不同高胶含量对ABS乳液接枝聚合的影响分析

李传明

（中国石油大庆石化公司生产运行处，黑龙江 大庆 163714）

ABS接枝聚合过程中影响因素众多，其中胶含量对反应影响很大，在粉料掺混配比不变时，在一定范围内，ABS产品的冲击强度随胶含量先增加再降低，拉伸强度、熔融指数、硬度等会降低。

高胶粉主要作为SAN的改性剂，用于提高ABS的物理性能，尤其是抗冲击性能。国内大多采用中胶胶含量接枝聚合制备通用ABS产品，存在冲击强度低、界面结合力差等缺点［1］。以往文献中，大多涉及通过提高高胶粉掺混份数来提高ABS产品的冲击性能［2］。文中从接枝聚合角度，研究不同胶含量对接枝聚合反应和物性结果的影响。

1 试验部分

1.1 原料及规格

PBL胶乳（乳液聚合）；苯乙烯；丙烯腈；SAN：高丙烯腈含量SAN；润滑剂；抗氧剂，原料均来自大庆石化公司。

1.2 主要仪器设备

20 L玻璃反应釜：国产；高速掺混器：韩国；电子天平：国产；双螺杆挤出机：TSE-40A，南京瑞亚高聚物装备科技有限公司。

1.3 试验过程

不同份数PBL加热至60～65℃，加入相同份数的苯乙烯和丙烯腈，反应3～6 h，凝聚干燥后掺混高丙烯腈含量的SAN，用双螺杆挤出机造粒，进行熔融接枝，然后使用注塑机将获得的粒料制备成标准样片，根据分析标准和操作规程进行性能分析测试。

1.4 样品的表征

（1）悬臂梁冲击强度：按ASTM D256测试；

（2）熔融指数：按GB/T 3682测试；

（3）热变形温度：按ASTM D648测试；

（4）拉伸性能：按ASTM D638测试；

（5）洛氏硬度：按ASTM D785测试。

2 结果与讨论

2.1 不同胶含量对产品冲击强度的影响

冲击强度是ABS主要的韧性指标，用户选用时多以其为标准。试验共采用6种不同胶含量进行接枝聚合，对冲击强度影响见图1。

图1 不同胶含量对冲击强度的影响

从图1可以看出，随着胶含量增加冲击强度逐渐提升，当胶含量提升到73%后，再提高胶含量冲击强度反而会下降。

通常，胶含量是分散相在ABS树脂单位体积中分布数量的表征。理论上相同体积连续相中，分散相越多，应力承受能力越强，但当分散相增加到一定程度时，分散相过多导致连续相相对减少，性能反而会下降。分析原因主要是ABS接枝聚合是无规共聚，体系胶含量过多，相对应的单体变少，导致部分橡胶核没有足够的接枝链覆盖，暴露后相互黏连，部分接枝链过长使分散相互相缠结，引起橡胶相的叠加和成簇，导致冲击强度下降，界面结合力差，影响后加工性能。

2.2 不同胶含量对产品拉伸强度的影响

拉伸强度是ABS产品的刚性指标之一。不同用途的ABS拉伸强度要求不同，并不是越高越好。不同胶含量对拉伸强度的影响见图2。

图2 不同胶含量对拉伸强度的影响

从图2可以看出，拉伸强度随着胶含量提升，呈下降趋势。产品的拉伸强度主要由产品中丙烯腈含量决定的［3］，当胶含量增加时，相应的接枝丙烯腈含量就会降低，从而导致拉伸强度下降。

2.3 不同胶含量对产品熔融指数的影响

ABS树脂的熔融指数主要受ABS中苯乙烯含量影响，因胶含量增加，苯乙烯含量会随之降低，但因苯乙烯总量远高于丙烯腈，而且熔融指数总量相对其它指标体量要小，所以表现出的熔融指数虽然降低但是不明显［4,5］。不同胶含量对熔融指数的影响见图3。

图3 不同胶含量对熔融指数的影响

2.4 不同胶含量对产品硬度的影响

不同胶含量对硬度的影响见图4。

图4 不同胶含量对硬度的影响

ABS树脂的硬度受ABS中苯乙烯含量影响较多，因胶含量增加，苯乙烯含量会随之降低，所以硬度随之降低［6］。

3 结论

在实际的接枝聚合过程中，选择多大的胶含量，主要看用户对ABS冲击性能的要求，在确定胶含量，确定冲击强度范围后，再根据其它指标进行调整，包括调整接枝壳组成，改变接枝密度、接枝链长度等，平衡ABS产品的综合性能，最终达到满足用户需求的目的。