ABS耐候性能研究

鄧俊杰

(安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司技術(shù)中心，安徽合肥 230601)

ABS耐候性能研究

鄧俊杰

(安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司技術(shù)中心，安徽合肥 230601)

通過(guò)熒光紫外燈老化試驗(yàn)，對(duì)比不同基料、抗氧劑體系、耐候劑體系丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)的耐候性能。試驗(yàn)結(jié)果表明：本體法ABS 8391耐候性較好;抗氧劑1010/168復(fù)配具有較好的協(xié)同作用;受阻胺光穩(wěn)定劑770與紫外光吸收劑UV-P比例在7∶3時(shí)耐候性能最佳。也對(duì)可能產(chǎn)生的耐候機(jī)制進(jìn)行了討論。

丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物；熒光紫外老化；耐候性

0 引言

丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)是將聚丙烯腈(PAN)、聚丁二烯(PB)、聚苯乙烯(PS)的各種性能有機(jī)結(jié)合，綜合性能優(yōu)異的高分子材料，廣泛應(yīng)用于汽車內(nèi)、外飾部件；但由于PB結(jié)構(gòu)中雙鍵影響，ABS耐候性能較差，紫外線作用下易氧化降解變色[1-2]。為此，針對(duì)ABS的耐候性能改善研究較多[3-6]，但針對(duì)ABS配方設(shè)計(jì)中的各項(xiàng)因素綜合考慮的較少。作者通過(guò)熒光紫外老化試驗(yàn)，綜合基料、抗氧劑、光穩(wěn)定劑、光吸收劑，探討改善ABS耐候性能的新方法。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 原材料

所用原材料包括：本體法ABS樹(shù)脂：上海高橋ABS 8391和ABS 8434；乳液法ABS樹(shù)脂：LG甬興121H和天津大沽DG417；抗氧劑1010、抗氧劑168、抗氧劑1076：巴斯夫公司生產(chǎn)；受阻胺光穩(wěn)定劑 770、紫外光吸收劑UV-P：迪比喜化學(xué)貿(mào)易有限公司生產(chǎn)。

1.2 主要儀器設(shè)備

主要儀器設(shè)備包括：雙螺桿擠出機(jī)，京杰恩特機(jī)電有限公司生產(chǎn)，型號(hào)SHJ-20；注塑機(jī)，海天塑機(jī)集團(tuán)有限公司生產(chǎn)，型號(hào)MA350；色差儀，蘇州宇宏光電科技有限公司生產(chǎn)，型號(hào)CR-400；紫外老化箱，美國(guó)Q-LAB公司生產(chǎn)，型號(hào)QUV-SPARY。

1.3 工藝流程

根據(jù)配方(表1)將ABS、抗氧劑、光穩(wěn)定劑、光吸收劑等經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)造粒后注塑成片狀色板(80 mm×60 mm×4 mm)，待進(jìn)行耐候測(cè)試。

表1 耐候ABS試驗(yàn)配方

1.4 試驗(yàn)與檢測(cè)

人工加速老化試驗(yàn)按照GB/T 16422.3-2014 《塑料 實(shí)驗(yàn)室光源暴露試驗(yàn)方法 第3部分:熒光紫外燈》進(jìn)行，測(cè)試條件為：紫外暴露8 h，黑板溫度(60±3) ℃，冷凝4 h，溫度(50±3) ℃，12 h為一個(gè)循環(huán)(熒光紫外燈(UV-B)使用波長(zhǎng)：280～315 nm，輻射強(qiáng)度：0.55 W/m2),老化168 h，之后采用色差儀進(jìn)行色差評(píng)定。

2 結(jié)果與討論

2.1 基料的老化測(cè)試結(jié)果

從表2可以看出：ABS材料本身存在雙鍵，耐候性能較差，經(jīng)紫外老化后有偏黑、偏綠、偏黃的趨勢(shì)，其中偏黃最明顯；對(duì)比1號(hào)試樣、2號(hào)試樣和3號(hào)試樣、4號(hào)試樣試驗(yàn)結(jié)果，針對(duì)不同ABS樹(shù)脂，耐候性存在差異，其中ABS 8391的ΔE為10.05，耐候性最佳，其次為ABS 8434，ABS DG417的耐候性最差。這是由于ABS受合成工藝限制，本體法ABS中殘留物較少，純度較高，耐候性要好于乳液法ABS[2]。

表2 基料的老化試驗(yàn)結(jié)果(紫外老化168 h)

備注：L為亮度指數(shù)(ΔL為正表示變白，為負(fù)表示變黑)；a為紅綠指數(shù)(Δa為正表示變紅，為負(fù)表示變綠)；b為黃藍(lán)指數(shù)(Δb為正表示變黃，為負(fù)表示變藍(lán));ΔE為總色差變化。

