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ABS樹脂
來源:互聯網

ABS(丙烯腈 Butadiene 苯乙烯)樹脂是丙烯腈[jīng]、丁二烯苯乙烯的接枝共聚物。ABS樹脂呈淺黃色黏稠狀或粒狀樹脂,熔融溫度為217°C~237°C,熱分解度大250°C,無毒、無味,吸水率低,具有優良的物理機械性能、極好的耐磨性和尺寸穩定性。

1946年,美國橡膠公司用混煉法首先生產ABS樹脂。1954年,美國博格華納公司的子公司Marbon公司首先用乳液接枝法生產ABS樹脂,使ABS樹脂的生產迅速發展。

ABS樹脂的生產方法有接枝共聚合法、機械混煉法。接枝共聚合法又分為乳液接枝共聚合法和懸浮接枝共聚合法。生產制得的ABS樹脂可用注塑、擠出、真空、吹塑和輥[gǔn]壓等成型的方法加工成塑料。還可以用機械、粘接、涂層、真空蒸發等方法進行二次加工,以適應各種需要。

ABS樹脂的性能優良,抗沖擊性能良好,流動性優良,價格較便宜,在汽車、家用電器、玩具工業等領域有著廣泛的應用,是一種用途極廣的熱塑性工程塑料。但其耐熱性和耐候性差,力學性能不夠理想,故導致其應用受限。同時,ABS樹脂可作為3D打印的原材料,其打印制品具有韌性好、強度較高等優點,但其缺點也很明顯,打印制品的收縮率較大,易翹曲變形。

定義

ABS樹脂是由丙烯腈(Acrylonitrile)、丁二烯(Bu-tadiene)和苯乙烯(Styrene)三種單體組成的三元共聚物,為簡化命名,取每個單體英文名字的第一個字母,故稱為ABS樹脂。

工業發展

起源

1947年,美國橡膠公司首先用共混法實現ABS樹脂的工業生產。

1948年,該公司公布了第一項ABS樹脂專利,也是最早出現的共混型ABS樹脂,其商品名為"Kralastic",主要用作板材材和管材。

1954年,美國博格華納公司將丙烯腈和苯乙烯在聚丁烯膠乳中進行接枝聚合,制得了接枝型ABS樹脂,并實現了工業化生產,商品名為"Cycolac",其流動性和低溫抗沖擊性能均較共混型ABS樹脂好,可用于注塑成型。

20世紀70年代是ABS樹脂生產技術大發展時期,先后成功開發出多種生產工藝。主要有摻配法、乳液接枝聚合法、乳液接枝苯乙烯-丙烯腈共聚物 摻配法、連續本體聚合法、本體-懸浮聚合法、乳液 -本體聚合法等。

中國的發展

中國在1963年就開始研制開發ABS樹脂。1970年蘭州化學工業公司合成橡膠廠建成中國第一套乳液接枝法ABS樹脂生產裝置,1975年正式投產時的能力為2000噸/年。1978年上海上海高橋石油化工公司公司自行開發乳液接枝一乳液AS摻合法ABS樹脂生產裝置開車成功,1986年實際生產能力達到2000噸/年。20世紀80年代初期,中國ABS樹脂的生產發展十分緩慢,產量只有3kt/a左右,遠遠不能滿足國內市場迅速發展的要求,產品幾乎全部依賴進口。

1982年蘭州石油化工公司合成橡膠廠引進日本三菱人造絲公司乳液接枝-懸浮苯乙烯-丙烯腈共聚物 摻合工藝,建成一套生產規模為10kt/a的ABS樹脂生產裝置。

1983年上海高橋石油化工公司化工廠引進美國鋼鐵公司(USS)乳液接枝-乳液SAN 摻合工藝,建成一套生產規模為20kt/a的ABS樹脂生產裝置(現已停產)。

1986年底,吉林石油化工公司合成樹脂廠引進日本東洋工程公司-三井東亞公司(TEC-MTC)連續本體法生產工藝,建成一套生產規模為10kt/a的ABS樹脂生產裝置。

