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炼油与化
2010年第3期
REFINING AND CHEMICAL INDUSTRY
ABS树脂拉伸强度影响因素的研究
孙士昌,于清河2
(1大庆石化公司化工三厂,黑龙江大庆163714;2.大庆石化公司复合肥厂,黑龙江大庆163714)
摘要:采用乳液接枝一本体SAN掺混工艺生产ABS树脂。文中研究了影响ABS树脂的拉伸强
度的诸多因素。结果表明,乳液接枝主干胶乳、接枝聚合共聚物的粒径大小、链转移剂
(TDDM)用量、接枝率、胶含量以及不同拉伸强度SAN的选择等因素对ABS树脂的拉伸强度均
有不同程度的影响。
关键词:乳液接枝;本体SAN;掺混;拉伸强度
中图分类号:TQ325
文献标识码:A
文章编号:1671-4962(2010)03-0011-03
ABS树脂作为具有较高拉伸强度、冲击性等力1.2设备与仪器
学性能的橡胶增韧塑料现在已广泛应用于电子电
主干胶乳聚合设备:50L釜,自行研制;接枝聚
器、汽车、纺织、军工等领域,成为世界第五大通用合设备:RAT-50型,上海申顺生物科技有限公
塑料。随着ABS树脂生产技术的不断提高,一般司;双螺杄挤出机:南京瑞星高聚物装备有限公
通用ABS树脂的各项力学性能已不能满足市场需司;掺混器:50L型, Daelim Engineering Co,Ltd.;拉
求。目前大量高力学性能ABS树脂以及ABS树脂伸强度测试仪:1000型, Tinius Olsen Testing
复合材料的涌现,使ABS树脂应用更加广泛,同时 Machine Co.,Ltd.;万能制样机:PRO-70P型,
也对ABS树脂性能要求更加严格们。
Dongshin Hydraulics Co.,Ltd.;粒径测试仪:PCS
拉伸强度是ABS树脂材料在受到拉力时断裂63型, MANERN。
点的应力。拉伸强度大小反映了ABS树脂材料的1.3ABS树脂制备工艺
承受拉应力能力。特殊受拉ABS树脂材料要求
在自行研制的50L主干胶乳聚合釜中,利用
ABS树脂要有足够的拉伸强度。提高ABS树脂材小粒径聚合技术制得粲丁二烯胶乳(PBL)、丁苯胶
料拉伸强度是提高ABS树脂性能的重要内容。注乳(SBRL)、丁腈胶乳(NBRL)、丙烯酸酯胶乳
射成型、挤出成型和吹塑成型是ABS树脂的主要(ARBL),每种胶乳制得不同粒径批次,然后通过附
加工成型方式。
聚放大小粒径接枝主千胶乳粒径(260~360mm)。
文中所研究的ABS树脂的生产采用了乳液接将一定量附聚胶乳接枝聚合釜加热到一定温度,
枝一本体SAN掺混法。其乳液聚合是小粒径聚合加入FES、SPP、DX混合溶液。搅拌升温至50
并采用附聚技术合成PB-g-SAN接枝共聚物,再与60℃,再将 CHP,EMS溶液和ST、AN混合单体逐渐
SAN进行本体熔融共混,制得ABS树脂。研究了加入接枝聚合釜中,反应1.5~4h后升温至60~
生产过程中各项因素变化对ABS树脂拉伸强度的80℃,再反应1~2h。进行絮凝、脱水、干燥的
影响。
ABS接枝粉,与不同SAN以不同比例掺混,通过双
1实验部分
螺杄挤岀机制得ABS树脂。
1.1实验原料
1.4ABS树脂拉伸强度测试
二烯;苯乙烯;丙烯腈;丙烯酸酯;引发剂过
参照 ASTMD-638,将ABS树脂通过万能制样
硫酸钾K2SO;叔十二烷基硫醇(TDDM);乳化剂岐机制成样条,采用国际I型样条,以(5±1)mm/min
