彈性體及無機粒子增韌ABS樹脂研究進展

黃敬鉥 彭鴻志 袁小林

摘要：介紹了目前國內對丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）增韌改性的研究進展，探討了對于不同種類的彈性體和無機粒子對ABS復合材料增韌效果及綜合性能的影響。

關鍵詞：ABS復合材料；彈性體；無極粒子；增韌

引言

ABS是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三種單體的共聚物，具有高沖擊強度，耐化學腐蝕、耐低溫和耐熱性能好，尺寸穩定性高，表面光澤高，電絕緣性能優異等綜合物理性能，并且有著優良的加工性能。一般ABS樹脂中丙烯腈含量為23%～41%、丁二烯含量為10%～30%、苯乙烯含量為29%～60%，可以根據制品性能要求來改變三種成分的比例。其中丙烯腈賦予了ABS樹脂熱穩定性和耐化學藥品性、苯乙烯賦予了ABS樹脂易加工性和剛性、丁二烯賦予了ABS樹脂抗沖擊性和韌性。因此，ABS樹脂可以廣泛的應用于電工產品、通訊器材、汽車內飾、電子設備、辦公設備等領域[1]。由于ABS樹脂優異的力學性能與二次加工性，它成為繼聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚乙烯之后的第五大通用塑料。但是ABS樹脂熱變形溫度差，拉伸強度低等缺陷，制約了其使用范圍。為了改善ABS樹脂性能上的一些缺陷，進一步拓寬其應用領域，對ABS樹脂進行改性來制備綜合性能優異的改性ABS復合材料得到了許多研究學者的探索。本文通過探討在ABS樹脂中加入不同的增韌劑或無機粒子的方法，研究不同種類的填料對基體增韌效果及力學性能的影響，尋求最佳的增韌改性方法。

1.彈性體增韌ABS樹脂

彈性體是ABS樹脂增韌改性過程中一種優異的增韌材料，其種類、粒徑、橡膠含量、界面相容性、分散性等都會對復合材料的增韌效果產生影響。根據不同彈性體的增韌機理，選用合適的彈性體種類和用量，才能得到性能滿足要求的改性聚合物。

楊建軍等[2]采用熔融共混制備出TPU/ABS塑料合金，由于TPU有著類似于橡膠相的彈性與韌性，以及耐磨性，在與ABS共混時，兩相體系相互滲透，在TPU的添加量為5～20%時，所制備的塑料合金在沖擊強度和耐磨性能上有顯著提高，綜合性能表現優異。

明建入等[3]通過對比熱塑性聚氨酯 TPU和TPU-g-MAH對廢舊ABS的增韌效果，實驗結果表明，經過馬來酸酐接枝的TPU提高了與廢舊ABS的相界面的結合力，提高了兩相的相容性，由于TPU-g-MAH和ABS鏈段間相互纏繞，兩相互相擴散貫穿，在共混體系受到應力作用時，彈性體可以引發大量的銀紋來吸收沖擊能量，相比于TPU單獨增韌效果更好。當TPU-g-MAH 添加量為20份，引發劑DCP 添加量為0.5份時，共混物體系的沖擊強度提高了92.4 %，拉伸強度降低了6.6 %，熔融指數提高了38.1 %。

李鎮等[4]在粉煤灰/ABS復合材料中添加SBS進行增韌的研究中，發現當SBS的質量分數為15%時，復合材料的韌性，熱穩定性提高，體系的粘度隨著SBS含量的增加而降低，復合材料的流動性更佳，但沖擊斷面粗糙。

明建入[5]通過向回收ABS合金中添加具有較高聚丁二烯含量的橡膠增韌劑ABS高膠粉，其與ABS基體具有很好的相容性，能夠在基體中均勻分散，補充了回收ABS中損失的橡膠相，在體系受到沖擊作用時，可以同時生成剪切帶與銀紋，來吸收沖擊能量，達到增韌效果。從實驗結果得出，當回收ABS/ABS高膠粉=100/16時，共混物的綜合性能最佳。