1993年大慶石油化工總廠引進韓國韓南化學公司乳液接枝-本體苯乙烯-丙烯腈共聚物摻合工藝,建成一套生產規模為50kt/a的ABS樹脂生產裝置,這些引進裝置的陸續建成投產,在很大程度上促進了我國ABS樹脂的發展。

結構特點

分子結構

ABS(丙烯腈 Butadiene 苯乙烯)樹脂中,A代表丙烯腈,B代表丁二烯,S代表苯乙烯。ABS 樹脂是一種典型的兩相結構的三組分熱塑性樹脂,由苯乙烯-丙烯腈共聚物,即 SAN 樹脂作為連續相,和分散的聚丁二烯橡膠相組成。ABS樹脂結構圖如下。

空間結構

丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)樹脂綜合性能優良,主要得益于其在微觀上的“海-島”結構,微米級或納米級的橡膠彈性體均勻分散在苯乙烯-丙烯腈共聚物(苯乙烯-丙烯腈共聚物)基體樹脂中,使 ABS樹脂在強度、韌性及耐溶劑性等綜合性能表現優良。ABS 樹脂海島結構圖如下。

性能特征

ABS 樹脂各組分含量不同,丙烯腈的含量為 10 %~30 %,丁二烯含量 為 12 %~30 %,苯乙烯含量為 50 %~70 %。三種組分賦予其各自獨特的性能。其中,丙烯腈組分賦予樹脂耐化學性、耐候性、耐熱性、硬度及拉伸強度;丁二烯組分賦予樹脂韌性和耐低溫 性能;苯乙烯組分則賦予樹脂優良的剛性、電性能、加工性能 和表面光澤性等。ABS 樹脂組分三相圖如下。

一般性能

ABS的外觀為不透明呈象牙色的粒料,其制品可著成五顏六色,并具有90%的高光澤度。ABS同其他材料的結合性好,易于表面印刷、涂層和鍍層處理。ABS的氧指數為18.2,屬易燃聚合物,火焰呈黃色,有黑煙,燒焦但不落滴,并發出特殊的肉桂味。

力學性能

ABS有優良的力學性能,其沖擊強度極好,可以在極低的溫度下使用。即使ABS制品被破壞也只能是拉伸破壞而不會是沖擊破壞。ABS的耐磨性優良,尺寸穩定性好,又具有耐油性,可用于中等載荷和轉速下的軸承。但是ABS的彎曲強度和壓縮強度屬塑料中較差的,同時ABS的力學性能受溫度的影響較大。

熱學性能

ABS的熱變形溫度為93~118°C,制品經退火處理后還可提高10°C左右。ABS在-40°C時仍能表現出一定的韌性,可在-40~100°C使用。

電學性能

ABS的電絕緣性較好,并且幾乎不受溫度、濕度和頻率的影響,可在大多數環境下使用。ABS的電性能數據如下。

耐化學藥品性

ABS具有較良好的耐化學藥品性,除了濃的氧化性酸之外,對各種酸、堿、鹽類都比較穩定,與各種食品、藥物、香精油長期接觸也不會引起什么變化。醇類、烴類對ABS無溶解作用,只能在長期接觸使用中使它緩慢溶脹,酪、、、氯代烴極性溶劑可以使它溶解或與之形成乳濁液,乙酸、植物油可引起應力開裂。

耐候性

ABS分子鏈中的丁二烯部分含有雙鍵,雙鍵中的大π鍵較活潑,在紫外線(特別是波長不足350nm的紫外線)或熱的作用下易氧化降解,導致其耐候性較差。宏觀表現為材料變脆,經過半年戶外暴露的ABS試樣沖擊強度可下降50%。在ABS樹脂中加入炭黑、紫外線吸收劑或在制品表面噴涂涂料和電鍍等,都可以提高耐候性。

