ABS耐熱性及耐老化性能研究

1、ABS耐熱性及耐老化性能研究目錄一二三四一、ABS簡(jiǎn)介1.1 ABS構(gòu)造ABS構(gòu)造ABSacrylonitrilebutadienestyrene copolymer：丙烯腈，丁二烯和苯乙烯組成的三元共聚物。通常為淺黃色或乳白色的粒料非結(jié)晶性樹(shù)脂。ABS為使用最廣泛的通用塑料之一。剛性和耐藥品性1535%光澤性和加工流動(dòng)性4060%抗沖擊性能530%1.2 ABS的合成1.3 ABS的應(yīng)用1.4 ABS特點(diǎn)二、耐熱性的研究2.1 ABS耐熱性及改善方法ABS為無(wú)定型的聚合物。導(dǎo)致ABS熱變形溫度僅為90左右，大大限制了其應(yīng)用。在使用時(shí)常用其他方法進(jìn)展改性。2.2 化學(xué)改性法提高ABS熱性能化學(xué)

2、法提高ABS耐熱性，一是增加聚合物分子間的作用力，二是降低熔融熵。前者可在分子構(gòu)造中引入相互作用力強(qiáng)的極性基，后者主要是提高分子的剛性, 高分子鏈上引入龐大側(cè)基和熔化前后形態(tài)變化小的 構(gòu)造。一般是采用耐熱性好的單體進(jìn)展共聚。樹(shù)脂的玻璃化溫度李東海, 李勇. 耐熱級(jí) ABS 樹(shù)脂的研制J. 材料開(kāi)發(fā)與應(yīng)用, 2021 (5): 49-51.2.2.1 ABS化學(xué)改性法探討提高極性單體的比例可以提高ABS的耐熱性。橡膠含量過(guò)高時(shí)，ABS樹(shù)脂耐熱性能會(huì)變得很差。不同耐熱劑耐熱效果的比較采用-MS和NPMI進(jìn)展共聚，可以使得ABS的耐熱性得到提高。隨著單體用量增加，耐熱溫度變高。不同混料工藝對(duì)耐熱AB

3、S的耐熱性影響一步共混法的熱變形溫度要比粉粒共混法高,這主要得益于粉料混合擠出時(shí)混合均勻 , 材料塑化良好, 熔體能得到很好的融合。耐熱性單體共聚可以提高ABS的耐熱溫度，目前最常用的改性單體-MS和MAH、PMI。圖1 乳液接枝共混法制備耐熱 ABS流程示意圖2.2.2 采用-MS進(jìn)展共聚將ABS接枝液和-MS-AN乳液以不同比例混合后進(jìn)展凝聚，洗滌，脫水和枯燥，制得不同含膠量的耐熱ABS。-MS-AN共聚物 、ABS接枝物 、 耐熱 ABS和通用級(jí)ABS的Tg產(chǎn)品中-MS的含量占了一半。耐熱ABS的Tg有了較大的提高。說(shuō)明-MS的共聚可以提高ABS耐熱性。郭秀春. 耐熱 ABS 樹(shù)脂的制備

4、及其應(yīng)用J. 現(xiàn)代塑料加工應(yīng)用, 1991, 3(3): 13-13.2.2.3 MAH接枝ABS以二叔丁基過(guò)氧化物DTBP為引發(fā)劑，在反響型雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)展ABS接枝馬來(lái)酸酐。MAH接枝ABS和純ABS的熱變形溫度T0號(hào)樣和2號(hào)樣的DSC曲線(xiàn)純ABS純ABS的熱變形溫度和玻璃化轉(zhuǎn)變溫度均要大于接枝后的物質(zhì)，說(shuō)明了MAH接枝ABS會(huì)降低其熱性能?？赡苁茿BS分子鏈上接枝 了MAH短支鏈以后導(dǎo)致自由體積的增加，分子鏈運(yùn) 動(dòng)相對(duì)容易，因此分子鏈可以在較低的溫度下發(fā)生單元的運(yùn)動(dòng)和變形。 朱兆奇, 劉慧. 馬來(lái)酸酐接枝 ABS 及其性能研究J. 工程塑料應(yīng)用, 1996, 24(1): 4-7.2.

