弹性体及无机粒子增韧ABS树脂研究进展

黄敬鉥 彭鸿志 袁小林

摘要：介绍了目前国内对丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）增韧改性的研究进展，探讨了对于不同种类的弹性体和无机粒子对ABS复合材料增韧效果及综合性能的影响。

关键词：ABS复合材料；弹性体；无极粒子；增韧

引言

ABS是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三种单体的共聚物，具有高冲击强度，耐化学腐蚀、耐低温和耐热性能好，尺寸稳定性高，表面光泽高，电绝缘性能优异等综合物理性能，并且有着优良的加工性能。一般ABS树脂中丙烯腈含量为23%～41%、丁二烯含量为10%～30%、苯乙烯含量为29%～60%，可以根据制品性能要求来改变三种成分的比例。其中丙烯腈赋予了ABS树脂热稳定性和耐化学药品性、苯乙烯赋予了ABS树脂易加工性和刚性、丁二烯赋予了ABS树脂抗冲击性和韧性。因此，ABS树脂可以广泛的应用于电工产品、通讯器材、汽车内饰、电子设备、办公设备等领域[1]。由于ABS树脂优异的力学性能与二次加工性，它成为继聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚乙烯之后的第五大通用塑料。但是ABS树脂热变形温度差，拉伸强度低等缺陷，制约了其使用范围。为了改善ABS树脂性能上的一些缺陷，进一步拓宽其应用领域，对ABS树脂进行改性来制备综合性能优异的改性ABS复合材料得到了许多研究学者的探索。本文通过探讨在ABS树脂中加入不同的增韧剂或无机粒子的方法，研究不同种类的填料对基体增韧效果及力学性能的影响，寻求最佳的增韧改性方法。

1.弹性体增韧ABS树脂

弹性体是ABS树脂增韧改性过程中一种优异的增韧材料，其种类、粒径、橡胶含量、界面相容性、分散性等都会对复合材料的增韧效果产生影响。根据不同弹性体的增韧机理，选用合适的弹性体种类和用量，才能得到性能满足要求的改性聚合物。

杨建军等[2]采用熔融共混制备出TPU/ABS塑料合金，由于TPU有着类似于橡胶相的弹性与韧性，以及耐磨性，在与ABS共混时，两相体系相互渗透，在TPU的添加量为5～20%时，所制备的塑料合金在冲击强度和耐磨性能上有显著提高，综合性能表现优异。

明建入等[3]通过对比热塑性聚氨酯 TPU和TPU-g-MAH对废旧ABS的增韧效果，实验结果表明，经过马来酸酐接枝的TPU提高了与废旧ABS的相界面的结合力，提高了两相的相容性，由于TPU-g-MAH和ABS链段间相互缠绕，两相互相扩散贯穿，在共混体系受到应力作用时，弹性体可以引发大量的银纹来吸收冲击能量，相比于TPU单独增韧效果更好。当TPU-g-MAH 添加量为20份，引发剂DCP 添加量为0.5份时，共混物体系的冲击强度提高了92.4 %，拉伸强度降低了6.6 %，熔融指数提高了38.1 %。

李镇等[4]在粉煤灰/ABS复合材料中添加SBS进行增韧的研究中，发现当SBS的质量分数为15%时，复合材料的韧性，热稳定性提高，体系的粘度随著SBS含量的增加而降低，复合材料的流动性更佳，但冲击断面粗糙。

明建入[5]通过向回收ABS合金中添加具有较高聚丁二烯含量的橡胶增韧剂ABS高胶粉，其与ABS基体具有很好的相容性，能够在基体中均匀分散，补充了回收ABS中损失的橡胶相，在体系受到冲击作用时，可以同时生成剪切带与银纹，来吸收冲击能量，达到增韧效果。从实验结果得出，当回收ABS/ABS高胶粉=100/16时，共混物的综合性能最佳。