加工性能

ABS是一種加工性能優良的熱塑性塑料,可使用通用的加工方法加工。ABS的流動特性屬非牛頓流體;其熔體黏度與加工溫度和剪切速率都有關系,但對剪切速率更為敏感。ABS樹脂是無定形聚合物,可用注射成型、擠出成型方法加工。此外,ABS樹脂還可在320~380°C下壓延成片,以及在200~215°C下吹塑成型。

生產方法

ABS樹脂的生產方法有:共混法,共聚法。共聚法又分為懸浮法接枝共聚和乳液法接枝共聚。

共混法

采用共混法制造ABS樹脂。選用原料的比例:丙烯腈-苯乙烯樹脂80%左右、丁二烯-丙烯腈橡膠20%左右、硬脂酸丁酯1%。具體流程:先將滾筒加熱至155~160°C,按上述配比將苯乙烯一丙烯腈樹脂軋煉塑化,然后加入丁腈橡膠,混煉均勻。再加入軟化劑硬脂酸丁酯,經反復混煉,拉片、粉碎、染色和造粒即得ABS樹脂。共混法制造的ABS樹脂質量較差,長期使用易變質起層,并且要采用價格較貴的丁腈橡膠,所以一般全球很少采用此法進行大規模生產。

共聚法

接枝共聚法亦有兩種,即為懸浮法和乳液法。

懸浮法

采用聚乙烯醇分散劑進行接枝共聚。選用的原料配比為:苯乙烯約48%、丙烯腈27%、丁二烯25%、偶氮二異丁腈引發劑) 0.5%、聚乙烯醇(分散劑) 0.4%。生產流程:將溶有助劑的苯乙烯和丙烯腈單體經過濾器加入聚合釜中攪拌。升溫到75°C,恒溫維持3小時,再加入丁二烯。在75°C下繼續反應7小時,然后將反應釜內的壓力降至1.5kg/cm2,并升高溫度至100°C,熟化3小時。反應完畢后冷卻出料,將制得的共聚物經洗滌,脫水,干燥,最后得到ABS樹脂。

乳液法

采用合成脂肪酸皂為乳化劑進行接枝共聚反應。乳液法接枝共聚原料配比如下:丁苯橡膠20%、苯乙烯約55%、丙烯腈25%、十二烷基磺酸鈉0.4%、偶氮二異丁腈引發劑)0.1%、合成脂肪酸皂(乳化劑)1.5%、水。生產流程如圖。

兩種方法的比較

由共混法與接枝共聚法制得的ABS結構上有較明顯的差異。共混法制得的ABS基本上是AS樹脂與丁腈橡膠的兩相混合物,可用如下結構表示。

接枝共聚法得到的ABS是AS樹脂分子鏈與丁二烯樹脂分子鏈接枝的結構,如下所示。

由于ABS沒藥樹的制造方法很多,所得樹脂的性能也各有差異。共聚法與共混法生產出的ABS樹脂性能比較如下表。

共聚法與共混法的ABS樹脂性能比較

成型加工

ABS樹脂的成型加工性較好,可用一般的注塑、擠塑、壓延、吹塑等方法進行加工、還可采用熱成型、冷成型噴涂、電鍍、焊接、熱壓、粘接等方法進行二次加工。

注塑成型

ABS樹脂制品的壁厚通常在1.5~4.5mm之間。樹脂的最大流動長度與制品壁厚之比約190:1。需作電鍍處理的制品,壁厚要求略厚些,以增加鍍層與制品表面的粘附力。避免制品存在尖角,以防應力集中,在轉角、厚薄連接處等部位采用圓弧過渡。在模具設計時,模蕊部分沿脫模方向的脫模斜度為35'~1°,模腔部分取40'~1°20'。