5、2.4 采用NPMI進(jìn)展改性苯乙烯、丙烯腈、N-苯基馬來(lái)酰亞胺為共聚單體，將N-苯基馬來(lái)酰亞胺在苯乙烯和丙烯腈中溶解制成溶液 。采用乳液聚合成聚合物。PMI含量與維卡軟化點(diǎn)關(guān)系曲線(xiàn)PMI含量越高，那么其維卡軟化溫度越高，說(shuō)明了PMI是一種高效的耐熱改性組分 ,在材料中每增加1份 ,可使維卡軟化點(diǎn)提高23。說(shuō)明PMI的共聚可以提高ABS的耐熱溫度。一般來(lái)說(shuō)，化學(xué)改性方法本錢(qián)較低；其缺點(diǎn)是潛力不大，耐熱溫度提高不多，而且實(shí)踐起來(lái)難度較大 。實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用較少。趙新剛, 于振環(huán), 李樹(shù)豐, 等. 耐熱型 ABS 共聚物的研制 J. 化工新型材料, 2004, 32(5): 33-35.2.3 添加無(wú)

6、機(jī)填料的方法進(jìn)展改性用玻纖、無(wú)機(jī)顆粒等填料進(jìn)展增強(qiáng)，其優(yōu)點(diǎn)是在耐熱溫度提高的同時(shí)，彎曲強(qiáng)度和模量大幅提高，其缺點(diǎn)是降低了沖擊性能并造成外表光潔度的下降。2.3.1 采用玻纖進(jìn)展改性玻璃纖維增強(qiáng)ABS復(fù)合材料是以ABS樹(shù)脂為主體，參加適量經(jīng)過(guò)偶聯(lián)劑處理的玻璃纖維并采用雙螺桿擠出機(jī)而制得的一種新型復(fù)合材料。ABS/GF合金性質(zhì)參加玻纖能起到增強(qiáng)作用，但會(huì)很大程度下減小其沖擊強(qiáng)度。耐熱性能提高不大。電鏡顯示兩者兩者的相容性不好，所以由此導(dǎo)致了界面粘合力不夠。田明, 李齊方, 張立群,等. 共混型高耐熱ABS合金的研制J. 高分子材料科學(xué)與工程, 2001, 17(03):157-159.ABS/GF

7、/SMA混合體系性能參加SMA前后電鏡比照?qǐng)D參加極性的SMA后，體系的相容性得到了明顯的改善，沖擊強(qiáng)度有較大的提高，耐熱性根本不變。參加玻纖對(duì)其耐熱性提高不是很大，但可以提高拉伸強(qiáng)度，在實(shí)際共混時(shí)，需要參加相容劑改善性能。2.3.2 采用蒙脫土進(jìn)展改性經(jīng)改性的蒙脫土具有很強(qiáng)的吸附能力，良好的分散性能，可以廣泛應(yīng)用高分子材料行業(yè)作為納米聚合物高分子材料的添加劑，提高抗沖擊、抗疲勞、尺寸穩(wěn)定性及氣體阻隔性能等，從而起到增強(qiáng)聚合物綜合物理性能的作用，同時(shí)改善物料加工性能。在聚合物中的應(yīng)用可以在聚合物時(shí)添加，也可以在熔融時(shí)共混添加。蒙脫土含量與力學(xué)損耗關(guān)系曲線(xiàn)比照參加蒙脫土和未參加的體系，發(fā)現(xiàn)參加蒙脫

