苯乙烯树脂的商业应用
时间：2014-01-23 阅读：531
三元聚合物ABS从本世纪40年代开始商业化，销量逐年增长，现已成为销量zui大的工程热塑性塑料，仅美国的销量就于1989年超过了12亿磅。在大宗商品塑料与高性能工程热塑性塑料之间，ABS占据了*的“过渡”聚合物的位置。
化学和性质
ABS的多能性来自于它的三个单体结构单元——丙烯睛、丁二烯和苯乙烯。每个组分都为zui终聚合物提供了一套不同的有用的性能。丙烯睛主要提供了耐化学性和热稳定性；丁二烯提供了初度和冲击强度；苯乙烯组分则为ABS提供了硬度和可加工性。有三种生产工艺——乳液法、连续本体法或悬浮法，任一种工艺方法所制得的ABS原料中的苯乙烯含量均为50％甚至更高。通常至少两种工艺结合使用，以使zui终产物*化。ABS树脂属于两相体系：苯乙烯一丙烯睛共聚物（SAN）为连续相，丁二烯衍生橡胶为弹性体分散相。
实际上还有少量苯乙烯和丙烯睛在丁二烯橡胶上发生共聚合反应（接枝），本来不相容的硬SAN和橡胶相容起来。因此，人们可把ABS看作是*个在商业上取得成功的聚合物合金之一。
改变三种单体A、B、S的比例，聚合物的分子量和橡胶相的形态就能有无限的ABS产品供选择。例如，橡胶相的颗粒大小可以从小于0．1微米变到几个微米。橡胶相内平均颗粒大小和颗粒大小分布，对聚合物性能的整体均衡，包括强度、韧度和外观有重要影响。大橡胶颗粒增加韧度而降低光滑度。
与分子量相关的硬相链长度对ABS树脂的性能也有显著的影响。一般地，聚合物链越长，强度性能（包括冲击和延性）越高，而流动性能越低。
zui后，硬SAN相与橡胶相的比率将影响ABS树脂的流动性和抗冲击性能之间的均衡，例如，橡胶含量的增加将提高ABS材料的冲击强度和韧度，但通常以流动性变差为代价。流动性能和抗冲击性能之间的均衡是ABS材料的基本产品特征，这种特征将普通用途的ABS材料彼此区别开来。
合金及品
如果在聚合过程中加人更多种的单体，或者混入化学添加剂，或者与另一种塑料共混或形成合金，就可以进一步拓宽以ABS为基础的树脂的性能范围。
例如，在聚合过程中加入α一甲基苯乙烯或马来酸酥，就能生产出具有较高热变形温度的以ABS为基础的材料。使用甲基丙烯酸甲酯，能使硬相和橡胶相的折射指数相匹配，从而使材料具有透明度。
通常，ABS树脂与添加剂在聚合过程中作为zui后一个工序进行配料，或者作为分别的工序在挤压或班伯里密炼机等熔体混合设备中进行熔融配料。所用的典型添加剂能改进耐紫外线性能和热稳定性、阻燃性和抗静电性能。具有更高强度和硬度的增强型ABS已经商业化。
ABS的一个有用的特点就是能与各种不同的聚合物形成一系列合金，这些合金具有超出传统均衡性能的新的性能范围。
zui普通的是ABS－一聚碳酸酯（PC）合金，与基础ABS三元共聚物相比，它表现出改进了的抗冲击性能（特别是在低温下）和高耐热性能。它们在汽车市场，如仪表面板和车轮挡板等方面有很强的适用性。通过加入助剂，PC／ABS合金还能制成阻燃型材料，并已在商用机器市场上取得很大成功。阻燃型ABS材料的另一个商业化途径是与PVC组成合金；PVC是具有阻燃性的材料。
ABS与一种结晶型聚合物组成合金，会具有更强的化学稳定性。已商品化的有：ABSPBT（聚对苯二甲酸丁烯酯）合金和ABS尼龙合金，其目标市场包括草坪和花园器具、汽车内部材料、动力工具壳体和化妆品包装材料。