ABS沒藥樹的注射壓力與樹脂品級、設備類型和制品壁厚等因素有關。一般對薄壁、長流程、小澆口制品或阻燃級、耐熱級樹脂要求注射壓力較高,可達130~150MPa;而厚壁、大澆口制品只需70~100MPa。

注射速度對ABS樹脂的熔體流動性有一定的影響。注射速度慢,制品表觀會出現波紋、熔接不良等現象;注射速度快,充模迅速,但易出現排氣不良、表觀光潔度不佳、拉伸強度下降等情況。不同等級ABS樹脂注塑工藝參數如下。

擠出成型

采用擠出成型可生產ABS樹脂管材、棒材和板材等型材,供二次加工制成制件。

用于擠出板材的ABS樹脂以熔體指數1~3g/10min為佳。投料前,原料必須充分干燥,使其含水量小于0.1%。經過干燥而放置在空氣中數小時的原料,必須重新干燥后使用。

吹塑成型

熔體指數為0.5~3.0g/10min的ABS樹脂可用吹塑成型制成非容器型的大型制件。成型前,ABS樹脂必須進行干燥,使樹脂的含水量小于400mg/kg、保證型坯不致起泡。擠出螺桿壓縮比為2.0~2.5,成型壓力490~98OkPa.成型溫度210~230°C,模具溫度60~80°C。選用較高的模具溫度,可得到外觀好的制品。但不宜高于90°C,以防止制品變形。成型周期為2.5~4min。

二次加工

ABS樹脂可以進行電鍍、真空成型、冷沖成型、焊接、機械加工等二次加工。電鍍級ABS樹脂中含有的丁二烯為18%~23%,使其對鍍層具有強附著力。電鍍工藝主要有去應力、除油、粗化、中和、還原或浸酸、敏化、活化、還原或解膠、化學鍍和電鍍等步驟。

改性方式

共混改性

隨著ABS樹脂的應用范圍不斷擴大,對它的性能要求也越來越高,以此出現了較多的改性方法。由于ABS樹脂分子中含有苯基氰基和碳碳不飽和雙鍵,所以與許多聚合物具有較好的相容性,為共混改性創造了十分有利的條件。通過共混改性,可以進一步改善ABS樹脂的沖擊強度、耐化學性、耐熱性,提高其阻燃性和抗靜電性,或降低成本。

PVC(聚氯乙烯)共混改性

PVC改性的目的主要有兩個,一是降低成本,二是實現ABS阻燃。ABS的阻燃性比較差,因此提高ABS的阻燃性具有重要的應用價值。實踐證明:ABS/PVC共混物不僅阻燃性好,而且沖擊強度、拉伸強度、彎曲性能、鉸接性能、抗撕裂性能和耐化學腐蝕性能等都比ABS好,其綜合性能及性價比是其他沒藥樹不可比擬的。

在共混體系中,PVC與ABS中的塑料相(丙烯腈苯乙烯)共聚物(苯乙烯-丙烯腈共聚物)的相容性較好,形成連續相。而與橡膠相(PB)相容性較差,因而ABS中的橡膠粒子構成分散相,所以ABS/聚氯乙稀共混物屬"半相容"體系。

PC(聚苯乙烯)共混改性

目前應用很廣的PC是指主鏈上含有苯環碳酸酯基團的芳香族族聚合物,是一種具有較高的耐熱性和沖擊性能的非結晶性工程塑料。PC/ABS合金作為典型代表,通過調節兩相比例與微觀結構(連續相變化、橡膠相增韌),將ABS與PC共混可以得到一種兼具兩者的優點,又克服了ABS耐候性差與PC加工困難缺陷的塑料合金,具有良好的機械性能、剛性和加工流動性、較高耐熱性和尺寸穩定性,并且高低溫沖擊性能都非常優異的合金材料。

