天津大沽ABS产品牌号的改进及研发

张晔辉　刘格宏　陈伟峰　李春耕（天津大沽化工股份有限公司，天津 300452）

天津大沽ABS产品牌号的改进及研发

张晔辉刘格宏陈伟峰李春耕
（天津大沽化工股份有限公司，天津 300452）

ABS树脂是重要的通用合成树脂，是由丙烯腈(Acrylonitrile，AN)、丁二烯(Butadiene，BD)、苯乙烯(Styrene，ST)三种单体共聚组成的一种橡胶增韧热塑性塑料，其中聚丁二烯橡胶(HR G)为其分散相，苯乙烯-丙烯腈树脂(SAN)为其连续相。本文针对引进的GE牌号特点和市场调研情况，做了大量研发工作，完善主要ABS牌号417和MG94，达到各方面性能的平衡，同时努力开拓ABS新牌号和新领域的应用，如开发了高刚性的437，高光高亮黑色电视机专用料和1/16”V0级阻燃FR 11等牌号，提高产品质量，满足客户全方位需求，提升了产品的市场地位，扩大了产品市场占有率，提高了企业效益。

ABS树脂；增韧；热塑性塑料；牌号。

ABS树脂是重要的通用合成树脂，是由丙烯腈（Acrylonitrile，AN）、丁二烯（Butadiene，BD）、苯乙烯（Styrene，ST）三种单体共聚组成的一种橡胶增韧热塑性塑料，其中聚丁二烯橡胶（HRG）为其分散相，苯乙烯-丙烯腈树脂（SAN）为其连续相。随着我国家电和汽车工业的不断发展以及居民消费的升级换代，ABS树脂在国内的需求呈现快速增长的趋势。

天津大沽化工股份有限公司的40万吨/年ABS装置是从美国GE公司引进的乳液接枝-本体SAN掺混专利技术，按照工艺流程分为四个单元：PBL、HRG、SAN和掺混单元。PBL单元生产的PBL胶乳送至HRG单元，HRG单元生产的高橡胶接枝粉和SAN单元生产的SAN粒子经过掺混单元挤出造粒后最终得到ABS树脂产品。天津大沽引进了美国GE的五大类11个产品牌号，涵盖注塑、挤出、管材、电镀和阻燃领域，本文针对引进的GE牌号特点和市场调研情况，做了大量研发工作，不断完善主要ABS牌号417和MG94，达到各方面性能的平衡，得到客户认可；同时努力开拓ABS新牌号和新领域的应用，如开发了高刚性的437，高光高亮黑色电视机专用料和1/16”V0级阻燃FR11等牌号，实现了以市场为导向、以研发为立足点、以生产为保障的发展模式，通过不断提高产品质量，不断开发新牌号满足客户全方位需求，提升了大沽化工ABS产品的市场地位，扩大了产品市场占有率，提高了企业效益。

1、产品牌号改进及研发背景

天津大沽引进的ABS产品牌号及各牌号主要特性如下表：

表1、引进ABS产品牌号及各牌号主要特性

由转让时的牌号可见大沽整体产品线类别不够齐全，产品系列不够完善，难以适应激烈的市场竞争要求，且大沽牌号主要牌号MG47与目前中国ABS市场上主流牌号757、757K、121H性能有一定差异，大沽MG47冲击稍高，但熔指偏低，因此一方面需要对现有牌号如MG47和MG94进行改进优化，以现有牌号为基础，通过对现有牌号进行完善以满足国内大多数客户的需求；另一方面需要加大ABS新牌号的研发力度，积极开拓新领域和新应用，提高我公司ABS产品的市场竞争力。

2、MG47和MG94的改进

针对中国ABS的市场情况，在充分了解下游用户的需求基础上，天津大沽确定了主打牌号417要实现“双 20”，即熔指 20g/10min（220℃，10.0kg，ISO 1133），冲击20 kJ/m2（V形切口，23℃，4.0mm），同时其它性能保持较好平衡的目标，GE转让的牌号中MG47与之最接近，为实现要求，大沽通过调整产品物料配比和小料加入种类及用量，改进了 MG47，开发出性能更优，平衡性更好的417产品，其主要性能如下：

