效手段是改善界面相容性,已經(jīng)有許多報道提出一些均聚物、嵌段共聚物或接枝聚合物都可以有效地用作高聚物相容劑。
也有研究者用熔融接枝方法制備了ABS-g-MMA反應型相容劑。用帶有活性基團(羧基、酸酐和酯等)的乙烯基單體與ABS反應制備接枝共聚物,共混時活性基團能與PC所帶的酯基發(fā)生化學反應形成化學鍵,達到增容目的。為保證共混合金的品質,實驗中以甲基丙烯酸甲酯(MMA)為接枝單體制備出ABS-g-MMA相容劑,此相容劑應用到PET/ABS合金體系以后能使合金性能顯著提高。
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