ABS/PC共混物的熱變形溫度、楊氏模量、硬度、伸長率和拉伸強度等性能介于PC塑膠原料和ABS之間,基本符合線性加和規律。提高ABS分子量或丙烯腈含量。降低橡膠含量有助于改善共混物的耐熱性;加入苯并噻唑等化合物,也可改善耐熱性和熱穩定性。使橡膠含量較低的ABS共混物的彎曲強度出現協同增強效應,硬度和拉伸性能也有所提高。

TPU(熱塑性聚氨酯)共混改性

TPU即為熱塑性聚氨酯,它是多嵌段共聚物,硬段由二異氰酸酯擴鏈劑反應生成,它可提供有效的交聯功能:軟段由二異酸酯與聚乙二醇反應生成,它提供可拉伸性和低溫柔韌性。因此,TPU具有硫化橡膠的理想性質。ABS與TPU的相容性非常好,其共混物具有雙連續相。對ABS來說,少量的tpu塑膠原料作為韌性組分,可提高ABS的耐磨耗性、抗沖性、加工成型性和低溫柔韌性,TPU對低聚合度、低抗沖性能ABS樹脂的增韌效果尤其明顯。6隨熱塑性聚氨酯含量的增加,共混物熔體指數明顯增大??刂七m當的共混比,可制得流動性好的ABS/TPU共混物,并可用于制造形狀復雜的薄壁大型制品及汽車部件、皮帶輪、低載荷齒輪和墊圈等。

親水性聚合物共混改性

ABS樹脂與親水性聚合物或親水性聚合物母料的共混物,親水性聚合物以層狀分散并富集于共混物制品的表層,是實現永久抗靜電性能的重要條件,不僅具有永久的良好抗靜電性能,而且易于著色。適宜制成集成電路片裝盒、IC支座、復印機和傳真機外殼等。

其他聚合物共混改性

ABS與PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)的相容性好,如適當調節ABS的丙烯腈含量、相容性更佳。該共混物的表面硬度大,剛性高,外觀好,加工性能優良,耐均劃痕性和抗沖性能理想,適當調整ABS的橡膠粒徑,還可得到透明材料。但其耐熱性有待提高。

ABS與PA(磷脂酸)共混,可提高ABS的耐藥品性、流動性、耐熱性和抗沖性能,但吸水性增大,彈性模量下降。由于兩相的相容性差,需在ABS中引人含羧基酰胺基的乙烯單體,或在共混體系中加人PA/PS接枝共聚物等增容劑。

ABS與PVDF(聚偏二氟乙烯)共混,可提高ABS的耐藥品性、耐磨耗性、耐磨耗性、耐污染性和超耐候性。

ABS與SBS(苯乙烯-丁二烯苯乙烯的三元嵌段共聚物)共混可改善ABS的流動性和耐低溫性,當SBS用量為10%時,共混物脆點為-35°C,其他性能變化很小,其注塑制品符合冰上體育器材的要求。

接枝改性

ABS樹脂有不透明(原因是兩相具有不同的折射率所致)、耐候性差的缺點,特別是后者,使樹脂表面易白化、生成細裂紋之外,也使ABS樹脂各種性能下降。為了保持ABS樹脂的諸項優良性能,增加耐候性,使它成為各方面綜合性能好的樹脂,通常采用加入紫外線穩定劑、涂裝、電鍍等方法,但都不能從根本上解決問題,所以必須去掉具有不飽和鍵的丁二烯成分,用丙烯酸橡膠、氯化聚乙烯、乙丙橡膠(EPDM)、乙烯乙酸乙烯等代替。這些樹脂叫AXS樹脂,X代表橡膠成分。這樣的AXS樹脂不僅提高了耐候性、彈性,而且增加了阻燃性。各種AXS樹脂特性如下。