8、土后其耐熱性能下降，隨著其含量增加，耐熱性能越來(lái)越差，同時(shí)，其拉伸性能越來(lái)越差，但強(qiáng)度和剛度有一定提升。SEM顯示兩者斷面有明顯相別離。蔡長(zhǎng)庚, 郭寶春, 賈德民. 蒙脫土填充改性 ABS 塑料的性能研究J. 塑料工業(yè), 2004, 32(2): 15-17.2.4.1 采用PVC和ABS進(jìn)展共混改性ABS用量是影響ABS/PVC共混物的主要因素。隨著ABS用量的增加，ABS/PVC共混物的耐熱性得到了較大程度的提高。這是因?yàn)镻VC與AN能夠較好的相容，形成一相。2.4 物理共混法提高ABS熱性能與耐熱性高的樹(shù)脂共混制成塑料合金，共混改性不僅可以賦予這些材料新的性能，而且工藝和設(shè)備都比較簡(jiǎn)單，

9、投資少、見(jiàn)效快 。PVC/ABS 合金維卡耐熱點(diǎn)與 ABS 用量的關(guān)系陳弦, 李雪梅. PVC/ABS 共混合金的熱性能研究J. 塑料工業(yè), 2003, 31(4): 22-24.增塑劑用量對(duì) PVC/ABS 合金維卡軟化點(diǎn)的影響加工助劑 863 用量對(duì) PVC/ABS 合金維卡軟化點(diǎn)的影響增塑劑和加工助劑對(duì)ABS/PVC共混物耐熱性能根本沒(méi)有提高，增塑劑會(huì)降低耐熱性。實(shí)際上，ABS用量的增加，PVC/ABS共混物的沖擊強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率都有所提高，但拉伸強(qiáng)度和硬度卻會(huì)降低。實(shí)踐證明，ABS的含量以不超過(guò)40%為佳。否那么，會(huì)引起共混物的綜合性能下降。2.4.2 采用PC和ABS進(jìn)展共混改性將A

10、BS樹(shù)脂與PC樹(shù)脂共混，所制得的ABS/PC混合金價(jià)格和性能介于PC、ABS樹(shù)脂之間，既具有較高的沖擊強(qiáng)度、撓曲性、剛性和耐熱性，同時(shí)又具有良好的加工性能并改善了耐化學(xué)品性及低溫韌性 ,其中熱變形溫度可比ABS樹(shù)脂提高10-30。PC和ABS有一定相容性，其相容性與ABS構(gòu)造相關(guān)，當(dāng)其構(gòu)造中橡膠組分較多時(shí)，相容性差，反之那么相容性好。在PC和ABS共混時(shí)，通常要參加相容劑進(jìn)展增容。參加PC后，混合物的維卡軟化溫度有了明顯的提高，說(shuō)明PC增加了ABS耐熱性能。PC含量和維卡軟化溫度關(guān)系曲線(xiàn)Zhang X, Chen Y, Zhang Y, et al. Effects of ABSgMAH on

11、 mechanical properties and compatibility of ABS/PC alloyJ. Journal of applied polymer science, 2001, 81(4): 831-836.幾種物質(zhì)的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度SEM圖片a：ABS/PC b： ABS-g-MAH/ABS/PCabABS和PC的相容性不好，參加增容劑之后對(duì)其相容性改善了一些。參加增容劑之后，Tg之差變小，使得兩個(gè)Tg都向中間移動(dòng)，說(shuō)明了相容劑有助于改善耐熱性。參加增容劑，兩者Tg之差減小增加ABS中極性組分對(duì)ABS耐熱性能有小局部提升，但極性組分過(guò)多會(huì)使得力學(xué)性能會(huì)有下降較多，采用一

