ABS树脂的特性概述

ABS是HIPS的自然衍生物。PS中添加了聚丁二烯类橡胶后,其抗冲性能得到了提高,然而,其他性能,如拉伸强度和弯曲强度却降低了,并失去了透明性。其耐化学性和表面硬度也受影响。HIPS中添加丙烯腈后形成的ABS在上述受影响的性能上得到了显著改善。因此,苯乙烯、丁二烯、丙烯腈单体赋予了ABS特性如下:

 

表1

组分

苯乙烯

丁二烯

丙烯腈

特性

光泽

韧性

耐热

刚性

抗冲击性

耐化学性

易加工性

低温冲击性

拉伸强度

 

1、物理性能

ABS树脂有两个基本特性:①优良的韧性;②搞机械强度。其抗冲击性能来自橡胶成分;其强度来自基体树脂部分。ABS树脂具有与SAN和PS相近抗应力特性,又具有HIPS和PB屈服形变的特性。优异的综合性能是ABS树脂成为用途广泛的树脂。ABS树脂特性可概括如下:

 

①适中的价格;

②易加工;

③良好的韧性、刚性和力学性能结合性;

④可着色性好;

⑤良好的尺寸稳定性;

⑥无毒;

⑦良好的抗水性;

⑧优异的耐化学试剂特性

 

如上所述,适中的价格是ABS树脂特性之一。ABS价格远比热塑性树脂低;在工程热塑性树脂中,与PET、PMMA相当,比PC、PA、PPE、sPS等低。与大部分热塑性树脂比,ABS产量是最高的。

 

1、1抗冲击性能和热性能

ABS不仅有价格优势,而且常温和低温抗冲击性能明显比HIPS高,与PC组成的PC/A BS合金常温和低温抗冲击性能以及耐热性能大幅提升,特别是PC/ABS合金大幅地改善了PC低温抗冲击性能机器可加工性。

 

下表中列出了几类ABS树脂的物理和力学性能,表中类别可按照韧性(中抗冲和高抗冲)、耐热、阻燃、高模量分成四类。

 

表2 - ABS树脂性能

项目

ASTM方法

中抗冲

高抗冲

耐热

阻燃

高模量①

LZOD缺口冲击强度/(J/m)

D256

160-270

270-530

75-300

140-320

50-150

拉伸屈服强度/MPa

D638

35-50

35-45

35-60

35-45

63-95

断裂伸长率/%

D638

20-40

25-80

10-60

10-30

2-5

弯曲屈服强度/MPa

D790

55-75

50-75

55-90

55-75

95-160

弯曲模量/GPa

D790

2-3

1.5-2.5

2-3

2.0-2.5

4-9

热变形温度(1825kPa)/℃

D648

75-90

75-85

90-110

70-80

95-105

维卡软化点/℃

D1525

100-110

95-105

110-125

85-100

100-110

洛氏硬度

D785

100-115

80-110

105-115

95-105

110-115

注:①填充10%-30玻纤

 

1、2电性能

介电强度是不导电或不被电击穿情况下材料能承受的最高电压。其数值越大,材料绝缘性越好。体积电阻率是衡量单位体积材料在指定温度和湿度下阻止导电的能力。ABS吸水率比PC稍大,仅次于尼龙。与PS对比可见,丙烯腈的加入使得SAN和ABS吸水性增加。ABS介电强度因品级而定。

 

1、3流变特性

ABS的多相结构决定了其结构和性能关系的特殊性。ABS流变行为与其结构密不可分。在高剪切速率下,其熔体粘度主要由SAN基体树脂相组分和分子量决定,模量曲线与纯SAN一致,橡胶颗粒形态和含量不影响熔体的黏度-温度关系。与之相反,在低形变速率下,ABS长时间松弛谱受橡胶颗粒间相互作用的影响。因此,低剪切速率下,ABS流变行为类似于网状交联橡胶;但是,剪切力可以打破这种网状结构。

 

1、4光泽

ABS制品的光泽度可以达到从很低的哑光级(<10%)(60%Garden)>95%的高光泽。制品光泽度与树脂专用品级、模具或抛光压辊表面有关。低光泽制品一般是采用含大量橡胶微区或小粒径橡胶颗粒粘连呈聚集体的ABS或添加消光剂。本体法工艺生产的ABS中橡胶颗粒大,制品光泽度低。

 

1、5橡胶颗粒特性

ABS中橡胶颗粒特性是与其生产工艺密切相关的。乳液法ABS中橡胶可以在0.5μm一下,本体法ABS中橡胶颗粒明显比乳液法的大,且明显有包埋SAN的现象。因此,橡胶种类、含量、颗粒大小及其分布不同使ABS树脂品种、应用呈现多样式。

 

2、化学性能

 

2、1耐化学特性

耐化学特性与材料具体使用环境和方式有关。它是指材料的抗溶剂能力,溶剂可能会引起材料膨胀、应力开裂或化学反应。氰基的存在使ABS与烃类溶剂、矿物油、素菜油、蜡以及家用和商用材料的相互作用力减弱。作为家用制品材料,ABS具有优异的耐颜色污染特性,如咖啡、葡萄汁、牛血。与其他聚合物材料相同,ABS与化学试剂接触会发生应力开裂。注塑成型条件对ABS耐化学特性有较大的影响。这种影响和其品级有关。本体法和乳液法ABS耐化学试剂特性基本相同,两者在冰醋酸中软化。

 

试剂

本体法ABS

乳液法ABS

HIPS

煤油

100

100

 

锭子油

100

100

 

甲醇

86

89

100

乙醇

99

99

98

丙烯醇/正庚烷(1:1)

98

98

89

异丙醇/邻二甲苯(1:1)

100

99

99

邻苯二甲酸二辛酯

100

99

99

生菜油

99

100

100

乙基乙二醇

100

99

100

柠檬油

91

100

溶解

润滑油

100

99

100

冰醋酸

软化

软化

98

 

2、2加工稳定性

高温注塑成型时橡胶颗粒的聚集是形貌变化的明显特征。物理作用,如取向和模塑会导致内应力,对制品力学性能产生影响。因此,加工参数的合理选择和控制对优化模塑件性能是至关重要的。添加抗氧剂有助于加工时保持材料物理性能。

 

一定加工条件下,制品外观变化是以颜色变化、光泽度变化和表面缺陷为特征。挤塑、模塑时降低温度可以使变色程度降至最低。表面缺陷的形成往往与沿熔体流动方向牵伸有关,还与湿气、包裹的空气、气态降解物质有关。合理的干燥步骤可以克服湿气引发的表面缺陷。

 

2、3热氧化稳定性

ABS中橡胶(PB和/或SBR)相比SAN更易氧化,会因氧化而交联变脆,使ABS抗冲击性能下降。SAN接枝物会因氧化而从橡胶颗粒上脱落,使ABS抗冲击性能下降。两外。着色剂对ABS抗氧性能有不利的影响。抗氧剂可以明显改善ABS抗氧稳定性。

 

2、4光氧化稳定性

除热氧化稳定性,橡胶相同时还面临着光氧化稳定性的问题。光氧化降解一般发生在制品的外层。光辐射导致的制品颜色泛黄与橡胶相和SAN基体树脂相中有色基团形成有关。添加光稳定剂、找色剂、保护性涂层和涂膜都是保护户外应用制品的有效手段。

 

2、5阻燃型

ABS阻燃型是借助添加含阻燃剂和氧化锑或采用与PVC或PC组成合金的方法获得。比较新的方法是将含溴的化合物接枝在聚合物上实现阻燃。