AAS樹脂

AAS樹脂是丙烯酸橡膠上接枝丙烯腈苯乙烯的共聚物。它是不透明的,調整接枝率可以得到沖擊強度高、成型時流動性好的樹脂。與ABS樹脂比較可看出,相對密度稍大,拉伸強度略小,但伸長率增大,其他性質幾乎與ABS樹脂相同。但其耐候性比ABS樹脂大10倍,它在室外露置9~15個月后沖擊強度和伸長率幾乎沒有降低,顏色變化也極小。由于AAS樹脂具有良好的耐候性和抗老化性,宜作有耐候要求的室外結構材料和有強光照射的器械和部那件。

ACS樹脂

ACS樹脂是在氧化聚乙烯上接枝內烯腈和苯乙烯的聚合物。因為這種樹脂除含氯及耐候性好外,還有阻燃性、耐帶電污染性,是極其優越的工程塑料。通常是淡黃色半透明、白色不透明有光澤外觀的聚合物。ACS樹脂的特性幾乎與ABS樹脂一樣,但是沖擊強度比高抗沖擊的ABS樹脂還好,落錘沖擊保持率(室外暴露)2年約60%,并且伸長保持率(老化機)1000h是50%,表現出很好的耐候性,實際使用時,如果添加一些穩定劑,耐用可達六七年之久。

丙烯腈-EPDM-苯乙烯共聚物

乙丙橡膠為骨干聚合物,是丙烯腈苯乙烯的接枝共聚物。這種樹脂商品名為EPSAN和其他AXS樹脂具有同樣耐熱性、耐沖擊性及耐候性。例如在88°C,14h放置以后懸臂梁沖擊強度僅下降5%~8%,ABS樹脂下降17%~40%,下降很大。同樣多長件下落錘沖擊強度比ABS的保持率要高,特別是在耐氧化性、耐黃變性等方面都超過了ABS樹脂。

MBS樹脂

一種不是AXS樹脂,而是同系列的MBS樹脂。MBS樹脂是甲基丙烯酸甲酯(M)-丁二烯(B)-苯乙烯(S)的三元共聚物,淺黃色熱塑性透明粒料樹脂。與ABS樹脂相比,三元共聚物中引入了甲基丙烯酸甲酯(MMA),使樹脂組分的折具射率下降,并接近橡膠組分的折射率,而使樹脂呈現透明性,透光率達85%~90%,霧度6%,故又有透明ABS樹脂之稱。

樹脂種類

通用型

通用級ABS樹脂具有耐沖擊、耐油、耐低溫(-40°C)、耐化學藥品性、機械強度和電氣性能優良,加工尺寸穩定和表面光澤性好,并且具不有容易涂裝、著色等良好的綜合性能,是用途極其廣泛的熱塑性工程塑料。

高耐熱、超高耐熱型

高耐熱ABS可以用與一種玻璃化溫度較高的聚合物共混的方法得到,也可以采用在接枝時加一種可使聚合物主鏈的剛性提高、玻璃化溫度提高的單體的方法生產。目前的耐熱ABS樹脂的熱變形溫度一般可達到115°C,超高耐熱性ABS樹脂可高達125°C以上。超高耐熱ABS樹脂指在汽車內外部件、器具外殼、電子電器部件等領域已經進入實際應用階段。

抗沖擊型

高抗沖級ABS是用大粒徑(0.3~1μm)和小粒徑聚1-丁烯(PB)以一定比例混合后與丙烯腈(AN)、苯乙烯(SI)接枝,然后再和AS樹脂共混,可以得到抗沖擊強度很高的ABS樹脂。用小粒徑高接枝率的膠乳和大粒徑低接枝率的膠乳摻混也可以改善ABS樹脂抗沖擊、光澤和加工性。

增強級型

ABS通過和不同類型、含量的玻璃纖維,用不同的混煉技術,已開發出各種高剛性ABS樹脂。經玻璃纖維增強的ABS,其剛性可增加2~3倍,撓曲度提高3倍,蠕變、疲勞強度也有所增加,屈服強度和彈性模量與金屬相似。

