彈性體及無機粒子增韌ABS樹脂研究進展

黃敬鉥 彭鴻志 袁小林

摘要：介紹了目前國內(nèi)對丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）增韌改性的研究進展，探討了對于不同種類的彈性體和無機粒子對ABS復(fù)合材料增韌效果及綜合性能的影響。

關(guān)鍵詞：ABS復(fù)合材料；彈性體；無極粒子；增韌

引言

ABS是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三種單體的共聚物，具有高沖擊強度，耐化學(xué)腐蝕、耐低溫和耐熱性能好，尺寸穩(wěn)定性高，表面光澤高，電絕緣性能優(yōu)異等綜合物理性能，并且有著優(yōu)良的加工性能。一般ABS樹脂中丙烯腈含量為23%～41%、丁二烯含量為10%～30%、苯乙烯含量為29%～60%，可以根據(jù)制品性能要求來改變?nèi)N成分的比例。其中丙烯腈賦予了ABS樹脂熱穩(wěn)定性和耐化學(xué)藥品性、苯乙烯賦予了ABS樹脂易加工性和剛性、丁二烯賦予了ABS樹脂抗沖擊性和韌性。因此，ABS樹脂可以廣泛的應(yīng)用于電工產(chǎn)品、通訊器材、汽車內(nèi)飾、電子設(shè)備、辦公設(shè)備等領(lǐng)域[1]。由于ABS樹脂優(yōu)異的力學(xué)性能與二次加工性，它成為繼聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚乙烯之后的第五大通用塑料。但是ABS樹脂熱變形溫度差，拉伸強度低等缺陷，制約了其使用范圍。為了改善ABS樹脂性能上的一些缺陷，進一步拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域，對ABS樹脂進行改性來制備綜合性能優(yōu)異的改性ABS復(fù)合材料得到了許多研究學(xué)者的探索。本文通過探討在ABS樹脂中加入不同的增韌劑或無機粒子的方法，研究不同種類的填料對基體增韌效果及力學(xué)性能的影響，尋求最佳的增韌改性方法。

1.彈性體增韌ABS樹脂

彈性體是ABS樹脂增韌改性過程中一種優(yōu)異的增韌材料，其種類、粒徑、橡膠含量、界面相容性、分散性等都會對復(fù)合材料的增韌效果產(chǎn)生影響。根據(jù)不同彈性體的增韌機理，選用合適的彈性體種類和用量，才能得到性能滿足要求的改性聚合物。

楊建軍等[2]采用熔融共混制備出TPU/ABS塑料合金，由于TPU有著類似于橡膠相的彈性與韌性，以及耐磨性，在與ABS共混時，兩相體系相互滲透，在TPU的添加量為5～20%時，所制備的塑料合金在沖擊強度和耐磨性能上有顯著提高，綜合性能表現(xiàn)優(yōu)異。

明建入等[3]通過對比熱塑性聚氨酯 TPU和TPU-g-MAH對廢舊ABS的增韌效果，實驗結(jié)果表明，經(jīng)過馬來酸酐接枝的TPU提高了與廢舊ABS的相界面的結(jié)合力，提高了兩相的相容性，由于TPU-g-MAH和ABS鏈段間相互纏繞，兩相互相擴散貫穿，在共混體系受到應(yīng)力作用時，彈性體可以引發(fā)大量的銀紋來吸收沖擊能量，相比于TPU單獨增韌效果更好。當(dāng)TPU-g-MAH 添加量為20份，引發(fā)劑DCP 添加量為0.5份時，共混物體系的沖擊強度提高了92.4 %，拉伸強度降低了6.6 %，熔融指數(shù)提高了38.1 %。

李鎮(zhèn)等[4]在粉煤灰/ABS復(fù)合材料中添加SBS進行增韌的研究中，發(fā)現(xiàn)當(dāng)SBS的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%時，復(fù)合材料的韌性，熱穩(wěn)定性提高，體系的粘度隨著SBS含量的增加而降低，復(fù)合材料的流動性更佳，但沖擊斷面粗糙。

