ABS 苯乙烯樹脂三元聚合物
ABS苯乙烯樹脂三元聚合物
英文名稱:Acrylonitrile Butadiene Styrene
ABS從本世紀(jì)40年代開始商業(yè)化,銷量逐年增長,現(xiàn)已成為**銷量*大的工程熱塑性塑料,僅美國的銷量就於1989年超過了12億磅。在大宗商品塑料與高性能工程熱塑性塑料之間,ABS占據(jù)了獨(dú)特的“過渡”聚合物的位置。
化學(xué)和性質(zhì)
ABS的多能性來自於它的三個(gè)單體結(jié)構(gòu)單元——丙烯睛、丁二烯和苯乙烯。每個(gè)組分都為*終聚合物提供了一套不同的有用的性能。丙烯睛主要提供了耐化學(xué)性和熱穩(wěn)定性;丁二烯提供了初度和衝擊強(qiáng)度;苯乙烯組分則為ABS提供了硬度和可加工性。 有三種生產(chǎn)工藝——乳液法、連續(xù)本體法或懸浮法,任一種工藝方法所製得的ABS原料中的苯乙烯含量均為50%甚至更高。通常至少兩種工藝結(jié)合使用,以使*終產(chǎn)物*佳化。ABS樹脂屬於兩相體係:苯乙烯一丙烯睛共聚物(SAN)為連續(xù)相,丁二烯衍生橡膠為彈性體分散相。 實(shí)際上還有少量苯乙烯和丙烯睛在丁二烯橡膠上發(fā)生共聚合反應(yīng)(接枝),本來不相容的硬SAN和橡膠相容起來。因此,人們可把ABS看作是**個(gè)在商業(yè)上取得成功的聚合物合金之一。
改變?nèi)N單體A、B、S的比例,聚合物的分子量和橡膠相的形態(tài)就能有無限的ABS產(chǎn)品供選擇。例如,橡膠相的顆粒大小可以從小於0.1微米變到幾個(gè)微米。橡膠相內(nèi)平均顆粒大小和顆粒大小分布,對(duì)聚合物性能的整體均衡,包括強(qiáng)度、韌度和外觀有重要影響。大橡膠顆粒增加韌度而降低光滑度。
與分子量相關(guān)的硬相鏈長度對(duì)ABS樹脂的性能也有顯著的影響。一般地,聚合物鏈越長,強(qiáng)度性能(包括衝擊和延性)越高,而流動(dòng)性能越低。
*後,硬SAN相與橡膠相的比率將影響ABS樹脂的流動(dòng)性和抗衝擊性能之間的均衡,例如,橡膠含量的增加將提高ABS材料的衝擊強(qiáng)度和韌度,但通常以流動(dòng)性變差為代價(jià)。 流動(dòng)性能和抗衝擊性能之間的均衡是ABS材料的基本產(chǎn)品特征,這種特征將普通用途的ABS材料彼此區(qū)彆開來。
合金及專用品
如果在聚合過程中加人更多種的單體,或者混入化學(xué)添加劑,或者與另一種塑料共混或形成合金,就可以進(jìn)一步拓寬以ABS為基礎(chǔ)的樹脂的性能範(fàn)圍。
例如,在聚合過程中加入α一甲基苯乙烯或馬來酸酥,就能生產(chǎn)出具有較高熱變形溫度的以ABS為基礎(chǔ)的材料。使用甲基丙烯酸甲酯,能使硬相和橡膠相的折射指數(shù)相匹配,從而使材料具有透明度。
通常,ABS樹脂與添加劑在聚合過 程中作為*後一個(gè)工序進(jìn)行配料,或者作為分彆的工序在擠壓或班伯裡密煉機(jī)等熔體混合設(shè)備中進(jìn)行熔融配料。所用的典型添加劑能改進(jìn)耐紫外線性能和熱穩(wěn)定性、阻燃性和抗靜電性能。具有更高強(qiáng)度和硬度的增強(qiáng)型ABS已經(jīng)商業(yè)化。
ABS的一個(gè)有用的特點(diǎn)就是能與各種不同的聚合物形成一係列合金,這些合金具有超出傳統(tǒng)均衡性能的新的性能範(fàn)圍。
*普通的是ABS-一聚碳酸酯(PC)合金,與基礎(chǔ)ABS三元共聚物相比,它表現(xiàn)出改進(jìn)了的抗衝擊性能(特彆是在低溫下)和高耐熱性能。它們?cè)谄囀袌?chǎng),如儀表麵板和車 輪擋板等方麵有很強(qiáng)的適用性。通過加入助劑,PC/ABS合金還能製成阻燃型材料,並已在商用機(jī)器市場(chǎng)上取得很大成功。阻燃型ABS材料的另一個(gè)商業(yè)化途徑是與PVC組成合金;PVC是具有阻燃性的材料。
ABS與一種結(jié)晶型聚合物組成合金,會(huì)具有更強(qiáng)的化學(xué)穩(wěn)定性。已商品化的有:ABSPBT(聚對(duì)苯二甲酸丁烯酯)合金和ABS尼龍合金,其目標(biāo)市場(chǎng)包括草坪和花園器具、汽車內(nèi)部材料、動(dòng)力工具殼體和化妝品包裝材料。
ABS合金的一個(gè)新係列,可以不需要化學(xué)添加劑或填料(炭或金屬),而顯示的“長久”的靜電消散性能。這種長久抗靜電性能是耐擦拭的,並對(duì)溫度相對(duì)敏感。
這些合金不風(fēng)化並有良好的著色能力,應(yīng)用目標(biāo)主要是材料加工領(lǐng)域。(要得到更多有關(guān)ABS合金的資料,請(qǐng)參見本書第5頁“合金和共混”一章)。
加工