耐候型

ABS樹脂中的丁二烯橡膠組分含有雙鍵,在光、氧等的的作用下容易老化。將ABS樹脂中的丁二烯橡膠部分改用乙丙橡膠、丙烯酸酯橡膠,這兩種橡膠相的飽和性較高,剩余的易氧化點較少,因此得到的接枝共聚物AES、ASA具有較高的耐候性。盡管AES和ASA聚合物的耐候性好于ABS樹脂,但使用時還必須加入一些穩定劑紫外線吸收劑和受阻胺光穩定劑,才能具有長期穩定的耐戶外化學輻射性能。耐候性ABS樹脂的主要用途包括:帳篷、游泳池配件、游樂型車等。

阻燃型

辦公通訊設備、電子電器等領域使用的ABS樹脂對阻燃性能有嚴格的要求。阻燃型ABS樹脂一般是采用加入鹵化物阻燃劑的方法生產,常用的鹵化物阻燃劑有:五溴二苯醒、八溴聯苯、三溴三苯基乙烷、鹵代磷酸三苯酚酯、四溴雙酚A、臭化ep化合物等。另一個提高ABS樹脂阻燃型和耐久性的方法是直接把鹵族元素原子加在聚合物主鏈上。上述阻燃劑的加入會對ABS樹脂產生一些不良影響如噴霜、滲液、熱變形溫度降低、抗沖擊性和流動性下降等。加入一些金屬促進劑(如五氧化二銻)可以大大減少含鹵素阻燃劑的用量。

透明型

普通ABS樹脂之所以不透明,是因為所用橡膠組分和樹脂組分的折射率不同,光線通過比光的波長大的橡膠粒子時發生了折射和散射。為了使ABS樹脂產品具有透明性,必須采用粒徑較小的橡膠相,而且橡膠相與樹脂相的折射率應相近。透明ABS樹脂可以采用將苯乙烯丙烯腈甲基丙烯酸甲酯接枝到苯乙烯-丁二烯橡膠(SIBR)基料上的方法生產,這里所用的橡膠分散相的折射系數必須與連續相的折射系數非常相近。另一種生產透明ABS樹脂的方法是將甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯-丙烯腈共聚物與聚了二烯進行接枝,二者的折射系數必須相同,而且所使用的聚丁二烯橡膠粒徑必須小到不能夠對可見光進行反射。

應用領域

ABS樹脂具有良好的綜合性能,其制品應用范圍較廣。如應用在機械、電氣、紡織、汽車制造、飛機制造、排船工業以及在農業機械、日常用品、兒童玩具等等。以代替金屬、木材等工業用材,使之降低成本、增強使用性能、減輕重量并可以起到良好的裝飾作用。

電氣工業

ABS樹脂具有良好的電絕緣性能,在電氣工業方面能夠滿足一般使用方面的要求,可做為電訊器材和電動機器等方面的應用材料。應用ABS樹脂制成的電話機殼、聽柄、口耳承、指孔盤、手持話筒、手柄、手柄墊等,經使用證明其性能良好,質地堅固,美觀耐用。ABS樹脂具有耐冷凍劑的腐蝕性能,并且無毒、無味,而且耐低溫,所以非常適合用做制造冷凍機、冷凍汽車、電冰箱、冷藏庫上的許多部件和制品。此外,ABS樹脂還適于制造除塵器、洗衣機、電風扇、理發用的吹風機以及其它電動的混合機、干燥機的外殼和部件等。

汽車工業

ABS樹脂具有良好的尺寸穩定性,機械強變和化學性能,用它可以單獨制成形狀復雜的部件,也可以與其它種塑料和金屬制成復合構件用來代替金屬材料。例如有方向盤、儀表盤、風扇葉片、擋泥板、手柄及扶手等。發達國家每輛汽車的塑料用量平均約為200kg,約占整車自重的20%,在車用塑料中ABS樹脂約占塑料使用總量的10%。

