ABS樹脂增韌研究進展

姚姍姍+呂福成+龐青青

摘 要：探討了不同種類、不同含量的增韌劑對制備ABS復合材料力學性能的影響。結果表明，加入一定含量的增韌劑，可以提高ABS樹脂的力學性能，不同種類的增韌劑其增韌機理不同。

關鍵詞：ABS樹脂；復合材料；增韌

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.24.045

0 引言

ABS是目前應用最廣泛的一種三元接枝大分子熱塑性樹脂，獨特的化學結構使得ABS不僅具有聚丙烯腈的優良性能，如耐腐蝕性、耐油性和強的著色能力，聚丁二烯鏈的耐寒性和柔韌性，還有聚苯乙烯的優良性能，如光澤性和加工特性[1]。通過改變ABS三種組分的比例，可以適當提高ABS的某一性能（如通用型、高抗沖型）。通用塑料中ABS組分比為：丙烯腈 ：丁二烯：苯乙烯 =（10%～30%）：（10%～30%）：（30%～60%）。加工過程中，通常根據所得的制品性能需求來調節ABS中各組分的比例。因此，ABS材料應用非常廣泛，如包裝材料、家用電器、汽車零部件等。ABS具有良好的力學性能和可二次加工性能，成為最重要的加工原料之一。但是ABS也有一定的缺點，如拉伸強度較低、熱變形溫度較差等，限制了其使用范圍。為了改善ABS存在的性能問題以及擴大ABS的應用領域，科學工作者開始探索各種技術和方法，對ABS進行以改性制備復合材料。本文通過討論加入不同增韌劑的方法，研究不同種類的填料對于ABS性能的影響，從而尋找能更好地改善ABS力學性能的方法。

1 彈性體增韌ABS樹脂

彈性體是一種很好的改性材料，改變彈性體的配比、尺寸、分散性、交聯度、界面相容性等都會對ABS的增韌效果產生影響。其中，對材料力學性能影響最為明顯的是彈性體的含量、尺寸以及結構。例如，彈性體的含量為15%時，可明顯提高脆性塑料的沖擊強度（高達幾十倍）。

查留鋒[2]采用熔融共混法制備了醋酸乙烯酯-馬來酸酐接枝共聚物/ABS復合材料，從實驗結果得出，加入少量醋酸乙烯酯-馬來酸酐接枝共聚物，復合材料的沖擊強度與純ABS相比提高了43%。主要增韌機理是，材料受力時，產生銀紋，從而彈性體上的點應力傳遞為整個顆粒表面的面應力。

蘭浩等[3]將不同種類的彈性體添加入到ABS/PC體系制備復合材料。從實驗結果得出，當彈性體在添加量分別為5%、4%、3%時，三種馬來酸酐接枝共聚物（馬來酸酐接枝LLDPE、馬來酸酐接枝 ABS、馬來酸酐接枝PS）的復合材料的沖擊韌性分別達到最大值。

2 無機顆粒增韌ABS樹脂

傳統以彈性體增韌聚合物基體時，通常會降低復合材料的強度。為克服這一缺陷，國內外學者探索用非彈性體增韌聚合物的思想。其中，無機顆粒改性ABS樹脂，在提高基體韌性的同時，又不會降低材料的強度。

張雪琴[4]制備出納米碳酸鈣/ABS復合微粒并進行研究，通過探索增韌機理來說明納米碳酸鈣的加入對復合材料力學性能的影響。從實驗結果得出，納米碳酸鈣在ABS基體中分散狀態良好，并與基體有較好的界面相容性。因而，材料發生斷裂時，復合微粒吸收了大量的能量，提高了材料的力學性能。當納米碳酸鈣的含量為3wt%時，復合材料的沖擊強度達到最大值。

裘擇明[5]通過加入不同含量的超細碳酸鈣制備出超細碳酸鈣/PVC/ABS三元體系復合材料。從驗結果得出，當超細碳酸鈣的含量為15wt%時，超細碳酸鈣/PVC/ABS三元體系復合材料的韌性與PVC/ABS二元體系相比提高了2～3倍。

3 纖維增韌ABS樹脂

纖維增韌ABS樹脂，主要包括：基體增韌、界面增韌和纖維混雜增韌。在制備過程中，主要通過改變纖維的含量、長徑比以及纖維與樹脂之間的界面相容性等問題，來達到增韌效果，從而提高纖維/ABS復合材料的力學性能。

張祺鑫[6]采用共混法制備出短切碳纖維/ABS復合材料。從實驗結果得出，在復合材料中短切碳纖維含量為10wt%時，材料的加工性能被明顯改善；短切碳纖維的含量為30wt%時， 材料拉伸強度被明顯提高。隨著復合材料中短切碳纖維含量逐漸增加，tanδ峰右移，說明短切碳纖維對材料的使用溫度和力學性能有很大影響。

陳桂蘭等[7]采用共混法制備出玻璃纖維/苯乙烯-馬來酸酐共聚物/環氧樹脂復配的相容劑/ABS四元體系復合材料。復合材料在制備過程中沒有產生“浮纖”現象，而且制品具有良好的表面光滑性，良好的熱性能、力學性能以及可加工性。

賀金秋[8]采用熔融共混法通過加入不同種類、不同含量的添加劑制備出不同的復合材料。對材料進行力學性能檢測（拉伸、彎曲和沖擊），從實驗結果得出，當添加劑含量分別為相容劑：增韌劑：玄武巖纖維 = 5wt% ：10wt% ：20wt% 時，玄武巖纖維/ABS復合材料的力學性能最佳，拉伸強度、彎曲強度和沖擊強度分別達到最大值。

4 展望

ABS樹脂是一種具有柔性鏈和剛性鏈的特殊三元接枝分子結構，在宏觀能上可同時表現為韌性、剛性的力學性能。ABS樹脂具有良好的耐低溫性能和著色加工性能，可廣泛應用于生活的各個領域有。隨著對材料使用要求的日益苛刻，對ABS在特殊領域所需要的性能提出了更好的要求。本文針對不同增韌劑種類對ABS復合材料做出了闡述，可為相關的復合材料研究提供一些方法。但實驗的結果還需要進一步驗證，對于不同方法改性ABS樹脂也需要更深入的探索。

參考文獻：

[1]于志省.ABS樹脂研究進展[J].高分子通報，2012（05）：40-46.

[2]查留鋒，毋偉，陳建峰等.EVA-g-MAH和改性納米碳酸鈣增韌PC/ABS合金的研究[J].北京化工大學學報（自然科學版），2007（04）：409-413.

[3]蘭浩，周琨生，方年生.相容劑對PC/ABS合金性能的影響[J].中國塑料，2004（08）：55-57.

[4]張雪琴，毋偉，曾曉飛，俞江華，陳建峰.納米CaCO3復合微粒對ABS性能的影響[J].高分子材料科學與工程，2006（01）：107-110.

[5]裘懌明，吳其曄，湯海波.超細碳酸鈣對PVC/ABS二元體系增韌改性的探討[J].青島化工學院學報，1994（04）：329-333.

[6]張祺鑫.連續碳纖維增強ABS及其合金[D].北京化工大學，2012.

[7]陳桂蘭，羅偉東，陳勇.短玻璃纖維增強ABS復合材料的性能研究[J].中國塑料，2002，16（05）：30-33.

[8]賀金秋.玄武巖纖維/ABS樹脂共混物的制備與性能研究[D].哈爾濱工業大學，2014.

*為通訊作者endprint