PA/ABS合金的增韌改性及研究新進展

摘 要：文章介紹了聚酰胺（PA）與ABS合金在國內外的發展狀況及其在汽車工業、電子電器和家用電器等行業的應用，總結了不同類型增容劑對PA/ABS合金綜合性能的影響及其作用機理，收集了近年PA/ABS合金方面的科研成果及發展趨勢。

關鍵詞：PA/ABS合金；增韌改性；增容劑

聚酰胺（PA）是分子主鏈上含有重復的酰胺基團-NHCO-的聚合物，具有較高的拉伸強度，優越的耐磨、耐腐蝕及熱穩定性，被廣泛應用于電子電器、石油化工、汽車等行業。ABS是一種非結晶性、弱極性的樹脂，而PA是一種結晶性、強極性的樹脂，兩者本身只具備部分的相容性，因此，在共混過程中引入增容劑改善兩組分的相容性一直是PA/ABS熱點與難點[1]。

1 PA/ABS合金的概述

1.1 PA/ABS合金的發展狀況

科學技術的發展使得單一品種塑料的性能已很難滿足工業應用，而金屬材料存在密度高，生產消耗嚴重，甚至生銹等缺陷，采用高分子合金可以有效的解決以上問題。PA/ABS共混制得的合金具有耐熱性、耐腐蝕性好和韌性等優良性能，被廣泛應用于汽車零部件等領域。自PA/ABS合金成功研制以來，國內外的研究者做了深入研究并將其產業化[2]。

1.2 PA/ABS合金的應用

PA/ABS合金具有PA、ABS的優良性能，且價格相對便宜，因此該合金取代部分金屬材料被用于很多領域。根據不同的工藝制備的PA/ABS合金性能相差較大，Bayer公司研制的PA/ABS合金具有較好的耐磨性被用于車輪和車軸；荷蘭DSM生產的PA/ABS合金具有較強的抗紫外線用于園藝設備零件等；英國Pan研制的PA/ABS合金吸水性低、收縮率小被廣泛用于路燈等戶外機械外裝部件。

1.3 PA/ABS增韌改性的機理研究

對任何純聚合物而言，都會隨著溫度升高或形變速率減小而發生脆-韌轉變，近年對增韌改進的機理多集中在多重銀紋、剪切屈服及空洞化發生的次序上及能量耗散形式之間的關系、各自在耗散總能量中的比例等方面。Jang等認為銀紋化和剪切屈服是兩個相互競爭的機制，當銀紋引發應力小于剪切屈服應力時，斷裂方式以銀紋為主，呈脆性；反之剪切屈服為主呈韌性；當銀紋引發應力等于剪切屈服時，發生脆韌轉變。但是目前仍然沒有明確的PA/ABS的增韌改性機理，一般認為是多種機理同時作用的結果。

2 PA/ABS合金的增韌改性研究進展

2.1 反應性增容改進

反應性增容是改進高分子合金的相容性、增加界面結合力的有效途徑。根據反應物官能團的結構特征，反應性聚合物大致有以下幾種類型：馬來酸酐型、羧酸及其衍生物型、胺基型、羥基型、環氧雜環型及離聚物型等。這些反應性聚合物與PA的端氨基和（或）端羧基熔融共混時，在界面發生反應形成化學鍵，從而提高了共混物的相容性并提高了共混物的其他綜合性能。

2.1.1 酸酐型增容劑

反應型增容劑中引入的酸酐反應基團主要是指馬來酸酐。馬來酸酐與其他單體或聚合物通過共聚獲得馬來酸酐型及其衍生物增容劑，其具有反應活性大、制備簡單、易于接枝等優點而被廣泛用于共混改性。Carrot使用馬來酸酐接枝ABS（ABS-g-MAH）增容PA/ABS共混物，試驗研究結果表明ABS-g-MAH含量的增加，分子間的作用力增大，提高了共混物的熱變溫度，合金產物的沖擊強度提高，拉伸強度降低。蔡緒福[3]等研究了用少量苯乙烯-馬來酸酐（SMA）作增容劑對PA/ABS共混體系相容性的影響，分別得到了以ABS為連續相和以PA6為連續相的共混體系最佳配比。其中，前者以80：20：6，后者以10：90：6制備的PA6/ABS/SMA共混體系可獲得最佳性能。

