不同高膠含量對(duì)ABS乳液接枝聚合的影響分析

李傳明

（中國石油大慶石化公司生產(chǎn)運(yùn)行處，黑龍江 大慶 163714）

ABS接枝聚合過程中影響因素眾多，其中膠含量對(duì)反應(yīng)影響很大，在粉料摻混配比不變時(shí)，在一定范圍內(nèi)，ABS產(chǎn)品的沖擊強(qiáng)度隨膠含量先增加再降低，拉伸強(qiáng)度、熔融指數(shù)、硬度等會(huì)降低。

高膠粉主要作為SAN的改性劑，用于提高ABS的物理性能，尤其是抗沖擊性能。國內(nèi)大多采用中膠膠含量接枝聚合制備通用ABS產(chǎn)品，存在沖擊強(qiáng)度低、界面結(jié)合力差等缺點(diǎn)［1］。以往文獻(xiàn)中，大多涉及通過提高高膠粉摻混份數(shù)來提高ABS產(chǎn)品的沖擊性能［2］。文中從接枝聚合角度，研究不同膠含量對(duì)接枝聚合反應(yīng)和物性結(jié)果的影響。

1 試驗(yàn)部分

1.1 原料及規(guī)格

PBL膠乳（乳液聚合）；苯乙烯；丙烯腈；SAN：高丙烯腈含量SAN；潤滑劑；抗氧劑，原料均來自大慶石化公司。

1.2 主要儀器設(shè)備

20 L玻璃反應(yīng)釜：國產(chǎn)；高速摻混器：韓國；電子天平：國產(chǎn)；雙螺桿擠出機(jī)：TSE-40A，南京瑞亞高聚物裝備科技有限公司。

1.3 試驗(yàn)過程

不同份數(shù)PBL加熱至60～65℃，加入相同份數(shù)的苯乙烯和丙烯腈，反應(yīng)3～6 h，凝聚干燥后摻混高丙烯腈含量的SAN，用雙螺桿擠出機(jī)造粒，進(jìn)行熔融接枝，然后使用注塑機(jī)將獲得的粒料制備成標(biāo)準(zhǔn)樣片，根據(jù)分析標(biāo)準(zhǔn)和操作規(guī)程進(jìn)行性能分析測試。

1.4 樣品的表征

（1）懸臂梁沖擊強(qiáng)度：按ASTM D256測試；

（2）熔融指數(shù)：按GB/T 3682測試；

（3）熱變形溫度：按ASTM D648測試；

（4）拉伸性能：按ASTM D638測試；

（5）洛氏硬度：按ASTM D785測試。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同膠含量對(duì)產(chǎn)品沖擊強(qiáng)度的影響

沖擊強(qiáng)度是ABS主要的韌性指標(biāo)，用戶選用時(shí)多以其為標(biāo)準(zhǔn)。試驗(yàn)共采用6種不同膠含量進(jìn)行接枝聚合，對(duì)沖擊強(qiáng)度影響見圖1。

圖1 不同膠含量對(duì)沖擊強(qiáng)度的影響

從圖1可以看出，隨著膠含量增加沖擊強(qiáng)度逐漸提升，當(dāng)膠含量提升到73%后，再提高膠含量沖擊強(qiáng)度反而會(huì)下降。

通常，膠含量是分散相在ABS樹脂單位體積中分布數(shù)量的表征。理論上相同體積連續(xù)相中，分散相越多，應(yīng)力承受能力越強(qiáng)，但當(dāng)分散相增加到一定程度時(shí)，分散相過多導(dǎo)致連續(xù)相相對(duì)減少，性能反而會(huì)下降。分析原因主要是ABS接枝聚合是無規(guī)共聚，體系膠含量過多，相對(duì)應(yīng)的單體變少，導(dǎo)致部分橡膠核沒有足夠的接枝鏈覆蓋，暴露后相互黏連，部分接枝鏈過長使分散相互相纏結(jié)，引起橡膠相的疊加和成簇，導(dǎo)致沖擊強(qiáng)度下降，界面結(jié)合力差，影響后加工性能。

2.2 不同膠含量對(duì)產(chǎn)品拉伸強(qiáng)度的影響

拉伸強(qiáng)度是ABS產(chǎn)品的剛性指標(biāo)之一。不同用途的ABS拉伸強(qiáng)度要求不同，并不是越高越好。不同膠含量對(duì)拉伸強(qiáng)度的影響見圖2。

圖2 不同膠含量對(duì)拉伸強(qiáng)度的影響

從圖2可以看出，拉伸強(qiáng)度隨著膠含量提升，呈下降趨勢。產(chǎn)品的拉伸強(qiáng)度主要由產(chǎn)品中丙烯腈含量決定的［3］，當(dāng)膠含量增加時(shí)，相應(yīng)的接枝丙烯腈含量就會(huì)降低，從而導(dǎo)致拉伸強(qiáng)度下降。

2.3 不同膠含量對(duì)產(chǎn)品熔融指數(shù)的影響

ABS樹脂的熔融指數(shù)主要受ABS中苯乙烯含量影響，因膠含量增加，苯乙烯含量會(huì)隨之降低，但因苯乙烯總量遠(yuǎn)高于丙烯腈，而且熔融指數(shù)總量相對(duì)其它指標(biāo)體量要小，所以表現(xiàn)出的熔融指數(shù)雖然降低但是不明顯［4,5］。不同膠含量對(duì)熔融指數(shù)的影響見圖3。

圖3 不同膠含量對(duì)熔融指數(shù)的影響

2.4 不同膠含量對(duì)產(chǎn)品硬度的影響

不同膠含量對(duì)硬度的影響見圖4。

圖4 不同膠含量對(duì)硬度的影響

ABS樹脂的硬度受ABS中苯乙烯含量影響較多，因膠含量增加，苯乙烯含量會(huì)隨之降低，所以硬度隨之降低［6］。

3 結(jié)論

在實(shí)際的接枝聚合過程中，選擇多大的膠含量，主要看用戶對(duì)ABS沖擊性能的要求，在確定膠含量，確定沖擊強(qiáng)度范圍后，再根據(jù)其它指標(biāo)進(jìn)行調(diào)整，包括調(diào)整接枝殼組成，改變接枝密度、接枝鏈長度等，平衡ABS產(chǎn)品的綜合性能，最終達(dá)到滿足用戶需求的目的。