ABS耐候性能研究

鄧俊杰

(安徽江淮汽車集團股份有限公司技術中心，安徽合肥 230601)

ABS耐候性能研究

鄧俊杰

(安徽江淮汽車集團股份有限公司技術中心，安徽合肥 230601)

通過熒光紫外燈老化試驗，對比不同基料、抗氧劑體系、耐候劑體系丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)的耐候性能。試驗結果表明：本體法ABS 8391耐候性較好;抗氧劑1010/168復配具有較好的協同作用;受阻胺光穩定劑770與紫外光吸收劑UV-P比例在7∶3時耐候性能最佳。也對可能產生的耐候機制進行了討論。

丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物；熒光紫外老化；耐候性

0 引言

丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)是將聚丙烯腈(PAN)、聚丁二烯(PB)、聚苯乙烯(PS)的各種性能有機結合，綜合性能優異的高分子材料，廣泛應用于汽車內、外飾部件；但由于PB結構中雙鍵影響，ABS耐候性能較差，紫外線作用下易氧化降解變色[1-2]。為此，針對ABS的耐候性能改善研究較多[3-6]，但針對ABS配方設計中的各項因素綜合考慮的較少。作者通過熒光紫外老化試驗，綜合基料、抗氧劑、光穩定劑、光吸收劑，探討改善ABS耐候性能的新方法。

1 實驗部分

1.1 原材料

所用原材料包括：本體法ABS樹脂：上海高橋ABS 8391和ABS 8434；乳液法ABS樹脂：LG甬興121H和天津大沽DG417；抗氧劑1010、抗氧劑168、抗氧劑1076：巴斯夫公司生產；受阻胺光穩定劑 770、紫外光吸收劑UV-P：迪比喜化學貿易有限公司生產。

1.2 主要儀器設備

主要儀器設備包括：雙螺桿擠出機，京杰恩特機電有限公司生產，型號SHJ-20；注塑機，海天塑機集團有限公司生產，型號MA350；色差儀，蘇州宇宏光電科技有限公司生產，型號CR-400；紫外老化箱，美國Q-LAB公司生產，型號QUV-SPARY。

1.3 工藝流程

根據配方(表1)將ABS、抗氧劑、光穩定劑、光吸收劑等經雙螺桿擠出機造粒后注塑成片狀色板(80 mm×60 mm×4 mm)，待進行耐候測試。

表1 耐候ABS試驗配方

1.4 試驗與檢測

人工加速老化試驗按照GB/T 16422.3-2014 《塑料 實驗室光源暴露試驗方法 第3部分:熒光紫外燈》進行，測試條件為：紫外暴露8 h，黑板溫度(60±3) ℃，冷凝4 h，溫度(50±3) ℃，12 h為一個循環(熒光紫外燈(UV-B)使用波長：280～315 nm，輻射強度：0.55 W/m2),老化168 h，之后采用色差儀進行色差評定。

2 結果與討論

2.1 基料的老化測試結果

從表2可以看出：ABS材料本身存在雙鍵，耐候性能較差，經紫外老化后有偏黑、偏綠、偏黃的趨勢，其中偏黃最明顯；對比1號試樣、2號試樣和3號試樣、4號試樣試驗結果，針對不同ABS樹脂，耐候性存在差異，其中ABS 8391的ΔE為10.05，耐候性最佳，其次為ABS 8434，ABS DG417的耐候性最差。這是由于ABS受合成工藝限制，本體法ABS中殘留物較少，純度較高，耐候性要好于乳液法ABS[2]。

表2 基料的老化試驗結果(紫外老化168 h)

備注：L為亮度指數(ΔL為正表示變白，為負表示變黑)；a為紅綠指數(Δa為正表示變紅，為負表示變綠)；b為黃藍指數(Δb為正表示變黃，為負表示變藍);ΔE為總色差變化。