航空工業

ABS樹脂作為一種新型航空材料在飛機上已得到應用,替代了飛機上用的金屬板。ABS樹脂,成型工藝簡單,表面可以壓制美麗的花紋而不需加工精制,適用于作機艙內部的裝飾板等裝飾材料。同時它的韌性高、抗沖擊強度好,在粘接或鉚合的部位不會產生疲勞龜裂等問題,所以它作為一個較為理想的航空材料而受到重視。

建材工業

塑料建材是20世紀50年代發展起來的,現已成為繼鋼材、木材、水泥之后的第四大類建筑材料。塑料建材的優點是質量輕,耐腐蝕,不生銹,導熱系數低,絕緣性能好,不結垢,易著色,施工安裝和維修方便,生產、安裝和維護能耗低等。ABS樹脂在建材工業中的用途主要在管材、衛生潔具、裝飾板等領域。

打印工業

ABS樹脂因具有良好的熱熔性和易擠出性,是最早應用于FDM打印的有機高分子化合物耗材,目前仍是FDM最常用的成形材料之一,具有打印過程穩定、制件強度較高和韌度大的優點。美國Stratasys公司研發了多種用于FDM的ABS改性材料。ABS-plus是專用3D打印材料,具有環境穩定性好、收縮率和吸水率低等優點;ABS-M30層間結合能力強,可打印功能零件。ABS-M30i是一種具有生物相容生的3D打印材料,廣泛應用于醫療、制藥及食品包裝行業。

廢水處理

ABS 樹脂廢水成分復雜,含有磷酸化合物、芳香類化合物、聚合物膠乳及丙烯腈等有毒有害物質,是一種典型的高濃度難降解工業廢水。

物化處理

分離技術:將污染物從水中分離出來,從而達到水質凈化效果,主要為混凝工藝。

鐵炭微電解技術:采用混凝工藝組合鐵炭微電解技術,可將 ABS 樹脂廢水中的有機氮轉化為氨氮。

高級氧化法技術:常見的研究技術主要有芬頓試劑法、臭氧氧化法、次氯酸鈉氧化法和納米 TiO2 光催化氧化法。

生化處理

現在的研究中主要的處理工藝有如下:ABS 樹脂廢水物化-生化組合處理工藝主要包括混凝/氣浮+水解+好氧法處理工藝 ,電化學+生物活性炭法處理工藝,混凝/氣浮+生物活性炭法處理工藝,混凝/ 氣浮+兩級 A/O 法處理工藝,混凝+水解+好氧法處理工藝,兩級氣浮+生化吸附再生+A/O 法處理工藝和混凝/氣浮+A/O 工藝法處理工藝等。

市場分析

ABS 樹脂隸屬于熱塑性工程塑料這個現代化大家族,與聚乙烯(PE)、聚丙烯 (PP)、聚苯乙烯(PS)和聚氯乙?。≒VC)并稱五大通用合成樹脂,在現代化工程材料中占據著重要地位,并擁有廣泛的消費領域和龐大的消費市場。

全球產能

2021年,全球ABS產能、產量分別達到1178萬噸和1038萬噸,2022年全球產能前十ABS企業合計產能940.5萬噸/年,占全球ABS產能68.6%,ABS樹脂產能比較校集中。其中,臺灣奇美、LG化學英力士的產能占比分別為16.4%、15.3%和9.9%,位居世界前三。

中國產能

ABS 生產工藝從上個世紀 80 年代首次引進中國以來,大大激發了中國市場對于 ABS 樹脂的需求,越來越多的企業采用各種工藝開始新建或擴建 ABS 裝置。截止2022年底,中國現有的 ABS 產能為 778.1 萬噸/年,分布如下所示。

參考資料 >

Acrylonitrile butadiene styrene | C15H17N | CID 24756 - PubChem.National Library of Medicine.2023-08-04

ABS樹脂.中國百科全書.2023-08-04

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