12、步法成型能更好提高ABS的耐熱性能。采用化學(xué)方法改性ABS耐熱性操作較為復(fù)雜，而且對(duì)ABS耐熱性能提高有限，參加的耐熱單體一般粘度較大，會(huì)增加ABS加工的難度。采用無(wú)機(jī)物質(zhì)共混能較好改善ABS力學(xué)性能，也能降低本錢(qián)，但根本不能提高ABS耐熱性能。與其他聚合物共混法操作簡(jiǎn)便，而且能較高程度上提高ABS耐熱性能。其中PC是最常用的共混物，但由于A(yíng)BS與PC相容性較差，需要參加增容劑來(lái)改善相容性。2.4 小結(jié)三、耐老化性的研究3.1 ABS耐老化性及改善方法ABS分子中丁二烯所產(chǎn)生的雙鍵在紫外線(xiàn)作用下易受氧化降解的緣故。經(jīng)受290-330nm波長(zhǎng)的紫外線(xiàn)照射，氧化作用更甚。實(shí)際使用結(jié)果說(shuō)明。ABS在

13、室外曝露7天，顏色已經(jīng)嚴(yán)重變黃，在室外曝露半年后，其沖擊強(qiáng)度便下降45。耐老化性改善物理共混改善參加助劑改善不同粒徑納米 ZnO對(duì) ABS拉伸強(qiáng)度的影響ZnO作為光屏蔽劑，能較好的改善ABS的耐候性能，粒徑為60nm的ZnO具有最好的提升效果。納米ZnO提高ABS抗老化性能的根本原因在于對(duì)紫外線(xiàn)的吸收。由于ZnO的半導(dǎo)體特性，使得當(dāng)激發(fā)光子能量高于半導(dǎo)體帶隙能時(shí)，半導(dǎo)體就能吸收該光子的能量。3.2.1 光屏蔽劑改善ABS耐候性3.2 參加助劑改善ABS耐候性周長(zhǎng)蘭, 王旭, 胡燕. 無(wú)機(jī)納米粒子對(duì)ABS抗紫外線(xiàn)老化性能的影響J. 工程塑料應(yīng)用, 2005, 33(04):47-49.ZnO與有

14、機(jī)抗氧劑復(fù)合對(duì) ABS拉伸強(qiáng)度的影響亞磷酸酯類(lèi)抗氧劑168與納米ZnO具有較好的協(xié)同效應(yīng)，抗氧劑TNPP與納米ZnO復(fù)合使用的效果不理想，可能是兩者相互發(fā)生化學(xué)反響而使抗老化效力下降所致。ZnO是光穩(wěn)定劑又是一種光活化劑，ZnO與O2經(jīng)光照后產(chǎn)生氧陰離子自由基，這種氧陰離子自由基與水反響形成過(guò)氧化氫自由基和羥基自由基。這兩種自由基都會(huì)進(jìn)一步引發(fā)聚合物的降解反響。因此ZnO作為光穩(wěn)定劑使用時(shí)，與亞磷酸酯等過(guò)氧化物分解劑并用才能降低過(guò)氧化氫自由基和羥基自由基的數(shù)量, 發(fā)揮優(yōu)良的協(xié)同作用。這是抗氧劑168與ZnO協(xié)同使用效果較好的原因。3.2.2 光屏蔽劑與抗氧劑復(fù)配改善ABS耐候性抗氧劑光穩(wěn)定劑光

15、屏蔽劑耐候ABS試驗(yàn)配方楊華軍, 桑杰, 嚴(yán)星桓. 耐候 ABS 材料研究J. 環(huán)境技術(shù), 2021 (3): 28-31.3.2.3 多種混合助劑復(fù)配改善ABS耐候性耐候ABS自然氣候老化實(shí)驗(yàn)結(jié)果(缺口沖擊保持率)耐候ABS UV-B老化實(shí)驗(yàn)結(jié)果（沖擊保持率%）抗氧劑能較好提高ABS耐候性能。光穩(wěn)定劑可以提高ABS耐候性，復(fù)配的光穩(wěn)定劑較單組份能更好提高ABS耐候性。光屏蔽劑對(duì)ABS力學(xué)性能保持的作用不明顯。紫外光下，可以產(chǎn)生一樣的老化效果。在到達(dá)一樣老化效果時(shí)，紫外光照射所需時(shí)間大大較少。耐候ABS色差變化耐候ABS UV-B老化實(shí)驗(yàn)結(jié)果(色差變化)抗氧劑、光穩(wěn)定劑以及光屏蔽劑都能較好提高

