AMS-23對(duì)ABS樹脂性能的影響研究*

張 柳，宋博輝，龐建勛，陸書來，李 偉，單崇杰

(1.中國石油吉林石化公司 研究院，吉林 吉林 132021；2.中國石油吉林石化公司 合成樹脂廠，吉林 吉林 132021；3.中國石油吉林石化公司 化肥廠，吉林 吉林 132021)

目前，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)的生產(chǎn)通常采用乳液接枝——本體苯乙烯-丙烯腈共聚物(SAN)摻混法[1-2]。即首先在聚丁二烯(PBL)類膠乳中加入丙烯腈及苯乙烯單體，進(jìn)行乳液接枝共聚得到ABS膠乳，ABS膠乳經(jīng)凝聚、干燥得到ABS粉料，然后再與SAN樹脂按照一定比例摻混造粒，得到ABS成品。采用這種方法生產(chǎn)的ABS樹脂性能取決于ABS粉料及SAN樹脂的種類和比例[3-4]。為了獲得高沖擊強(qiáng)度的ABS成品，常常需要增加ABS粉料的用量，而粉料用量的增加又會(huì)導(dǎo)致ABS的熔融指數(shù)下降。

本文在不改變ABS粉料及SAN種類和比例的前提下，在摻混造粒的過程中加入甲基苯乙烯的二聚物與三聚物的混合物(AMS-23)，研究了其對(duì)ABS成品各項(xiàng)性能的影響，并獲得了高沖擊強(qiáng)度及高熔融指數(shù)的ABS樹脂。同時(shí)，通過調(diào)整AMS-23的加入量，可以制備性能各異的ABS樹脂。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 原料

AMS-23：工業(yè)品，中國石油吉林石化公司雙苯廠提供；ABS粉料：中國石油吉林石化公司合成樹脂廠ABS生產(chǎn)裝置提供；SAN樹脂：中國石油吉林石化公司合成樹脂廠SAN樹脂生產(chǎn)裝置提供；N-N′-亞乙基雙硬脂酰胺：濟(jì)南浩化實(shí)業(yè)有限責(zé)任公司；硬脂酸鎂：鄭州惠康化工產(chǎn)品有限公司；二硬脂酰季戊四醇二磷酸脂：廣州嘉德樂生化科技有限公司。

1.2 儀器設(shè)備

高速混合器：型號(hào)FM10B/1，日本MITSUI MINING公司；DMG40擠出機(jī)：日本プラコン株式會(huì)社；IS-30FPA注模機(jī)：日本東芝機(jī)械公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)過程

將ABS粉料與SAN樹脂按一定比例混合，加入一定量的N-N′-亞乙基雙硬脂酰胺、硬脂酸鎂、二硬脂酰季戊四醇二磷酸脂，將AMS-23按一定比例加入混合好的物料中，用擠出機(jī)擠出造粒，粒料使用注塑機(jī)打出測試件。

1.4 分析測試

沖擊強(qiáng)度按照ASTM D 256—2010進(jìn)行測試；拉伸強(qiáng)度/彎曲強(qiáng)度按照ASTM D 638—2010進(jìn)行測試；熔融指數(shù)按照ASTM D 1238—2010進(jìn)行測試。

2 結(jié)果與討論

2.1 AMS-23加入量對(duì)ABS成品沖擊強(qiáng)度的影響

ABS樹脂是一種韌性突出的高分子材料，因而表征其韌性的沖擊強(qiáng)度是ABS樹脂最重要的性能之一。實(shí)驗(yàn)考察了AMS-23的加入量對(duì)ABS成品沖擊強(qiáng)度的影響，結(jié)果如圖1所示。

w(AMS-23)/%

從圖1可以看出，隨著AMS-23在ABS樹脂中用量的增加，ABS樹脂的沖擊強(qiáng)度顯著增加。當(dāng)AMS-23質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0%時(shí)，ABS樹脂的沖擊強(qiáng)度達(dá)到最高，與不加AMS-23的樣品相比，沖擊強(qiáng)度可提高3 kJ/m2，增加比例超過了15%。但是，隨著AMS-23用量的進(jìn)一步增加，ABS樹脂的沖擊強(qiáng)度開始緩慢下降，當(dāng)AMS-23質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.0%時(shí)，ABS樹脂的沖擊強(qiáng)度僅提高2 kJ/m2，提高比例約為11%，因此，當(dāng)需要著重考慮ABS樹脂的沖擊強(qiáng)度時(shí)，添加AMS-23的最佳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0%。

AMS-23是一種低分子有機(jī)物，其提高ABS樹脂沖擊強(qiáng)度的機(jī)理與硅油相似，少量加入時(shí)能夠降低橡膠粒形成空洞所需的表面能，從而促進(jìn)橡膠粒子的空洞化，提高ABS樹脂的沖擊強(qiáng)度。當(dāng)AMS-23用量超過某一臨界值時(shí)，其對(duì)ABS樹脂的軟化作用大大增加，導(dǎo)致ABS樹脂的沖擊強(qiáng)度下降。