2.2 抗氧劑的老化試驗結果

從表3可以看出：采用不同抗氧劑體系的ABS材料經長時間紫外照射后，材料顏色偏黑、偏綠、偏黃比較明顯；對比3號試樣和5號試樣試驗結果，采用1010/168抗氧劑體系的耐候ABS(3號試樣)經紫外光照射后ΔL/Δa/Δb顏色變化相對偏小，ΔE為10.05，耐候性能優于采用1076/168抗氧劑體系的耐候ABS(5號試樣)。這是由于酚類抗氧劑1010或1076與亞磷酸酯168之間復配時存在協同效應[5]，而抗氧劑1010比抗氧劑1076相對分子質量高，其耐熱性、耐水解能力、耐遷移性等較好，進一步增加產品的抗氧效果，從而獲得較好的長期老化性能。

表3 復配抗氧劑體系的老化試驗結果(紫外老化168 h)

2.3 耐候體系的老化試驗結果

從表4可以看出：采用不同耐候體系的ABS材料經長時間紫外照射后，材料顏色偏黑、偏綠、偏黃比較明顯；在同等耐候劑條件下，經紫外光照后，ABS材料顏色偏黑、偏綠差異較小，但偏黃差異較明顯。

表4 耐候體系的老化試驗結果(紫外老化168 h)

從圖1可以看出：在耐候劑含量相同的情況下，隨著受阻胺光穩定劑 770和紫外光吸收劑UV-P含量不同，ABS材料的耐候性能有較大差異，添加單一組分的耐候劑，材料耐候性較差(5號樣品只添加紫外光吸收劑UV-P，老化后ΔE為11.23；9號樣品只添加受阻胺光穩定劑770，老化后ΔE為9.35)，在770和UV-P復配比例在7∶3時，Δb和ΔE變化最小，材料的耐候性能最佳；這是由于UV-P作為苯并三唑類紫外線吸收劑，可以吸收300～400 nm的紫外線，并以能量轉換的形式將吸收的能量以熱能或無害的低能輻射釋放出來或消耗掉，阻止高能量的紫外線引起高聚物進行光氧化降解，具有短期抗老化效果，而770作為受阻胺類光穩定劑，可以在ABS材料受熱或紫外光輻照下產生氮氧自由基，該自由基可捕獲ABS氧化產生的自由基，終止材料的光氧化降解反應，具有長期抗老化效果[3-4]；UV-P能夠吸收基材中的紫外光，防止ABS的雙鍵裂化，而770能夠抑制自由基的擴散，兩者結合具有較好的協同作用。

圖1 受阻胺光穩定劑770在耐候劑中的含量對ABS材料耐候性能的影響

3 結論

(1)本體法ABS的耐候性要優于乳液法ABS；

(2)相對于1076/168抗氧劑體系，復配的1010/168抗氧劑體系具有較好的耐候性能；

(3)受阻胺光穩定劑 770和紫外光吸收劑UV-P的復配比例在7∶3時，兩者具有較好的協同作用，ABS材料的耐候性能最佳。

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ResearchonWeatherabilityofABS

DENG Junjie

(Center of Technology, Anhui Jianghuai Automobile Group Co.,Ltd., Hefei Anhui 230601, China)

The weatherability of ABS samples with different base materials, antioxidant system, weather resistance agent system were tested by fluorescence ultraviolet aging. The results show that ABS 8391 synthesized by bulk process has better weatherability; antioxidant 1010 compounded with antioxidant 168 has outstanding synergistic effect; ABS has the best weather resistance when the ratio of hindered anime light stabilizers (HALS) 770 and ultraviolet absorbers UV-P is 7∶3. A possible weatherability mechanism was also proposed.

ABS;Fluorescence ultraviolet aging;Weatherability

2017-07-29

鄧俊杰(1986—)，男，碩士研究生，工程師，主要從事非金屬材料及車內空氣質量相關技術研究工作。E-mail：dengjunjie666@163.com。

10.19466/j.cnki.1674-1986.2017.12.018

U463.54

B

1674-1986(2017)12-075-03