ABS耐热性及耐老化性能研究

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,ABS耐热性及耐老化性能研究,目录,一,二,三,四,一、,ABS,简介,1.1 ABS构造,ABS构造,ABSacrylonitrilebutadienestyrene copolymer：丙烯腈，丁二烯和苯乙烯组成的三元共聚物。通常为浅黄色或乳白色的粒料非结晶性树脂。ABS为使用最广泛的通用塑料之一。,刚性和耐药品性1535%,光泽性和加工流动性4060%,抗冲击性能530%,1.2 ABS,的合成,1.3 ABS,的应用,1.4 ABS,特点,二、耐热性的研究,2.1 ABS,耐热性及改善方法,ABS为无定型的聚合物。导致ABS热变形温度仅为90左右，大大限制了其应用。在使用时常用其他方法进展改性。,2.2,化学改性法提高,ABS,热性能,化学法提高ABS耐热性，一是增加聚合物分子间的作用力，二是降低熔融熵。前者可在分子构造中引入相互作用力强的极性基，后者主要是提高分子的刚性,高分子链上引入庞大侧基和熔化前后形态变化小的,构造。一般是采用耐热性好的单体进展共聚。,树脂的玻璃化温度,李东海,李勇.耐热级 ABS 树脂的研制J.材料开发与应用,2021(5):49-51.,2.2.1 ABS,化学改性法探讨,提高极性单体的比例可以提高,ABS,的耐热性。橡胶含量过高时，,ABS,树脂耐热性能会变得很差。,不同耐热剂耐热效果的比较,采用-MS和NPMI进展共聚，可以使得ABS的耐热性得到提高。随着单体用量增加，耐热温度变高。,不同混料工艺对耐热,ABS,的耐热性影响,一步共混法的热变形温度要比粉粒共混法高,这主要得益于粉料混合挤出时混合均匀,材料塑化良好,熔体能得到很好的融合,。,耐热性单体共聚可以提高,ABS,的耐热温度，目前最常用的改性单体,-MS,和,MAH,、,PMI,。,图,1,乳液接枝共混法制备耐热,ABS,流程示意图,2.2.2 采用-MS进展共聚,将ABS接枝液和-MS-AN乳液以不同比例混合后进展凝聚，洗涤，脱水和枯燥，制得不同含胶量的耐热ABS。,-,MS-AN,共聚物、,ABS,接枝物、耐热,ABS,和通用级,ABS,的,Tg,产品中,-MS,的含量占了一半。耐热,ABS,的,Tg,有了较大的提高。说明,-MS,的共聚可以提高,ABS,耐热性。,郭秀春,.,耐热,ABS,树脂的制备及其应用,J.,现代塑料加工应用,1991,3(3):13-13.,2.2.3 MAH接枝ABS,以二叔丁基过氧化物DTBP为引发剂，在反响型双螺杆挤出机中进展ABS接枝马来酸酐。,MAH,接枝,ABS,和纯,ABS,的热变形温度,T,0,号样和,2,号样的,DSC,曲线,纯,ABS,纯,ABS,的热变形温度和玻璃化转变温度均要大于接枝后的物质，说明了,MAH,接枝,ABS,会降低其热性能。,可能是,ABS,分子链上接枝 了,MAH,短支链以后导致自由体积的增加，分子链运 动相对容易，因此分子链可以在较低的温度下发生单元的运动和变形。,朱兆奇,刘慧,.,马来酸酐接枝,ABS,及其性能研究,J.,工程塑料应用,1996,24(1):4-7.,2.2.4 采用NPMI进展改性,苯乙烯、丙烯腈、N-苯基马来酰亚胺为共聚单体，将N-苯基马来酰亚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,含量与维卡软化点关系曲线,PMI含量越高，那么其维卡软化温度越高，说明了PMI是一种高效的耐热改性组分,在材料中每增加1份,可使维卡软化点提高23。说明PMI的共聚可以提高ABS的耐热温度。,一般来说，化学改性方法本钱较低；其缺点是潜力不大，耐热温度提高不多，而且实践起来难度较大。实际生产中应用较少。