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ABS塑料的性能和化学结构

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本文来源 | 国际化学、新材料研习社

 

ABS是指丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物,是一种强度高、韧性好、易于加工成型的热塑型高分子结构材料,又称ABS树脂。

 

ABS树脂的最大应用领域是汽车、电子电器,建材及DIY制作领域。汽车领域的使用包括汽车仪表板、车身外板、内装饰板、方向盘、隔音板、门锁、保险杠、通风管等很多部件。在电器方面则广泛应用于电冰箱、电视机、洗衣机、空调器、计算机、复印机等电子电器中 。建材方面,ABS管材、ABS卫生洁具、ABS装饰板广泛应用于建材工业。DIY方面,航模机翼等。此外ABS还广泛的应用于包装、家具体育和娱乐用品、机械和仪表工业中。

 

ABS材料完全可满足汽车内饰追求的重要条件,包括美观、低气味、机械性能、耐热、耐候等。

 

实验室的进一步研究表明,铁和铜加速聚丙烯腈-苯乙烯的氧化聚丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)的(SAN)相。这说明ABS产品的使用寿命可能将因此缩短。

 

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这种非晶工程塑料,具有两相,玻璃质三相(和聚 丁二烯)(PB)橡胶颗粒,通常是乳剂聚合产生绿色乳胶。铅粒子与SAN混合得到在分散良好的pb相中,使ABS具有韧性。

 

ABS塑料是丙烯腈(A)、丁二烯(B)、苯乙烯(S)三种单体的三元共聚物,三种单体相对含量可任意变化,制成各种树脂。

 

ABS塑料兼有三种组元的共同性能,A使其耐化学腐蚀、耐热,并有一定的表面硬度,B使其具有高弹性和韧性,S使其具有热塑性塑料的加工成型特性并改善电性能。因此ABS塑料是一种原料易得、综合性能良好、价格便宜、用途广泛的“坚韧、质硬、刚性”材料。ABS塑料在机械、电气、纺织、汽车、飞机、轮船等制造工业及化工中获得了广泛的应用。

 

ABS的性能

 

一般性能

 

ABS的外观为不透明呈牙色的粒料,无毒、无味、吸水率低其制品可着成各种颜色,并具有90%的高光泽度。ABS同其它材料的结合性好,易于表面印刷、涂层和镀层处理。ABS的氧指数为18.2,属易燃聚合物,火焰呈黄色,有黑烟,烧焦但滴落,并发出特殊的肉桂味。

 

ABS是一种综合性能十分良好的树脂,在比较宽广的温度范围内具有较高的冲击强度和表面硬度,热变形温度比PA、PVC高,尺寸稳定性好。

 

ABS熔体的流动性比PVC和PC好,但比PE、PA及PS差,与POM和HIPS类似。ABS的流动特性属非牛顿流体,其熔体粘度与加工温度和剪切速率都有关系,但对剪切速率更为敏感。

 

力学性能

 

ABS有优良的力学性能,其冲击强度较好,可以在极低的温度下使用。即使ABS制品被破坏,也只能是拉伸破坏而不会是冲击破坏。ABS的耐磨性能优良,尺寸稳定性好,又具有耐油性,可用于中等载荷和转速下的轴承。ABS的蠕变性比PSF及PC大,但比PA和POM小。ABS的弯曲强度和压缩强度属塑料中较差的。ABS的力学性能受温度的影响较大。

 

ABS的力学性能会发生劣化物理和化学老化。身体老化会增加密度非晶SAN相即使热处理低于其玻璃化转变温度,从而使ABS塑料发生脆化产品。

 

化学老化最初是由热氧化引起的PB相的降解导致PB交联这是主要的化学降解机制对ABS力学性能的影响。

 

热学性能

 

ABS属于无定形聚合物,无明显熔点;熔体粘度较高,流动性差,耐候性较差,紫外线可使变色;热变形温度为70—107℃(85左右),制品经退火处理后还可提高10℃左右。对温度,剪切速率都比较敏感;ABS在-40℃时仍能表现出一定的韧性,可在-40℃到85℃的温度范围内长期使用。

 

电学及环境性能

 

ABS的电绝缘性较好,并且几乎不受温度、湿度和频率的影响,可在多数环境下使用。

ABS不受水、无机盐、碱醇类和烃类溶剂及多种酸的影响,但可溶于酮类、醛类及氯代烃,受冰乙酸、植物油等侵蚀会产生应力开裂。

 

ABS产品稳定性的实验

 

两个同分异构体中,1,2-聚(丁二烯)在光诱导下的氧化速率高于1,4-聚(丁二烯)降解研究。常见的描述为氧自由基(R-O∙)反应的自由基增加铅的双键导致在铅相交联(方案2)或通过生成一个环氧乙烷。

像氧化铁这样的颜料很容易与聚合物结合使用,并评价它们的优劣对聚合物耐久性的影响是现代聚合物产品寿命评价的重要内容。这项工作是在60℃热处理,合成了丙基聚(丙烯腈丁二烯苯乙烯)(ABS)研究了18种不同的颜料,重点研究了ABS中含有的5种铁和3种铜络合物颜料。

 

颜料被证明对ABS的热氧化降解有催化作用,特别是1,4-聚丁二烯相导致pb相交联,导致的脆化聚合物。衰减全反射率傅里叶变换红外光谱分析表明1,4-聚丁二烯的氧化在1440小时后加速了6倍, 50%RH时,ABS与纯ABS相比,与氧化铁基颜料复配聚(丁二烯)橡胶相使ABS变脆,表现为应变a的降低断裂和冲击韧性。

 

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ABS的冲击韧性下降幅度可达4倍以上用一些氧化铁和铜络合颜料配制而成,与纯ABS经加热后比较。然而,人们注意到一些以铁和铜为基础的颜料可以不引起ABS的催化降解,这可能是降低表面积,螯合作用和对金属原子的空间阻碍。

 

金属催化的反应很多,金属也能起作用用于分解氢过氧化物或芬顿试剂类似于有机自由基和氧自由基形成过程中的试剂从而进一步增加PB的降解。尽管芬顿重新试剂是常见的氧化有机质,很少物品介绍了类芬顿试剂作为聚合物降解的促进剂。聚(乙烯醇),聚(氯丁二烯),丙烯酸木质素采用fenton类试剂对磺酸盐共聚物进行加速反应Fe(II), FeCl 3∙H 2 O,创木酚,和3,4-二羟基苯甲酸。在此外,金属还可以直接加速聚合物的降解被激发金属化合物与聚合物的反应。

 

ABS中pb相的氧化可以用a来评估还原乙烯基在1,2-和1,4- pb和外观羰基和羟基物质的衰减全反射率傅立叶变压器红外光谱(ATR-FTIR)。的由此产生的交联或氧化的pb相在ABS可以根据链端自由体积的T g变化来评估Flory-Fox的经验关系。

 

PB相的交联为也可增加ABS的热稳定性,无论是在易于氧化的还原官能团和还原氧PB交联相的渗透率。交联的聚丁二烯相在py-期间进一步促进焦残热重分析证实了裂解矫正性大动脉转位(TGA)。氧化对高分子材料的影响可以用差示扫描量热法测氧时间(DSC-OIT)。

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