明建入[5]通過向回收ABS合金中添加具有較高聚丁二烯含量的橡膠增韌劑ABS高膠粉，其與ABS基體具有很好的相容性，能夠在基體中均勻分散，補充了回收ABS中損失的橡膠相，在體系受到?jīng)_擊作用時，可以同時生成剪切帶與銀紋，來吸收沖擊能量，達(dá)到增韌效果。從實驗結(jié)果得出，當(dāng)回收ABS/ABS高膠粉=100/16時，共混物的綜合性能最佳。

2.無機粒子增韌ABS樹脂

衡量聚合物力學(xué)性能的兩大重要因素是韌性和強度，傳統(tǒng)的聚合物基體增韌大多采用的是添加彈性體，雖然彈性體作為橡膠相加入到基體中能有效提高韌性，但是卻降低了聚合物的強度。因此，探索使用非彈性體增韌聚合物成為一種趨勢，利用無機粒子對ABS樹脂進行增韌的同時，還能提高復(fù)合材料的強度，成為一種切實可行的方法。

劉雪等[6]在對電子廢棄物中的ABS樹脂增強增韌的研究中，添加nano-CaCO3 和硅烷偶聯(lián)劑對其進行改性，由于偶聯(lián)劑的作用，減少了nano-CaCO3顆粒的團聚，使得無機顆粒分散更加均勻，當(dāng)偶聯(lián)劑添加量為0.5%，nano-CaCO3 添加量為5%的情況下，拉伸強度提高17.7%，當(dāng)偶聯(lián)劑添加量為0.5%，nano-CaCO3 添加量為3%的情況下，無缺口沖擊強度提高35%。

孫樹林等[7]在制備納米CaCO3/ABS復(fù)合材料的研究中，采用偶聯(lián)劑對納米CaCO3進行表面處理來減小與ABS間的界面缺陷，在制備過程中通過超聲波的作用使無機剛性粒子在ABS基體中均勻分散，實驗結(jié)果表明當(dāng)添加3%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的納米CaCO3時，復(fù)合體系增韌效果最佳，同時提高了體系的熔融流動指數(shù)，改善了納米CaCO3/ABS復(fù)合材料的加工流動性。

毋偉等[8]制備了一種具有殼核結(jié)構(gòu)的復(fù)合微粒對PC/ABS合金進行改性，實驗結(jié)果表明，經(jīng)過甲基丙烯酸甲酯與丙烯酸丁酯兩單體聚合包覆后的納米CaCO3復(fù)合微粒有著無機納米顆粒與彈性體雙重協(xié)同增韌作用，使復(fù)合顆粒表面的分子鏈與塑料基體間進行嵌段增容作用，彌補了彈性體增韌過程中強度降低的缺陷，同時提高合金韌性和強度。

孔雪松[9]采用ABS高膠粉和SiO2顆粒復(fù)合體系對回收ABS樹脂進行改性，研究表明在低的彈性體含量下，能夠輔助無機納米顆粒發(fā)揮最佳的剛性增強作用，保證了回收ABS樹脂增韌增強的平衡。當(dāng)添加5%～8%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的ABS高膠粉與2%～3%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的SiO2顆粒后，實現(xiàn)了回收ABS樹脂的增韌增強。

3 展望

ABS樹脂具有突出的沖擊性能和加工性，在生活中的許多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，通過提高該材料增韌效果，生產(chǎn)出綜合性能優(yōu)異的產(chǎn)品，符合當(dāng)今對材料使用的苛刻要求。本文闡述了不同種類的增韌劑對ABS樹脂的增韌效果，為ABS復(fù)合材料及回收ABS樹脂的研究提供一些可行的方法，其實驗結(jié)果有待驗證，對于探索增韌改性ABS樹脂的新方法，還需要研發(fā)人員進一步深入研究。

參考文獻(xiàn)

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[6]劉雪，王靜榮，徐海萍等.電子廢棄物中ABS的增韌增強改性[J].2017，34（2）：117～122.

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[8]毋偉，查留鋒，曾曉飛等.納米CaCO3復(fù)合微粒增韌增強PC/ABS合金[J].高分子材料科學(xué)與工程，2007，23（6）：220～223.`

[9]孔雪松.彈性體/無機納米粒子復(fù)合體系增強增韌回收ABS樹脂[J].現(xiàn)代塑料加工應(yīng)用，2013，25（4）：9～13.

（作者單位：西華大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院）