2.1.2 環氧型增容劑

目前研究較多的環氧型增容劑是甲基丙烯酸縮水甘油酯及其衍生物，其具有毒性小、沸點高、揮發性小等特點。通過增容劑中的環氧基與PA的端基反應生成接枝物，改善PA與ABS兩相界面的相容性。

Kudva等研究了甲基丙烯酸縮水甘油酯/甲基丙烯酸甲酯共聚物對PA/ABS合金的增容作用，試驗結果表明該增容劑促進ABS形成了大方塊與小分散顆粒兩種聚集態，可能是甲基丙烯酸縮水甘油酯基團能與PA的端氨基和端羧基發生反應的結果導致共混體系脆韌轉變溫度升高，沖擊強度變差。

Guralp Ozkoc等以甲基丙烯酸乙酯接枝GMA增容劑含量為5%，結果表明處理后的分散相尺寸減小且PA6的結晶度逐漸降低。

2.1.3 其它類型增容劑

Majumdar等通過聚甲基丙烯酸甲酯與甲胺反應制備酰亞胺化丙烯酸增容PA/ABS共混體系，在PA/ABS（45/45）中加入10%酰亞胺丙烯酸，獲得了缺口沖擊強度為979J/m的超韌PA/ABS合金，且拉伸彈性模量變化不大。任俊芳等[4]采用反應擠出接枝改進技術，制備新型的含有 唑啉官能團的增容劑ABSm，并研究了PA6/ABS/ABSm共混物的力學性能。試驗結果表明適量的ABSm明顯的提高了PA6/ABS的相容性，使ABS均勻的分散于PA6中，加入ABSm后共混物從脆性斷裂轉變成韌性斷裂；此外，適量的ABSm增容劑可以提高PA6/ABS共混物的缺口沖擊強度，在ABSm含量為4%時共混物的沖擊強度達到最大。

2.2 其他改進方法

研究發現在共混體系中加入與PA和ABS兩相在熱力學或分子鏈上相容的嵌段共聚物、接枝共聚物降低界面張力，對共混物的增容具有很大作用。此外還可以引入類似于吡啶、叔胺等能夠產生相互作用離子的基團，與PA的端羧基形成離子鍵，從而改善高分子共混體系的相容性進而提高力學性能。聚合物共混改性是高分子材料工程中最重要的領域之一，是開發具有優良性能新型材料的重要途徑。

3 結束語

隨著我國汽車工業、電子電器和家用電器等行業的發展，對PA/ABS合金的要求越來越高，因此研究PA/ABS合金的增韌改性不僅具有重要的理論意義，而且具有一定的實用價值；在研究PA/ABS合金增容劑的同時開展PA/ABS合金的加工工藝等應用開發，以滿足行業的需求。

參考文獻

[1]王國全.聚合物共混改性原理與應用[M].中國輕工業出版社，2007.

[2]Grutke S. Polymer and ABS： two unlike brothers unite [automotive materials][J]. Kunststoffe International. 2006，96（3）：108-110.

[3]蔡緒福，陳力，魯成祥. PA6/ABS/SMA共混體系的結構與性能[J].四川大學學報（工程科學版），2005，37（6）：81-85.

[4]任俊芳，王金清，王宏剛，等.ABS 唑啉化對PA6/ABS共混物的增容作用研究[J].塑料工業，2009，37（6）：21-24.

作者簡介：李細珍，女，碩士研究生，主要從事高分子合金的研究及應用。