ABS合金的一个新系列，可以不需要化学添加剂或填料（炭或金属），而显示的“*”的静电消散性能。这种*抗静电性能是耐擦拭的，并对温度相对敏感。
这些合金不风化并有良好的着色能力，应用目标主要是材料加工领域。（要得到更多有关ABS合金的资料，请参见本书第5页“合金和共混”一章）。
加工
ABS是无定形的热塑塑料，它在一定温度范围内软化而不是突然熔化。ABS稍具吸湿性，在熔化加工前应予以干燥。ABS通常以丸片形成出售，颜色为原色、预着色或混合色，也有以自然粉末形成出售。也可用浓缩色料来满足zui终用户的要求。各种ABS材料都易于接受常用的二次加工处理，如机加工、粘合、紧固、电镀、涂漆等。
ABS树脂的一个基本长处就是加工性能。ABS材料的加工操作条件范围宽广和具有良好的剪切稀化流动特性。很多加工形式都可选用，包括注塑、挤塑、热成型、结构泡沫和吹塑。
用途
ABS基产品的性能范围宽广，加工宽裕度大，价格与性能较均衡，这使它的应用市场很广。
运输。这是ABS在美国的zui大市场，年需用约3亿磅树脂。汽车方面的应用很多，包括车内和车外。为了内部注塑使用，已开发出高耐热、普通用途和光滑性低的材料，用作仪表面板、控制板和其它汽车内部装演部件。
人们普遍认为ABS是制作汽车内部组件的塑料。外部应用则包括散热器格栅、前灯罩和大型卡车的用挤压一热成型方法制成的各种饰带。电镀级ABS可用于把手、灯框、镜座、格栅和装饰带。
器具。
1989年美国的器具市场消耗2．5亿磅ABS树脂，其中绝大部分消耗在主要的器具上，挤压一热成型门和油罐衬里为首。透明ABS用作冰箱的冻结箱托架。器具市场的其它用途有厨房用具、动力工具、真空扫除机、缝纫机和电动头发吹风机上用的注塑外壳。ABS受人偏爱是由于它的强度、韧度、光滑度。着色力、加工性能和价格等之间的良好平衡。
商用机器。
是ABS的一个大的“附加值”市场，这部分在1989年约为7500万磅树脂，在历*一直保持强劲的增长速度。阻燃级材料在计算机外壳及控制板方面很适用。
建筑。
ABS在此领域内有广泛应用，特别是在排水、废水和排气（合称DWV）管，以及注塑管件等方面。1989年美国的销量超过1．5亿磅。ABS材料能与低价格的PVC在DWV管材市场上共存，是由于它能提供改进了的低温冲击性能、较易粘接和低得多的比重。
消费品和工业品市场中有许多部分应用ABS。
这包括玩具、医疗器具、草坪和花园用具、家具、化妆品包装、船舶、排灌、箱包和淋浴间。非常美观。良好的加工性能、高光滑度及有利的成本／性能之间的平衡等方面的要求，决定了ABS对于这个广阔市场部分的适合性。
商业信息
尽管ABS用工业标准来说，已有很长的历史，这类产品及其服务的大多数市场和应用，还远没有成熟。未来几年内，美国对ABS树脂的需求预计将以每年3～5％的速度增长。
ABS在欧洲的增长率估计与美国相似，而太平洋地区相则为每年7～10％左右。以ABS为基础的合金甚至比标准ABS树脂预计有更快的增长。在1991年中的价格表上，普通用途ABS注塑级产品的价格范围为：中档的冲击／原始型树脂的标价为1．47美元／磅；*冲击强度级材料的价格为1．62美元／磅。一般地，挤塑级产品的标价要低5％～10％。阻燃级和高耐热级起价为回．65美元／磅，这是原始材料批发价。
以下是美国的三个主要的ABS生产商：通用塑料公司（Cycolac牌树脂），孟山都公司（Lustran），陶氏化学公司（Magnum牌）。通用塑料公司的（美）国内生产能力zui大，所占*居先。所有这三个供应商都有美国以外的生产能力。