ABS是無定形的熱塑塑料,它在一定溫度範(fàn)圍內(nèi)軟化而不是突然熔化。ABS稍具吸濕性,在熔化加工前應(yīng)予以乾燥。ABS通常以丸片形成出售,顏色為原色、預(yù)著色或混合色,也有以自然粉末形成出售。也可用濃縮色料來滿足*終用戶的**要求。各種ABS材料都易於接受常用的二次加工處理,如機(jī)加工、粘合、緊固、電鍍、塗漆等。
ABS樹脂的一個(gè)基本長處就是加工性能。ABS材料的加工操作條件範(fàn)圍寬廣和具有良好的剪切稀化流動(dòng)特性。很多加工形式都可選用,包括注塑、擠塑、熱成型、結(jié)構(gòu)泡沫和吹塑。
注塑模工藝條件:
乾燥處理:ABS材料具有吸濕性,要求在加工之前進(jìn)行乾燥處理。建議乾燥條件
為80~90C下*少乾燥2小時(shí)。材料溫度應(yīng)保證小於0.1%。
熔化溫度:210~280C;建議溫度:245C。
模具溫度:25…70C。(模具溫度將影響塑件光潔度,溫度較低則導(dǎo)致光潔度較低)。
注射壓力:500~1000bar。
注射速度:中高速度。
用途
ABS基產(chǎn)品的性能範(fàn)圍寬廣,加工寬裕度大,價(jià)格與性能較均衡,這使它的應(yīng)用市場(chǎng)很廣。
運(yùn)輸,這是ABS在美國的*大市場(chǎng),年需用約3億磅樹脂。汽車方麵的應(yīng)用很多,包括車內(nèi)和車外。為了內(nèi)部注塑使用,已開發(fā)出高耐熱、普通用途和光滑性低的材料,用作儀表麵板、控製板和其它汽車內(nèi)部裝演部件。
人們普遍認(rèn)為ABS是製作汽車內(nèi)部組件的優(yōu)選塑料。外部應(yīng)用則包括散熱器格柵、前燈罩和大型卡車的用擠壓一熱成型方法製成的各種飾帶。電鍍級(jí)ABS可用於把手、燈框、鏡座、格柵和裝飾帶。
器具,1989年美國的器具市場(chǎng)消耗2.5億磅ABS樹脂,其中絕大部分消耗在主要的器具上,擠壓一熱成型門和油罐襯裡為首。透明ABS用作冰箱的凍結(jié)箱托架。
器具市場(chǎng)的其它用途有廚房用具、動(dòng)力工具、真空掃除機(jī)、縫紉機(jī)和電動(dòng)頭發(fā)吹風(fēng)機(jī)上用的注塑外殼。ABS受人偏愛是由於它的強(qiáng)度、韌度、光滑度。著色力、加工性能和價(jià)格等之間的良好平衡。
商用機(jī)器。是ABS的一個(gè)大的“附加值”市場(chǎng),這部分在1989年約為7500萬磅樹脂,在曆史上一直保持強(qiáng)勁的增長速度。阻燃級(jí)材料在計(jì)算機(jī)外殼及控製板方麵很適用。
建築。ABS在此領(lǐng)域內(nèi)有廣泛應(yīng)用,特彆是在排水、廢水和排氣(合稱DWV)管,以及注塑管件等方麵。1989年美國的銷量超過1.5億磅。ABS材料能與低價(jià)格的PVC在DWV管材市場(chǎng)上共存,是由於它能提供改進(jìn)了的低溫衝擊性能、較易粘接和低得多的比重。
消費(fèi)品和工業(yè)品市場(chǎng)中有許多部分應(yīng)用ABS。這包括玩具、*療器具、草坪和花園用具、家具、化妝品包裝、船舶、排灌、箱包和淋浴間。非常美觀。良好的加工性能、高光滑度及有利的成本/性能之間的平衡等方麵的要求,決定了ABS對(duì)於這個(gè)廣闊市場(chǎng)部分的適合性。
商業(yè)信息
儘管ABS用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)來說,已有很長的曆史,這類產(chǎn)品及其服務(wù)的大多數(shù)市場(chǎng)和應(yīng)用,還遠(yuǎn)冇有成熟。未來幾年內(nèi),美國對(duì)ABS樹脂的需求預(yù)計(jì)將以每年3~5%的速度增長。
ABS在歐洲的增長率估計(jì)與美國相似,而太平洋地區(qū)相則為每年7~ 10%左右。以ABS為基礎(chǔ)的合金甚至比標(biāo)準(zhǔn)ABS樹脂預(yù)計(jì)有更快的增長。
在1991年中的價(jià)格表上,普通用途ABS注塑級(jí)產(chǎn)品的價(jià)格範(fàn)圍為:中檔的衝擊/原始型樹脂的標(biāo)價(jià)為 1.47美元/磅;極高衝擊強(qiáng)度級(jí)材料的價(jià)格為1.62美元/磅。
一般地,擠塑級(jí)產(chǎn)品的標(biāo)價(jià)要低5%~ 10%。專用阻燃級(jí)和高耐熱級(jí)起價(jià)為回.65美元/磅,這是原始材料批發(fā)價(jià)。
以下是美國的三個(gè)主要的ABS生產(chǎn)商:通用塑料公司(Cycolac牌樹脂),孟山都公司(Lustran),陶氏化學(xué)公司(Magnum牌)。通用塑料公司的(美)國內(nèi)生產(chǎn)能力*大,所占市場(chǎng)份額居先。所有這三個(gè)供應(yīng)商都有美國以外的生產(chǎn)能力。