16、ABS抗色變能力。復(fù)配的光穩(wěn)定劑較單組份能更好提高ABS抗色變能力。TiO2較ZnO能更好提高ABS抗色變能力。紫外光下，可以產(chǎn)生一樣的變色效果。在到達(dá)一樣變色效果時(shí)，紫外光照射所需時(shí)間大大較少?？寡鮿?、光穩(wěn)定劑以及光屏蔽劑都能較好提高ABS耐候性。復(fù)配的光穩(wěn)定劑具有協(xié)同作用。老化過(guò)程中，光屏蔽劑對(duì)ABS力學(xué)性能改善效果不明顯，但對(duì)顏色變化能較好改善。多種不同的助劑使用能較好提高ABS耐候性。紫外線(xiàn)老化可以模擬自然狀態(tài)下老化，但時(shí)間會(huì)縮短很多。對(duì)材料測(cè)試有重要作用。K A 板的耐候試驗(yàn)KA 復(fù)合材料的耐磨性聚偏氟乙烯 (PVDF)最大特點(diǎn)是具有很好的阻隔性能，這使得其在許多方面具有很大的應(yīng)用前

17、景。PVDF還具有優(yōu)異的耐候性，而且耐藥品性、耐磨耗性和耐污染性。鄔志良. 聚偏氟乙烯ABS復(fù)合材料J. 有機(jī)氟工業(yè), 1991, (01):23-24.光照3000h后，KA板的伸長(zhǎng)率幾乎沒(méi)有變化，而純的ABS板的伸長(zhǎng)率那么急劇降低?？梢哉J(rèn)為光照 6000h后 KA板的色澤、光澤沒(méi)有很大變化，說(shuō)明PVDF能很好改善ABS的耐候性能。同時(shí)材料的耐磨能力和耐污能力都有很大改善。3.2 物理共混改善ABS耐候性3.2.1 與PVDF共混改善ABS耐候性聚氯乙烯的突出優(yōu)點(diǎn)是難燃、耐磨性好、抗化學(xué)腐蝕等。缺點(diǎn)是熱穩(wěn)定性和抗沖擊性差。PVC與ABS共混得到的PVC/ABS塑料合金那么能兼有PVC及ABS

18、各自的優(yōu)點(diǎn)，具有較好的耐候性和綜合物理性能和阻燃性以及較理想的性?xún)r(jià)比。3.2.2 與PVC共混改善ABS耐候性PVC較廉價(jià)，可以作為混料參加ABS中提高ABS阻燃性能，而且PVC與ABS相容性較好，少量混合時(shí)不需參加增容劑。但是PVC對(duì)ABS耐候性提高不明顯，共混時(shí)還是需要參加其他助劑來(lái)對(duì)ABS耐候性進(jìn)展提高。不同樣品耐候性測(cè)試?yán)鞆?qiáng)度不同樣品耐候性測(cè)試沖擊強(qiáng)度3.3 小結(jié)添加助劑能夠較好的提高ABS的耐候性能，但單一助劑能發(fā)揮的作用有效，多種不同助劑的協(xié)同作用可以更有效提高ABS耐候性。無(wú)機(jī)的光屏蔽劑ZnO，TiO2一般比較廉價(jià)，對(duì)ABS耐候性有較好改善，參加組分之后還可以增強(qiáng)ABS力學(xué)性能，但由于存在相容性問(wèn)題，生產(chǎn)時(shí)應(yīng)適當(dāng)添加。PVDF能較好提高ABS耐候性，而且還可以提高ABS耐污性和耐磨性等，但PVDF一般較貴，難以大規(guī)模使用。其他聚合物共混對(duì)ABS耐候性改善較小，一般還需要參加其他助劑進(jìn)展耐候性改善。四、總結(jié)ABS是一種綜合性能較好的工程塑料，但由于不結(jié)晶和存在雙鍵，使得ABS耐熱性能和耐候性能較差。參