AMS-23对ABS树脂性能的影响研究*

2015-06-09宋博辉庞建勋陆书来单崇杰

弹性体 2015年2期

张柳，宋博辉，庞建勋，陆书来，李伟，单崇杰

(1.中国石油吉林石化公司研究院，吉林吉林 132021；2.中国石油吉林石化公司合成树脂厂，吉林吉林 132021；3.中国石油吉林石化公司化肥厂，吉林吉林 132021)

目前，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)的生产通常采用乳液接枝——本体苯乙烯-丙烯腈共聚物(SAN)掺混法[1-2]。即首先在聚丁二烯(PBL)类胶乳中加入丙烯腈及苯乙烯单体，进行乳液接枝共聚得到ABS胶乳，ABS胶乳经凝聚、干燥得到ABS粉料，然后再与SAN树脂按照一定比例掺混造粒，得到ABS成品。采用这种方法生产的ABS树脂性能取决于ABS粉料及SAN树脂的种类和比例[3-4]。为了获得高冲击强度的ABS成品，常常需要增加ABS粉料的用量，而粉料用量的增加又会导致ABS的熔融指数下降。

本文在不改变ABS粉料及SAN种类和比例的前提下，在掺混造粒的过程中加入甲基苯乙烯的二聚物与三聚物的混合物(AMS-23)，研究了其对ABS成品各项性能的影响，并获得了高冲击强度及高熔融指数的ABS树脂。同时，通过调整AMS-23的加入量，可以制备性能各异的ABS树脂。

1 实验部分

1.1 原料

AMS-23：工业品，中国石油吉林石化公司双苯厂提供；ABS粉料：中国石油吉林石化公司合成树脂厂ABS生产装置提供；SAN树脂：中国石油吉林石化公司合成树脂厂SAN树脂生产装置提供；N-N′-亚乙基双硬脂酰胺：济南浩化实业有限责任公司；硬脂酸镁：郑州惠康化工产品有限公司；二硬脂酰季戊四醇二磷酸脂：广州嘉德乐生化科技有限公司。

1.2 仪器设备

高速混合器：型号FM10B/1，日本MITSUI MINING公司；DMG40挤出机：日本プラコン株式会社；IS-30FPA注模机：日本东芝机械公司。

1.3 实验过程

将ABS粉料与SAN树脂按一定比例混合，加入一定量的N-N′-亚乙基双硬脂酰胺、硬脂酸镁、二硬脂酰季戊四醇二磷酸脂，将AMS-23按一定比例加入混合好的物料中，用挤出机挤出造粒，粒料使用注塑机打出测试件。

1.4 分析测试

冲击强度按照ASTM D 256—2010进行测试；拉伸强度/弯曲强度按照ASTM D 638—2010进行测试；熔融指数按照ASTM D 1238—2010进行测试。

2 结果与讨论

2.1 AMS-23加入量对ABS成品冲击强度的影响

ABS树脂是一种韧性突出的高分子材料，因而表征其韧性的冲击强度是ABS树脂最重要的性能之一。实验考察了AMS-23的加入量对ABS成品冲击强度的影响，结果如图1所示。

w(AMS-23)/%

从图1可以看出，随着AMS-23在ABS树脂中用量的增加，ABS树脂的冲击强度显著增加。当AMS-23质量分数为1.0%时，ABS树脂的冲击强度达到最高，与不加AMS-23的样品相比，冲击强度可提高3 kJ/m2，增加比例超过了15%。但是，随着AMS-23用量的进一步增加，ABS树脂的冲击强度开始缓慢下降，当AMS-23质量分数为2.0%时，ABS树脂的冲击强度仅提高2 kJ/m2，提高比例约为11%，因此，当需要着重考虑ABS树脂的冲击强度时，添加AMS-23的最佳质量分数为1.0%。

AMS-23是一种低分子有机物，其提高ABS树脂冲击强度的机理与硅油相似，少量加入时能够降低橡胶粒形成空洞所需的表面能，从而促进橡胶粒子的空洞化，提高ABS树脂的冲击强度。当AMS-23用量超过某一临界值时，其对ABS树脂的软化作用大大增加，导致ABS树脂的冲击强度下降。

2.2 AMS-23加入量对ABS成品拉伸强度的影响

拉伸强度是ABS树脂除冲击强度外的另一项最重要的性能指标，是ABS树脂刚性的主要表征。实验考察了AMS-23加入量对ABS成品拉伸强度的影响，结果如图2所示。

从图2可以看出，随着AMS-23加入量的增加，ABS树脂的拉伸强度呈现逐渐降低的趋势。当AMS-23质量分数为1.0%时，ABS树脂的拉伸强度降低4%以上；而当AMS-23质量分数为2.0%时，ABS树脂的拉伸强度降低7%以上。这是由于AMS-23促进橡胶粒子的空洞化作用，ABS树脂产生软化，从而导致其刚性下降，AMS-23加入越多，ABS树脂被软化的作用越强，其拉伸强度越低。因此，考虑到ABS树脂刚性的损失，AMS-23质量分数以1.0%为宜。

w(AMS-23)/%

2.3 AMS-23加入量对ABS成品弯曲强度的影响

弯曲强度表征材料在经受弯曲负荷作用时的性能，也是ABS树脂的重要性能指标。实验考察了AMS-23加入量对ABS成品弯曲强度的影响，结果如图3所示。

w(AMS-23)/%

从图3可以看出，随着AMS-23加入量的增加，ABS树脂的弯曲强度略有降低，但降低的幅度较小，当AMS-23质量分数为2.0%时，ABS树脂的弯曲强度与不加AMS-23相比，降低的幅度在1.5%以内，表明AMS-23的加入对ABS树脂弯曲强度的影响较小。

2.4 AMS-23加入量对ABS成品熔融指数的影响

熔融指数是表征塑料在一定温度和压力下熔体流动性的参数，同时还间接地表征塑料平均相对分子质量的高低，它是塑料加工的重要性能指标。实验考察了AMS-23加入量对ABS成品熔融指数的影响，结果如图4所示。

w(AMS-23)/%

从图4可以看出，AMS-23的加入对熔融指数的影响十分显著。随着AMS-23加入量的增加，ABS树脂的熔融指数呈快速上升趋势。当AMS-23质量分数为1.0%时，与不加AMS-23相比，ABS树脂熔融指数增加了3.5 g/10 min，增加比例约为18%；而当AMS-23质量分数为2.0%时，ABS树脂熔融指数较不加AMS-23增加了7.2 g/10 min，增加比例达到37%，表明AMS-23对提高ABS树脂的熔融指数具有十分显著的作用。因此，若以增加ABS树脂的熔融指数为主要改性目的，则可以根据熔融指数的需要确定AMS-23的加入量。