2.无机粒子增韧ABS树脂

衡量聚合物力学性能的两大重要因素是韧性和强度，传统的聚合物基体增韧大多采用的是添加弹性体，虽然弹性体作为橡胶相加入到基体中能有效提高韧性，但是却降低了聚合物的强度。因此，探索使用非弹性体增韧聚合物成为一种趋势，利用无机粒子对ABS树脂进行增韧的同时，还能提高复合材料的强度，成为一种切实可行的方法。

刘雪等[6]在对电子废弃物中的ABS树脂增强增韧的研究中，添加nano-CaCO3 和硅烷偶联剂对其进行改性，由于偶联剂的作用，减少了nano-CaCO3颗粒的团聚，使得无机颗粒分散更加均匀，当偶联剂添加量为0.5%，nano-CaCO3 添加量为5%的情况下，拉伸强度提高17.7%，当偶联剂添加量为0.5%，nano-CaCO3 添加量为3%的情况下，无缺口冲击强度提高35%。

孙树林等[7]在制备纳米CaCO3/ABS复合材料的研究中，采用偶联剂对纳米CaCO3进行表面处理来减小与ABS间的界面缺陷，在制备过程中通过超声波的作用使无机刚性粒子在ABS基体中均匀分散，实验结果表明当添加3%质量分数的纳米CaCO3时，复合体系增韧效果最佳，同时提高了体系的熔融流动指数，改善了纳米CaCO3/ABS复合材料的加工流动性。

毋伟等[8]制备了一种具有壳核结构的复合微粒对PC/ABS合金进行改性，实验结果表明，经过甲基丙烯酸甲酯与丙烯酸丁酯两单体聚合包覆后的纳米CaCO3复合微粒有着无机纳米颗粒与弹性体双重协同增韧作用，使复合颗粒表面的分子链与塑料基体间进行嵌段增容作用，弥补了弹性体增韧过程中强度降低的缺陷，同时提高合金韧性和强度。

孔雪松[9]采用ABS高胶粉和SiO2颗粒复合体系对回收ABS树脂进行改性，研究表明在低的弹性体含量下，能够辅助无机纳米颗粒发挥最佳的刚性增强作用，保证了回收ABS树脂增韧增强的平衡。当添加5%～8%质量分数的ABS高胶粉与2%～3%质量分数的SiO2颗粒后，实现了回收ABS树脂的增韧增强。

3 展望

ABS树脂具有突出的冲击性能和加工性，在生活中的许多领域有着广泛的应用，通过提高该材料增韧效果，生产出综合性能优异的产品，符合当今对材料使用的苛刻要求。本文阐述了不同种类的增韧剂对ABS树脂的增韧效果，为ABS复合材料及回收ABS树脂的研究提供一些可行的方法，其实验结果有待验证，对于探索增韧改性ABS树脂的新方法，还需要研发人员进一步深入研究。

参考文献

[1]罗明华，周霆，吴文俊等. ABS树脂的增韧研究[J].塑料工业，2011，38（8）：38～40.

[2]杨建军，李增滋. TPU/ABS塑料合金的研制[J].塑料工业，1994（4）：13～16.

[3]明建入，杨啸，彭晨等. TPU及TPU-g-MAH增韧废旧ABS的研究[J].广东化工，2015，42（16）：38～39.

[4]李镇，胡珊，纪子南.弹性体SBS对粉煤灰/ABS复合材料性能影响[J].塑料工业，2015，43（5）：76～78.

[5]明建入.回收ABS合金性能的研究[D].武汉工程大学，2015.

[6]刘雪，王静荣，徐海萍等.电子废弃物中ABS的增韧增强改性[J].2017，34（2）：117～122.

[7]孙树林，张会轩，张皓瑜等.纳米CaCO3/ABS复合材料的制备[J].吉林工学院学报，2001，22（3）：32～34.

[8]毋伟，查留锋，曾晓飞等.纳米CaCO3复合微粒增韧增强PC/ABS合金[J].高分子材料科学与工程，2007，23（6）：220～223.`

[9]孔雪松.弹性体/无机纳米粒子复合体系增强增韧回收ABS树脂[J].现代塑料加工应用，2013，25（4）：9～13.

（作者单位：西华大学 材料科学与工程学院）