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ABS塑料性能介绍及三类改性方法

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2019/06/28 14:11
    ABS树脂是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物,作为综合性能非常优越的塑料品种之一,ABS一方面市场应用在不断开拓,另一方面,通过新品种的开发和技术改性及合金研究,它日趋成为第六大工程塑料,特别是通过改性,ABS衍生出更多的新品种。它可与多种树脂配混成合金,种类多、应用广,是主要改性塑料。
 
 ABS物理特性
 
    ABS为浅黄色粒状或珠状不透明树脂,无毒、无味、吸水率低,具有良好的综合物理机械性能,如优良的电性能、耐磨性,尺寸稳定性、耐化学性和表面光泽等,且易于加工成型。缺点是耐候性,耐热性差,且易燃。
 
 ABS塑料力学性能
 
    ABS有优良的力学性能,其冲击强度极好,可以在极低的温度下使用;ABS的耐磨性优良,尺寸稳定性好,又具有耐油性,可用于中等载荷和转速下的轴承。ABS的耐蠕变性比PSF及PC大,但比PA及POM小。ABS的弯曲强度和压缩强度属塑料中较差的。ABS的力学性能受温度的影响较大。
 
 ABS的应用范围
 
    高光泽ABS用于吸尘器,电扇、空调器、电话机等家电制品,靠控制ABS中橡胶粒径R+(较小)来达到,低光泽ABS用于仪表盘、仪表罩、柱状物等汽车内饰件,用填加粗填料方法使表面微观收缩,降低表面光泽。
 
 ABS的种类及特性
 
    防火(阻燃)级ABS
 
    ABS属于易燃材料,按照UL94标准属于HB级别。ABS着火时燃烧速度快,并放出大量毒气和黑烟,不利于实际应用。随着科技进步和生活质量的提高,人们安全意识越来越强,国内外对汽车、建筑、家用电器、办公用品等方面使用的塑料材料提出了严格的防火阻燃要求,制定了相应的技术标准与规范,因此阻燃ABS的研究也就具有了相当重要的意义。
 
    降低ABS树脂燃烧性主要有三个途径:
 
    1、使用阻燃性聚合物与ABS共混,如CPE、PVC;
 
    2、对现有的ABS进行化学改性,如加入三溴苯乙烯作为第四单体制备四组分的ABS;
 
    3、通过通用的方法想ABS中加入阻燃剂,包括无机阻燃剂(如MoO3)和有机阻燃剂(如卤素化合物、磷类阻燃剂)。阻燃型具有高效的阻燃作用,但其他性质可能不好(如老化、成本高)。化学改性ABS需要特定的生产过程,工艺更复杂,第三种方法在成本和性能之间取得了平衡,并且在设计多功能材料方面更具有灵活性。目前,ABS材料的阻燃改性以添加高效含卤阻燃剂为主。
 
 耐热(耐高温)级ABS
 
    耐热ABS树脂的热变形温度一般在90~105℃,具有良好的耐热性、韧性和流动性。可用于汽车门、后轮罩内板、面板等制作,应用于家电领域,如微波炉、电饭煲、电吹风等。ABS耐热性可通过降低橡胶含量、增加SAN分子量和丙烯晴含量而提高,但采用添加耐热单体或耐热助剂开发耐热级ABS的方法更受人们的关注。在ABS树脂中引入α-甲基苯乙烯(MS)、马来酸酐
 
 其途径主要有两种:
 
    1、将MS、MI等作为第三单体与苯乙烯、丙烯晴共聚,增加基体树脂刚性,提高其Tg。MA与AN的共聚物比相同AN含量的SAN耐热性好,其维卡软化温度分别为123℃和103℃。二者的耐化学性和物理性能相似,生产方法也可通用。基于MS的材料颜色比基于苯乙烯的材料黄。实际生产时,MS仅部分替代苯乙烯,得到SMSAN共聚物。替代比例取决于耐热性的要求。
 
    2、把耐热性更好的苯乙烯-马来酸酐共聚物(SMA)或苯乙烯-马来酰亚胺共聚物(SMI)作为共混物组分加入到ABS树脂中。SMA的维卡软化点温度可达150℃。然而,SMA在更高温度是不稳定。会释放二氧化碳,因而必须释放是其保持足够稳定并在260℃一下可加工,否则制件会有放射纹产生。在SMA中加入1%的受阻酚抗氧剂和硫酯协效剂可使其稳定。SMI可应用在需要高于SMA和MS所能所能提供耐热性的场合。苯乙烯与MI共聚的生产工艺与SAN相同。SMA与氨或胺反应而亚酰胺化,也可制备SMI。SMI高温时热稳定性好,不产生放射纹。
 
 抗静电级ABS
 
    SAN的电阻性能应AN极性性质而较PS略有降低,但仍具有足够的绝缘性。ABS的表面静电荷在加工、运输、使用中引发吸附尘土、脱模困难、静电放电等问题。因此,ABS制品需要具有一定导电性,以防止内部放电,甚至可以屏蔽外界对精密电子元件的电磁干扰。添加抗静电剂可防止静电荷产生或消散静电荷,是制备抗静电级ABS的主要方法。
 
 根据添加方式,抗静电剂的种类如下:
 
    (1)外抗静电剂,以水或醇溶液的形式涂覆于ABS制品的表面,最经常使用的是季铵盐。季铵盐可降低制件表面电阻,但在制件使用、清洁等过程中易被除去,因此广泛应用于防止显示器部件积灰等短期用途。
 
    (2)内抗静电剂,在ABS加工时添加,添加量少(0.1%~3%),和ABS一定程度的相容。内抗静电剂分为迁移性抗静电剂和永久性抗静电剂,迁移性抗静电剂为离子型或非离子型表面活性剂,疏水部分与ABS有限相容,亲水部分在ABS内部迁移至表面后可吸附水增加表面导电性。表面的抗静电剂除去后,内部的抗静电剂仍可持续迁移至表面,直至全部耗尽,因而使用的时间较外静电剂长。永久性抗静电剂不发生迁移,包括导电性高的填料(如炭黑、金属涂覆的碳纤维、不锈钢丝)、亲水性高分子材料(如聚氧乙烯共聚物)和导电高分子材料(如聚丙烯晴、聚噻吩)。其中,亲水性高分子材料低,主要应用于办公自动化设备。导电填料不适用于注明颜色、透明度的用途以及电子领域。
 
  抗静电级ABS典型性能
 
    在相同的配方条件下,共混设备和共混工艺及注塑工艺等生产条件对最终产品性能都有很大的影响,如混合温度、停留时间、螺杆转速、挤出产量、注塑温度、模具温度等都会直接影响最终产品的性能。