2.無機粒子增韌ABS樹脂

衡量聚合物力學性能的兩大重要因素是韌性和強度，傳統的聚合物基體增韌大多采用的是添加彈性體，雖然彈性體作為橡膠相加入到基體中能有效提高韌性，但是卻降低了聚合物的強度。因此，探索使用非彈性體增韌聚合物成為一種趨勢，利用無機粒子對ABS樹脂進行增韌的同時，還能提高復合材料的強度，成為一種切實可行的方法。

劉雪等[6]在對電子廢棄物中的ABS樹脂增強增韌的研究中，添加nano-CaCO3 和硅烷偶聯劑對其進行改性，由于偶聯劑的作用，減少了nano-CaCO3顆粒的團聚，使得無機顆粒分散更加均勻，當偶聯劑添加量為0.5%，nano-CaCO3 添加量為5%的情況下，拉伸強度提高17.7%，當偶聯劑添加量為0.5%，nano-CaCO3 添加量為3%的情況下，無缺口沖擊強度提高35%。

孫樹林等[7]在制備納米CaCO3/ABS復合材料的研究中，采用偶聯劑對納米CaCO3進行表面處理來減小與ABS間的界面缺陷，在制備過程中通過超聲波的作用使無機剛性粒子在ABS基體中均勻分散，實驗結果表明當添加3%質量分數的納米CaCO3時，復合體系增韌效果最佳，同時提高了體系的熔融流動指數，改善了納米CaCO3/ABS復合材料的加工流動性。

毋偉等[8]制備了一種具有殼核結構的復合微粒對PC/ABS合金進行改性，實驗結果表明，經過甲基丙烯酸甲酯與丙烯酸丁酯兩單體聚合包覆后的納米CaCO3復合微粒有著無機納米顆粒與彈性體雙重協同增韌作用，使復合顆粒表面的分子鏈與塑料基體間進行嵌段增容作用，彌補了彈性體增韌過程中強度降低的缺陷，同時提高合金韌性和強度。

孔雪松[9]采用ABS高膠粉和SiO2顆粒復合體系對回收ABS樹脂進行改性，研究表明在低的彈性體含量下，能夠輔助無機納米顆粒發揮最佳的剛性增強作用，保證了回收ABS樹脂增韌增強的平衡。當添加5%～8%質量分數的ABS高膠粉與2%～3%質量分數的SiO2顆粒后，實現了回收ABS樹脂的增韌增強。

3 展望

ABS樹脂具有突出的沖擊性能和加工性，在生活中的許多領域有著廣泛的應用，通過提高該材料增韌效果，生產出綜合性能優異的產品，符合當今對材料使用的苛刻要求。本文闡述了不同種類的增韌劑對ABS樹脂的增韌效果，為ABS復合材料及回收ABS樹脂的研究提供一些可行的方法，其實驗結果有待驗證，對于探索增韌改性ABS樹脂的新方法，還需要研發人員進一步深入研究。

參考文獻

[1]羅明華，周霆，吳文俊等. ABS樹脂的增韌研究[J].塑料工業，2011，38（8）：38～40.

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[3]明建入，楊嘯，彭晨等. TPU及TPU-g-MAH增韌廢舊ABS的研究[J].廣東化工，2015，42（16）：38～39.

[4]李鎮，胡珊，紀子南.彈性體SBS對粉煤灰/ABS復合材料性能影響[J].塑料工業，2015，43（5）：76～78.

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[6]劉雪，王靜榮，徐海萍等.電子廢棄物中ABS的增韌增強改性[J].2017，34（2）：117～122.

[7]孫樹林，張會軒，張皓瑜等.納米CaCO3/ABS復合材料的制備[J].吉林工學院學報，2001，22（3）：32～34.

[8]毋偉，查留鋒，曾曉飛等.納米CaCO3復合微粒增韌增強PC/ABS合金[J].高分子材料科學與工程，2007，23（6）：220～223.`

[9]孔雪松.彈性體/無機納米粒子復合體系增強增韌回收ABS樹脂[J].現代塑料加工應用，2013，25（4）：9～13.

（作者單位：西華大學 材料科學與工程學院）