氧化鎂對ABS樹脂色差的影響分析

李歆，劉格宏，袁洪波

（天津大沽化工股份有限公司ABS事業部，天津300455）

ABS樹脂，是一種兼有丙烯腈的剛性、丁二烯的韌性和苯乙烯的易加工性能的熱塑性工程塑料，廣泛應用在電子、電器、汽車、建筑及生活用品等方面。天津大沽化工40萬t/a ABS裝置引進沙比克公司乳液接枝本體SAN摻混工藝專利技術，由聚丁二烯膠乳（PBL）單元、高橡膠接枝（HRG）單元、苯乙烯-丙烯腈聚合（SAN）單元以和摻混單元組成，可生產注塑、擠出、管材、阻燃、電鍍五類共17種ABS樹脂。該裝置分為兩期，一期于2010年10月成功開車，二期于2012年6月正式投產。當下生產已趨于穩定，研究的重心開始轉移到提高產品質量上來，其中ABS樹脂的色差是評判產品質量好壞的重要依據之一，因此如何在生產中控制好ABS樹脂的色差成為當下的棘手問題。

生產ABS樹脂主要原料有HRG粉、SAN樹脂和預混料。預混料是由HRG粉和除酸劑及其他助劑配合而成，除酸劑是與HRG粉中殘存的酸反應的堿性物質，酸是在絮凝工藝中殘存的硫酸和在PBL單元使用的硬脂酸，如果不中和掉，將引起擠出機、模具設備的腐蝕，在擠出片材產品時，殘留酸也能引起模頭劃線和其它表面問題。在實際生產中，除酸劑的加入偏差要控制在合理范圍內，過少加入會導致注塑時產生沉積，擠出時引起表面缺陷、腐蝕等風險，過多加入會導致產品沖擊性能降低、熱穩定性降低。氧化鎂作為一種除酸劑廣泛應用在各種牌號中，其加入量的多少對產品色差有一定影響和規律。

1 色差的概念

色差是指試樣顏色與標準顏色在色度坐標中的幾何距離之差，并可用數據來表示，色差的單位為NBS，若2個色樣樣品都按L、a、b標定顏色，則兩者之間的總色差ΔE=h，各項單項色差可用下列公式來計算：

明度差：ΔL*=L*1-L*2

色度差：Δa*=a*1-a*2；Δb*=b*1-b*2

總色差：ΔE=[(ΔL)2+(Δa)2+(Δb)2]1/2

色差對顏色的管理來講是非常重要的，1976年CIE推薦了新的顏色空間及其有關色差的公式，即 CIE1976LAB（或 L*、a*、b*）系統圖，現在已被世界各國正式采納，作為國際通用的測色標準，形成了對色坐標表述的心理顏色空間。在這一系統中，元素ΔL*，Δa*和Δ b*的符號大致有如下意思：

+ΔL*=明亮的，-ΔL*=較暗的

+Δa*=較紅的（少綠的），-Δa*=較綠的（少紅的）

+Δb*=較黃的（少藍的），-Δb*=較藍的（少黃的）

2 氧化鎂對ABS樹脂產品色差的影響

影響ABS樹脂產品色差偏大的原因可分三大類：原料的問題、質檢方面的問題、工藝生產方面問題。其中，工藝生產方面的問題又可細分為：生產工藝參數的變動和生產環節中的污染。在平日的生產工作中，我們對生產工藝參數關注度較高，但卻容易忽視生產環節中一些污染問題，尤其是儲罐、過濾器、輸送管線、擠出機等地方，由于長期使用且倒換或清理周期較長，往往導致部分氧化物料富集，并隨著生產的進行，氧化的物料被帶到后續的工序中，造成最終成品的污染。

2.1 氧化鎂的性質

氧化鎂是一種無臭無味的白色易流動粉末，是一種堿性氧化物，與殘存的酸反應生成鎂鹽。氧化鎂易水解并和水反應，因此存放時要做好防護，原料使用防潮袋供應，一旦打開必須完全使用掉，未開袋的保質期最長為1年。