2.2 抗氧劑的老化試驗(yàn)結(jié)果

從表3可以看出：采用不同抗氧劑體系的ABS材料經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間紫外照射后，材料顏色偏黑、偏綠、偏黃比較明顯；對(duì)比3號(hào)試樣和5號(hào)試樣試驗(yàn)結(jié)果，采用1010/168抗氧劑體系的耐候ABS(3號(hào)試樣)經(jīng)紫外光照射后ΔL/Δa/Δb顏色變化相對(duì)偏小，ΔE為10.05，耐候性能優(yōu)于采用1076/168抗氧劑體系的耐候ABS(5號(hào)試樣)。這是由于酚類抗氧劑1010或1076與亞磷酸酯168之間復(fù)配時(shí)存在協(xié)同效應(yīng)[5]，而抗氧劑1010比抗氧劑1076相對(duì)分子質(zhì)量高，其耐熱性、耐水解能力、耐遷移性等較好，進(jìn)一步增加產(chǎn)品的抗氧效果，從而獲得較好的長(zhǎng)期老化性能。

表3 復(fù)配抗氧劑體系的老化試驗(yàn)結(jié)果(紫外老化168 h)

2.3 耐候體系的老化試驗(yàn)結(jié)果

從表4可以看出：采用不同耐候體系的ABS材料經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間紫外照射后，材料顏色偏黑、偏綠、偏黃比較明顯；在同等耐候劑條件下，經(jīng)紫外光照后，ABS材料顏色偏黑、偏綠差異較小，但偏黃差異較明顯。

表4 耐候體系的老化試驗(yàn)結(jié)果(紫外老化168 h)

從圖1可以看出：在耐候劑含量相同的情況下，隨著受阻胺光穩(wěn)定劑 770和紫外光吸收劑UV-P含量不同，ABS材料的耐候性能有較大差異，添加單一組分的耐候劑，材料耐候性較差(5號(hào)樣品只添加紫外光吸收劑UV-P，老化后ΔE為11.23；9號(hào)樣品只添加受阻胺光穩(wěn)定劑770，老化后ΔE為9.35)，在770和UV-P復(fù)配比例在7∶3時(shí)，Δb和ΔE變化最小，材料的耐候性能最佳；這是由于UV-P作為苯并三唑類紫外線吸收劑，可以吸收300～400 nm的紫外線，并以能量轉(zhuǎn)換的形式將吸收的能量以熱能或無(wú)害的低能輻射釋放出來(lái)或消耗掉，阻止高能量的紫外線引起高聚物進(jìn)行光氧化降解，具有短期抗老化效果，而770作為受阻胺類光穩(wěn)定劑，可以在ABS材料受熱或紫外光輻照下產(chǎn)生氮氧自由基，該自由基可捕獲ABS氧化產(chǎn)生的自由基，終止材料的光氧化降解反應(yīng)，具有長(zhǎng)期抗老化效果[3-4]；UV-P能夠吸收基材中的紫外光，防止ABS的雙鍵裂化，而770能夠抑制自由基的擴(kuò)散，兩者結(jié)合具有較好的協(xié)同作用。

圖1 受阻胺光穩(wěn)定劑770在耐候劑中的含量對(duì)ABS材料耐候性能的影響

3 結(jié)論

(1)本體法ABS的耐候性要優(yōu)于乳液法ABS；

(2)相對(duì)于1076/168抗氧劑體系，復(fù)配的1010/168抗氧劑體系具有較好的耐候性能；

(3)受阻胺光穩(wěn)定劑 770和紫外光吸收劑UV-P的復(fù)配比例在7∶3時(shí)，兩者具有較好的協(xié)同作用，ABS材料的耐候性能最佳。

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ResearchonWeatherabilityofABS

DENG Junjie

(Center of Technology, Anhui Jianghuai Automobile Group Co.,Ltd., Hefei Anhui 230601, China)

The weatherability of ABS samples with different base materials, antioxidant system, weather resistance agent system were tested by fluorescence ultraviolet aging. The results show that ABS 8391 synthesized by bulk process has better weatherability; antioxidant 1010 compounded with antioxidant 168 has outstanding synergistic effect; ABS has the best weather resistance when the ratio of hindered anime light stabilizers (HALS) 770 and ultraviolet absorbers UV-P is 7∶3. A possible weatherability mechanism was also proposed.

ABS;Fluorescence ultraviolet aging;Weatherability

2017-07-29

鄧俊杰(1986—)，男，碩士研究生，工程師，主要從事非金屬材料及車內(nèi)空氣質(zhì)量相關(guān)技術(shù)研究工作。E-mail：dengjunjie666@163.com。

10.19466/j.cnki.1674-1986.2017.12.018

U463.54

B

1674-1986(2017)12-075-03