2.2 AMS-23加入量對(duì)ABS成品拉伸強(qiáng)度的影響

拉伸強(qiáng)度是ABS樹脂除沖擊強(qiáng)度外的另一項(xiàng)最重要的性能指標(biāo)，是ABS樹脂剛性的主要表征。實(shí)驗(yàn)考察了AMS-23加入量對(duì)ABS成品拉伸強(qiáng)度的影響，結(jié)果如圖2所示。

從圖2可以看出，隨著AMS-23加入量的增加，ABS樹脂的拉伸強(qiáng)度呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢。當(dāng)AMS-23質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0%時(shí)，ABS樹脂的拉伸強(qiáng)度降低4%以上；而當(dāng)AMS-23質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.0%時(shí)，ABS樹脂的拉伸強(qiáng)度降低7%以上。這是由于AMS-23促進(jìn)橡膠粒子的空洞化作用，ABS樹脂產(chǎn)生軟化，從而導(dǎo)致其剛性下降，AMS-23加入越多，ABS樹脂被軟化的作用越強(qiáng)，其拉伸強(qiáng)度越低。因此，考慮到ABS樹脂剛性的損失，AMS-23質(zhì)量分?jǐn)?shù)以1.0%為宜。

w(AMS-23)/%

2.3 AMS-23加入量對(duì)ABS成品彎曲強(qiáng)度的影響

彎曲強(qiáng)度表征材料在經(jīng)受彎曲負(fù)荷作用時(shí)的性能，也是ABS樹脂的重要性能指標(biāo)。實(shí)驗(yàn)考察了AMS-23加入量對(duì)ABS成品彎曲強(qiáng)度的影響，結(jié)果如圖3所示。

w(AMS-23)/%

從圖3可以看出，隨著AMS-23加入量的增加，ABS樹脂的彎曲強(qiáng)度略有降低，但降低的幅度較小，當(dāng)AMS-23質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.0%時(shí)，ABS樹脂的彎曲強(qiáng)度與不加AMS-23相比，降低的幅度在1.5%以內(nèi)，表明AMS-23的加入對(duì)ABS樹脂彎曲強(qiáng)度的影響較小。

2.4 AMS-23加入量對(duì)ABS成品熔融指數(shù)的影響

熔融指數(shù)是表征塑料在一定溫度和壓力下熔體流動(dòng)性的參數(shù)，同時(shí)還間接地表征塑料平均相對(duì)分子質(zhì)量的高低，它是塑料加工的重要性能指標(biāo)。實(shí)驗(yàn)考察了AMS-23加入量對(duì)ABS成品熔融指數(shù)的影響，結(jié)果如圖4所示。

w(AMS-23)/%

從圖4可以看出，AMS-23的加入對(duì)熔融指數(shù)的影響十分顯著。隨著AMS-23加入量的增加，ABS樹脂的熔融指數(shù)呈快速上升趨勢。當(dāng)AMS-23質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0%時(shí)，與不加AMS-23相比，ABS樹脂熔融指數(shù)增加了3.5 g/10 min，增加比例約為18%；而當(dāng)AMS-23質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.0%時(shí)，ABS樹脂熔融指數(shù)較不加AMS-23增加了7.2 g/10 min，增加比例達(dá)到37%，表明AMS-23對(duì)提高ABS樹脂的熔融指數(shù)具有十分顯著的作用。因此，若以增加ABS樹脂的熔融指數(shù)為主要改性目的， 則可以根據(jù)熔融指數(shù)的需要確定AMS-23的加入量。

3 結(jié) 論

(1) AMS-23具有同時(shí)提高ABS樹脂沖擊強(qiáng)度和熔融指數(shù)的雙重作用，即在ABS樹脂中加入AMS-23，可以顯著提高ABS樹脂熔融指數(shù)的同時(shí)，提高ABS樹脂的沖擊強(qiáng)度。

(2) 加入AMS-23會(huì)導(dǎo)致ABS樹脂的拉伸強(qiáng)度降低，但對(duì)ABS樹脂的彎曲強(qiáng)度影響很小。

(3) 兼顧ABS樹脂的沖擊強(qiáng)度和熔融指數(shù)，AMS-23在ABS樹脂中的最佳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0%；若以增加ABS樹脂的熔融指數(shù)為主要目的，則可以根據(jù)熔融指數(shù)的需要確定AMS-23的加入量。

參 考 文 獻(xiàn)：

[1] 黃立本,張立基,趙旭濤.ABS樹脂及其應(yīng)用[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2001.

[2] 錢惠斌，王碩,朱慶偉，等.ABS樹脂的生產(chǎn)現(xiàn)狀及發(fā)展方向[J].彈性體,2012,22(6):68-73.

[3] 陸書來,羅麗宏,何琳，等.ABS樹脂技術(shù)概況和發(fā)展趨勢[J].化工科技,2003,11(5):55-59.

[4] 陸書來,羅麗宏,孟慶豐，等.ABS樹脂現(xiàn)狀分析及其發(fā)展對(duì)策[J].彈性體,2003,13(6):66-70.