表2、417产品主要特性与MG94对比

由上表可见大沽417与市场上主流注塑牌号757、757K、121H性能相当，可以满足下游客户的要求，目前417已占大沽产量的90%以上，仅在去年就销售超过34万吨。

针对部分客户需要高流动注塑级ABS产品，同时对冲击性能也有较高的要求的情况，大沽在现有MG94基础上，通过调整配方比例和润滑剂用量，同时根据冲击需要，加入液体型冲击增加剂，得到了熔指在35 g/10min（220℃，10.0kg，ISO 1133），冲击在17.5 kJ/m2（V形切口，23℃，4.0mm）左右的改良型MG94，适应了此类用户的需求，此产品在下游高流动的领域得到了大量应用。

3、437的开发

2011年3月11日，日本发生了大地震，震区拥有全球40%左右的丁二烯产能，地震后全球丁二烯市场供应骤然紧张，丁二烯产品价格迅速由18000元/吨左右迅速涨到了32000元/吨，ABS的原材料供应压力增大，加之天津大沽购买的专利转让牌号在同等性能（尤其是冲击和熔指）下较其它生产厂家的丁二烯含量稍高，因此产品生产成本压力增大，产品竞争劣势明显。为了提高公司竞争力，我公司在保证产品各项性能的基础上，尝试降低丁二烯含量，以开发出一种新ABS牌号DG-437。

3.1 DG-437期望性能

客户要求开发一种新牌号ABS用作电瓶车外壳，此物料要能适应长期室外环境，有一定的冲击强度和耐候性能，同时成本相对于通用注塑料稍低，天津大沽结合自身工艺特点和现有产品情况，确定了此种牌号为DG-437，其期望性能如下表：

表3、DG-437主要性能

3.2配方及工艺条件调整

为了达到降低产品中丁二烯含量，而且产品的流动性又在控制目标值20 g/10min（220℃，10.0kg，ISO 1133）的目的，需要增加AS的比例，但AS比例增加后，最终产品的熔指会上升，因此必须首先提高AS分子量来降低AS的熔融指数，同时为了更好的刚性和光泽性将SAN的丙烯腈含量适当降低。

通过试验确认AS的熔融指数为3～4（230℃，1.2kg），丙烯腈含量控制在25±1%，而这与大沽目前转让的4种AS都不相同，因此将其命名为AS-105。通过中试使用AS-105再配合HRG粉（即高橡胶接枝粉，ABS接枝粉）362及部分助剂，基于AS-105较生产417时份数提高5个点可生产出期望的437牌号。

根据确定的目标AS要求，调整了SAN单元的进料组成和工艺操作条件，将其丙烯腈含量控制在25%±1，熔融指数控制在3～4 g/10min（230℃，1.2kg）之间。并确定了反应釜釜温、釜压及一闪加热器、二闪加热器及造粒系统的温度控制范围及真空条件，形成AS生产条件卡。

3.3生产注意事项

3.3.1在SAN的生产过程中，调整SAN粒子熔融指数是通过调整NOM进料量实现的，在同产量下NOM进料量越大，熔融指数就越高，反之越低。

3.3.2由于高刚性437的硬度大，在初次试产时，ABS生产线上的拉条切粒机切刀采用普通合金钢刀具，造粒机刀具刀齿曾被437粒子磕坏，整个切粒机动刀报废，经过与拉条切粒机厂家研究后，采购了钢质较硬的司太立（Stellite）合金材质的刀具。同时在生产437时，初期采用417配方开车，DG-417产品其含有较高的丁二烯含量产品韧性好，硬度相对小，对造粒机切刀损坏小，待拉条成功后再在线切换到437配方，此后造粒机刀具未出现过问题，保证了生产的顺利进行。

3.4工业化生产及性能对比

通过连续三次生产得到了期望的DG-437，将其性能与奇美707K对比，见下表：

表4、与奇美707K性能对比

由上表可见大沽的437与707K总体性能基本相当，部分性能甚至优于707K，且437达到了预期的性能目标，同时BD含量得到了较大程度的下降。

新牌号ABS树脂DG-437，产品具有较好的基色，由于使用的HRG接枝粉比例较少，产品冲击性能较低，刚性较好。在丁二烯原料价格较高时，该产品有助于提高公司的竞争力同时扩大了公司的产品应用领域。另外，在DG-437的开发过程中，开发出了合理熔融指数和组分的AS-105，这对生产ABS树脂DG-437非常关键。