2.2 氧化鎂對ABS樹脂產品性能的影響

除酸劑是與高橡膠接枝粉（HRG）中殘存的酸反應的堿性物質，酸是在絮凝工藝中殘存的硫酸和在PBL單元使用的硬脂酸，如果不中和掉，硫酸將引起擠出機、模具設備和模具的腐蝕問題。在擠出片材產品時，殘留酸也能引起模頭劃線和其它表面問題。硬脂酸非常易揮發，它能在產品注塑時揮發出來。在生產過程中，除酸劑的加入偏差要控制在合理的范圍內，過少加入會導致注塑時產生沉積，擠出時引起表面缺陷、腐蝕等風險，過多加入會導致產品沖擊性能降低、熱穩定性降低。氧化鎂作為一種除酸劑與HRG粉和其它助劑配合成預混料，加入量過多或過少對產品性能影響較大，具體見表1：

表1

2.3 氧化鎂對ABS樹脂產品色差影響的實驗

以生產DG-417 ABS樹脂為實驗，配方中HRG、SAN和預混料比例恒定，擠出機參數和進料量恒定，只改變預混料中MgO加入量的多少，找出影響DG-417 ABS樹脂產品色差的規律。2014年8月28日，通過摻混單元二期M#線做實驗生產 DG-417 ABS樹脂，MgO加入量分別為加入 0kg、加入 10kg、加入 15kg，取樣做色差分析，每組10個，具體分析結果如下見表1、3、4、5：

表2 2014年8月28日14點，MgO加入量為0kg時，DG-417色差分析指標

表3 2014年8月28日13點40，MgO加入量為10kg時，DG-417色差分析指標

表4 2014年8月28日17點30，MgO加入量為15kg時，DG-417色差分析指標

2.3.1 氧化鎂用量對產品明度值（L）的影響（見圖1）

由圖1可見，氧化鎂的用量對明度值（L）影響顯著，明度值隨著氧化鎂用量的增加而增大，氧化鎂用量增大到一定程度后對明度值影響減弱。

表5 匯總

圖1

2.3.2 氧化鎂用量對產品紅綠值（a）的影響（見圖2）

由圖可見，隨著氧化鎂用量的增加紅綠值降低，氧化鎂對紅綠值的影響不顯著。

圖2

2.3.3 氧化鎂用量對產品黃藍值（b）的影響（見圖3）

由圖可見，氧化鎂的用量對黃藍值影響顯著，隨著氧化鎂用量的增加黃藍值下降，一定范圍內這種影響接近線性。

圖3

2.3.4 氧化鎂用量對產品色差（ΔE）的影響（見圖4）

圖4

氧化鎂用量對明度值L、黃藍值b、紅綠值a這三個參數有影響，且這種影響具有一定的規律性（前面內容已經對這種規律性進行了討論），氧化鎂用量通過對L、a、b的影響而影響色差，具體總結規律如下：氧化鎂加入量過少，ABS樹脂顏色又暗又黃，色差大；氧化鎂加入量過多，b值小于標準值，且越來越偏離標準值，色差也會變大；氧化鎂對色差的影響存在一個最佳用量，若能保證SAN、HRG性能的穩定，找到這個最佳用量是有意義的，若供應的原料不穩定，則氧化鎂的最佳用量也不穩定，找最佳用量也沒有意義。

2.3.5 7kg和10kg氧化鎂加入量對色差的影響

2014年9月3日對摻混單元二期J#擠出線做實驗生產DG-417 ABS樹脂，配方中HRG、SAN和預混料比例恒定，擠出機參數和進料量恒定，預混料中氧化鎂加入量為7kg和10kg，具體實驗數據見表6：

這次試驗證明了之前總結規律的正確性，即隨著氧化鎂用量的增加，明度值L升高，紅綠值a降低，黃藍值b降低。

表6

3 結論

氧化鎂的加入量對最終ABS樹脂產品的色差有很大影響，且有一定的規律性，氧化鎂加入量過多或過少均會導致ABS樹脂色差偏大，在保證SAN和HRG兩種主要原料性能穩定時，針對不同牌號，定期對創特加料系統進行校驗，保證氧化鎂及其他助劑的加入量精確，從而保證最終ABS樹脂產品色差控制平穩。