,赵新刚,于振环,李树丰,等,.,耐热型,ABS,共聚物的研制,J.,化工新型材料,2004,32(5):33-35.,2.3 添加无机填料的方法进展改性,用玻纤、无机颗粒等填料进展增强，其优点是在耐热温度提高的同时，弯曲强度和模量大幅提高，其缺点是降低了冲击性能并造成外表光洁度的下降。,2.3.1 采用玻纤进展改性,玻璃纤维增强ABS复合材料是以ABS树脂为主体，参加适量经过偶联剂处理的玻璃纤维并采用双螺杆挤出机而制得的一种新型复合材料。,ABS/GF,合金性质,参加玻纤能起到增强作用，但会很大程度下减小其冲击强度。耐热性能提高不大。电镜显示两者两者的相容性不好，所以由此导致了界面粘合力不够。,田明,李齐方,张立群,等,.,共混型高耐热,ABS,合金的研制,J.,高分子材料科学与工程,2001,17(03):157-159.,ABS/GF/SMA,混合体系性能,参加SMA前后电镜比照图,参加极性的SMA后，体系的相容性得到了明显的改善，冲击强度有较大的提高，耐热性根本不变。,参加玻纤对其耐热性提高不是很大，但可以提高拉伸强度，在实际共混时，需要参加相容剂改善性能。,2.3.2 采用蒙脱土进展改性,经改性的蒙脱土具有很强的吸附能力，良好的分散性能，可以广泛应用高分子材料行业作为纳米聚合物高分子材料的添加剂，提高抗冲击、抗疲劳、尺寸稳定性及气体阻隔性能等，从而起到增强聚合物综合物理性能的作用，同时改善物料加工性能。在聚合物中的应用可以在聚合物时添加，也可以在熔融时共混添加。,蒙脱土含量与力学损耗关系曲线,比照参加蒙脱土和未参加的体系，发现参加蒙脱土后其耐热性能下降，随着其含量增加，耐热性能越来越差，同时，其拉伸性能越来越差，但强度和刚度有一定提升。SEM显示两者断面有明显相别离。,蔡长庚,郭宝春,贾德民,.,蒙脱土填充改性,ABS,塑料的性能研究,J.,塑料工业,2004,32(2):15-17.,2.4.1 采用PVC和ABS进展共混改性,ABS,用量是影响,ABS/PVC,共混物的主要因素。随着,ABS,用量的增加，,ABS/PVC,共混物的耐热性得到了较大程度的提高。,这是因为,PVC,与,AN,能够较好的相容，形成一相。,2.4,物理共混法提高,ABS,热性能,与耐热性高的树脂共混制成塑料合金，共混改性不仅可以赋予这些材料新的性能，而且工艺和设备都比较简单，投资少、见效快。,PVC/ABS,合金维卡耐热点与,ABS,用量的关系,陈弦,李雪梅,.PVC/ABS,共混合金的热性能研究,J.,塑料工业,2003,31(4):22-24.,增塑剂用量对,PVC/ABS,合金维卡软化点的影响,加工助剂,863,用量对,PVC/ABS,合金维卡软化点的影响,增塑剂和加工助剂对ABS/PVC共混物耐热性能根本没有提高，增塑剂会降低耐热性。实际上，ABS用量的增加，PVC/ABS共混物的冲击强度和断裂伸长率都有所提高，但拉伸强度和硬度却会降低。实践证明，ABS的含量以不超过40%为佳。否那么，会引起共混物的综合性能下降。,2.4.2 采用PC和ABS进展共混改性,将ABS树脂与PC树脂共混，所制得的ABS/PC混合金价格和性能介于PC、ABS树脂之间，既具有较高的冲击强度、挠曲性、刚性和耐热性，同时又具有良好的加工性能并改善了耐化学品性及低温韧性,其中热变形温度可比ABS树脂提高10-30。,PC和ABS有一定相容性，其相容性与ABS构造相关，当其构造中橡胶组分较多时，相容性差，反之那么相容性好。在PC和ABS共混时，通常要参加相容剂进展增容。,参加PC后，混合物的维卡软化温度有了明显的提高，说明PC增加了ABS耐热性能。,PC,含量和维卡软化温度关系曲线,Zhang X,Chen Y,Zhang Y,et al.Effects of ABSgMAH on mechanical properties and compatibility of ABS/PC alloyJ.Journal of applied polymer science,2001,81(4):831-836.,几种物质的玻璃化转变温度,SEM,图片,a,：,ABS/PC b,：,ABS-g-MAH/ABS/PC,a,b,ABS和PC的相容性不好，参加增容剂之后对其相容性改善了一些。