4、高黑高亮电视机专用料的开发

4.1417-KF和94-KF期望性能

高光泽、高黑度ABS树脂主要用于液晶电视、电脑等家电和办公用品上，市场用量较大，广州金发科技有限公司和天津大沽结成战略合作伙伴，联合开发此类产品，通过市场调研，确定开发通用抗冲级417-KF和高流动级94-KF两个牌号，并共同了确定417-KF和94-KF的技术指标如下：

表4、94-KF和417-KF的技术指标

4.2配方及工艺条件调整

因考虑到加入色粉生产，现场操作条件恶劣，且易产生粉尘爆炸，因此考虑直接加入黑色色母料。通过在中试试验了各种型号的色母料并经金发及其下游客户使用，天津大沽筛选出一种分散性好黑度高、性能保留率高的ABS色母料。

考虑到天津大沽现场挤出系统是生产本色ABS产品的，因此通过技改技措在挤出线上新增了色母料及黑色料返料喂料系统，确保可加入ABS色母料及开车过程中产生黑料返料。为确保色母料正常加入，设置了色母料加入异常报警和联锁。通过中试，确定了黑色色母料加入量为2%左右，考虑到色母料的性质与主原料有较大区别，相应增加了HRG粉的用量，以确保最终产品性能达标。

4.3生产注意事项

4.3.1因生产高黑高亮电视机专用料时，既有黑度高的色母料，也有生产出的黑色ABS，因此需做好现场管理，防止污染其它本色生产线，可通过挤出线间增加隔挡等方式减少污染的可能性。只要几颗黑色料混入其它挤出系统，就会导致整条挤出线瞬间变灰。

4.3.2色母料及黑色料返料喂料系统是大沽通过改造增加的，为集成到原来专利商转让的挤出系统中，修改了挤出程序，并增加了相应联锁，以确保色母料及黑色料返料喂料系统运行正常，且在异常时能自动联锁停机，自动切仓。

4.3.3监控好原料基色情况，防止影响高黑高亮电视机专用料产品质量。

4.4工业化生产及性能分析

经过在黑料专用生产线上生产中抗冲、高光泽、高黑度ABS树脂417-KF和高流动、高光泽、高黑度ABS树脂94-KF，发现与原系统完全集成一体，运行稳定，通过测试最终产品，其性能如下：

表5、94-KF和417-KF的最终性能指标

序号分析项目单位94-KF典型值 417-KF典型值1外观-黑色颗粒2熔体质量流动速率，220℃，10.0kg，ISO 1133g/10min35.020.0 3冲击强度，V形切口，23℃，4.0mm，ISO 180 ≥kJ/m217.020.5 4弯曲模量，4mm，2.0mm/min，ISO 178 ≥MPa23002400 5弯曲强度，4mm，2.0mm/min，ISO 178 ≥Mpa68.071.5 6拉伸屈服应力，50mm/min，4.0mm，ISO 527 ≥Mpa42.546.0 7维卡软化温度，50N，50℃/hr，（3～6.5）mm ISO 306≥℃99.599.5 8 L值≤-26.026.0

经金发和其下游用户使用能够满足其应用，通过金发对此产品的推广，天津大沽高黑高亮ABS树脂迅速在电视机黑色外壳等领域得到大量使用。

除了以上牌号外，大沽也在努力适应客户成本控制上的要求，如开发了阻燃FR11，阻燃性能可达1/16”V0级，其它性能较原有牌号FR15略降，但成本要低600元/吨左右，广泛应用于开关等阻燃场合；并针对客户对ABS性能的特殊要求，研制开发了诸如高光泽ABS、耐热ABS、耐候ABS和抗静电ABS等新产品。大沽也积极拓展ABS应用的新领域，如开发了PC/ABS合金，生产了以高流动、高抗冲和高耐热为特点的DG-101、DG-102 和DG-103三个PC/ABS牌号。天津大沽通过不断的改进工艺、优化配方和加强管理，实现以高质量的产品以基础，以丰富的牌号系列和价格系列满足客户的全方位需求，以实现ABS的最优化发展。

张晔辉（1970～）男，毕业于河北工业大学高分子专业，现就职于天津大沽化工股份有限公司，任常务副总经理，主管化工生产技术管理工作。