化松香酸钠(EMS);焦磷酸酐四钠(SIP);葡萄糖的拉伸速度启动拉伸试验。拉伸强度a,按(1)式
(DX);硫酸亚铁(FES);异丙苯过氧化氢(CHP);氢计算:
氧化钾(KOH)。SAN325、SAN327树脂,大庆石化
び1=Pb?d
公司化工三厂生产。SAN168、SAN178树脂,镇江式中Pー试样在拉伸至断裂过程中的最大负载,
国亨生产。
N;b一试样宽度,mm;d一试样厚度,mm。
炼油与化工
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REFINING AND CHIEMICAL INDUSTRY
第21卷
1.5接枝率测定
2结果与讨论
接枝率定义为单位质量橡胶粒子上接枝SAN2.1接枝主干胶乳对ABS树脂拉伸强度影响
的质量分数。測试方法:称取500mgPB-g-SA
乳液聚合主要是将丁二烯单体聚合成为聚丁
接枝共聚物,加入适量丙酮,用HY-200型调速振二烯或丁二烯与其他单体聚合成为共聚物,即为
荡器振荡2h,充分溶解;然后在CL-21M型超速离ABS树脂中的橡胶相以。ABS树脂中分橡胶相和
心机上进行离心分离,时间30min,转速15000r分散相,橡胶相对ABS树脂的力学性能有很大的
min。移去上层清液,重复溶解及分离过程1次。影响]。主要考虑聚合后的接枝主干胶乳是否能
移去上层清液,放于烘箱中60℃下烘干8h。再于在接枝聚合中与苯乙烯、丙烯腈混合单体(连续
真空烘箱中80℃下真空烘干3h,称重。按(2)式相)良好结合,是否能在掺混过程中与SAN很好相
计算接枝率。
容,从而使最终制得的ABS树脂有较高的拉伸强
接枝率%=(m-mxA)mxA
(2)度。通过多次对比实验,得出接枝主干胶乳对提
式中m一取料质量,g;mrー分离后剩余料重,g;高ABS拉伸强度的影响见表
A-PB-g-SAN接枝聚合物中PB的质量分数,%。
表1接枝主干胶乳对拉伸强度的影响MPa
项目
聚丁二烯胶乳(PBL)
丁苯胶乳(SBRL)
丁腈胶乳(NBRL)
丙烯酸酯胶乳(ARL)
拉仲强度
40-50
45~5
35~45
30~40
从表1可见,选择聚丁二烯胶乳和丁苯胶乳效ABS树脂的拉伸强度降低的。当接枝胶乳粒径大
果最佳。这是由于聚丁二烯胶乳和丁苯胶乳与于360mm时,接枝粒子有效面积将减小,同样使接
SAN有较好的相容性,在接枝聚合过程中苯乙烯、枝的苯乙烯、丙烯腈(SAN)量减少,接枝率随之下
丙烯腈能充分地接枝到这2种接枝主干胶乳上,从降,从而使ABS树脂的拉伸强度降低。由此可见,
而提高ABS树脂的拉伸强度。尤其在通过附聚接枝胶乳的粒径只有在某一最佳值时才能得到较
放大接枝主干胶乳粒径时,更加容易控制聚丁二高拉伸强度的ABS树脂。
烯胶乳和丁苯胶乳的粒径,以便得到最佳的接枝23链转移剂的用量对接枝率及ABS树脂拉伸强
胶乳粒径,制出具有较高拉伸强度的ABS树脂
度的影响
2.2接枝胶乳粒径对ABS树脂拉伸强度影响
链转移剂的用量对接枝率的影响见图2。
接枝胶乳粒径对ABS树脂拉伸强度的影响见
图
乏要
20
10
2.0
链转移剂用量/g
360
粒径/mm
图2链转移剂的用量对接枝率的影响
图1接枝胶乳粒径对ABS树脂拉仲强度的影响
由图2可见,接枝率的大小取决于链转移剂的
由图1可见,接枝胶乳的粒径大小与ABS树脂用量,随着链转移剂用量的增加接枝率在逐渐降
拉伸强度呈现1个缓和的峰值曲线,接枝胶乳的粒低。通过控制链转移剂用量考察ABS树脂拉仲强
径在260~360mm之间ABS树脂拉伸强度处于1度的变化情况。结果表明:链转移剂用量越高接