参加增容剂之后，Tg之差变小，使得两个Tg都向中间移动，说明了相容剂有助于改善耐热性。,参加增容剂，两者Tg之差减小,增加ABS中极性组分对ABS耐热性能有小局部提升，但极性组分过多会使得力学性能会有下降较多，采用一步法成型能更好提高ABS的耐热性能。,采用化学方法改性ABS耐热性操作较为复杂，而且对ABS耐热性能提高有限，参加的耐热单体一般粘度较大，会增加ABS加工的难度。,采用无机物质共混能较好改善ABS力学性能，也能降低本钱，但根本不能提高ABS耐热性能。,与其他聚合物共混法操作简便，而且能较高程度上提高ABS耐热性能。其中PC是最常用的共混物，但由于ABS与PC相容性较差，需要参加增容剂来改善相容性。,2.4,小结,三、耐老化性的研究,3.1 ABS,耐老化性及改善方法,ABS分子中丁二烯所产生的双键在紫外线作用下易受氧化降解的缘故。经受290-330nm波长的紫外线照射，氧化作用更甚。实际使用结果说明。ABS在室外曝露7天，颜色已经严重变黄，在室外曝露半年后，其冲击强度便下降45。,耐,老,化,性,改,善,物理共混改善,参加助剂改善,不同粒径纳米,ZnO,对,ABS,拉伸强度的影响,ZnO,作为光屏蔽剂，能较好的改善,ABS,的耐候性能，粒径为,60nm,的,ZnO,具有最好的提升效果。纳米,ZnO,提高,ABS,抗老化性能的根本原因在于对紫外线的吸收。由于,ZnO,的半导体特性，使得当激发光子能量高于半导体带隙能时，半导体就能吸收该光子的能量。,3.2.1,光屏蔽剂改善,ABS,耐候性,3.2 参加助剂改善ABS耐候性,周长兰,王旭,胡燕,.,无机纳米粒子对,ABS,抗紫外线老化性能的影响,J.,工程塑料应用,2005,33(04):47-49.,ZnO,与有机抗氧剂复合对,ABS,拉伸强度的影响,亚磷酸酯类抗氧剂168与纳米ZnO具有较好的协同效应，抗氧剂TNPP与纳米ZnO复合使用的效果不理想，可能是两者相互发生化学反响而使抗老化效力下降所致。,ZnO是光稳定剂又是一种光活化剂，ZnO与O2经光照后产生氧阴离子自由基，这种氧阴离子自由基与水反响形成过氧化氢自由基和羟基自由基。这两种自由基都会进一步引发聚合物的降解反响。因此ZnO作为光稳定剂使用时，与亚磷酸酯等过氧化物分解剂并用才能降低过氧化氢自由基和羟基自由基的数量,发挥优良的协同作用。这是抗氧剂168与ZnO协同使用效果较好的原因。,3.2.2,光屏蔽剂与抗氧剂复配改善,ABS,耐候性,抗氧剂,光稳定剂,光屏蔽剂,耐候,ABS,试验配方,杨华军,桑杰,严星桓.耐候 ABS 材料研究J.环境技术,2021(3):28-31.,3.2.3,多种混合助剂复配改善,ABS,耐候性,耐候,ABS,自然气候老化实验结果,(,缺口冲击保持率,),耐候,ABS UV-B,老化实验结果（冲击保持率,%,）,抗氧剂能较好提高,ABS,耐候性能。光稳定剂可以提高,ABS,耐候性，复配的光稳定剂较单组份能更好提高,ABS,耐候性。光屏蔽剂对,ABS,力学性能保持的作用不明显。,紫外光下，可以产生一样的老化效果。在到达一样老化效果时，紫外光照射所需时间大大较少。,耐候,ABS,色差变化,耐候,ABS UV-B,老化实验结果,(,色差变化,),抗氧剂、光稳定剂以及光屏蔽剂都能较好提高,ABS,抗色变能力。复配的光稳定剂较单组份能更好提高,ABS,抗色变能力。,TiO,2,较,ZnO,能更好提高,ABS,抗色变能力。,紫外光下，可以产生一样的变色效果。在到达一样变色效果时，紫外光照射所需时间大大较少。,抗氧剂、光稳定剂以及光屏蔽剂都能较好提高,ABS,耐候性。复配的光稳定剂具有协同作用。老化过程中，光屏蔽剂对,ABS,力学性能改善效果不明显，但对颜色变化能较好改善。