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PC/ABS合金的概述

聚碳酸酯 (PC) 是一種綜合性能優(yōu)良的熱塑性工程塑料，具有耐高溫、阻燃性和電絕緣性好、尺寸穩(wěn)定、無毒無味等特性，廣泛應(yīng)用于汽車、醫(yī)療器械、電子電器、光學(xué)透鏡、光盤制造等行業(yè)。

 

但是PC也存在熔體黏度高、流動(dòng)性差、對(duì)缺口敏感、易應(yīng)力開裂、耐有機(jī)化學(xué)品性能差、價(jià)格偏高等缺點(diǎn)，這限制了它在諸多領(lǐng)域中的應(yīng)用。工業(yè)上常將PC與其他樹脂或增強(qiáng)材料進(jìn)行共混，以達(dá)到改善其成型加工性能、減少制品殘余內(nèi)應(yīng)力、降低材料成本的目的。

 

丙烯腈 – 丁二烯 – 苯乙烯塑料 (ABS) 綜合了三種單體的性能，其低溫抗沖擊性能、耐化學(xué)藥品性及成型加工性能良好，價(jià)格相對(duì)便宜，被廣泛應(yīng)用于汽車、電器、儀器儀表等領(lǐng)域，但其存在阻燃性能、耐高溫性及耐候性較差等缺點(diǎn)。

 

因此，通過共混來優(yōu)化其性能以擴(kuò)大應(yīng)用領(lǐng)域的研究也越來越多。通過將 PC和ABS熔融共混制備的PC／ABS合金，綜合了兩種聚合物的優(yōu)良性能，改善了PC和ABS在某些性能上的不足。

 

與純PC相比，PC／ABS合金流動(dòng)性提高，加工性能更佳，制品應(yīng)力敏感度下降；與純ABS相比，PC／ABS的力學(xué)性能、耐熱性、阻燃性能都有顯著提高，因此被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)汽車內(nèi)飾件、通信設(shè)備、電子電器、照明設(shè)備等。

 

為了滿足不斷發(fā)展的市場(chǎng)需求，高性能PC／ABS合金的研發(fā)顯得尤其重要，有必要對(duì)近年來 PC／ABS合金研發(fā)和生產(chǎn)中出現(xiàn)的新配方、新技術(shù)、新工藝等進(jìn)行研究和討論。

 

PC/ABS合金共混理論依據(jù)

 

為了保證優(yōu)良的共混效果，不同類型高分子材料共混時(shí)要考慮五個(gè)原則：極性匹配、表面張力和擴(kuò)散能力相近、等黏度、溶解度參數(shù)相近。此外，還要考慮兩相材料的工藝相容性，即在一定溫度、壓力下，兩相或溶混、或分離、或發(fā)生相轉(zhuǎn)變的內(nèi)在可能性。

 

為了改善聚合物之間的相容性，提高合金材料的力學(xué)性能，最有效的方法是在共混體系中加入相容劑。相容劑可以降低聚合物之間的表面張力和分散相粒徑，增加界面層的厚度，提高共混相結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，從而提高合金的力學(xué)性能。

 

目前用于改善PC／ABS合金相容性的相容劑主要包括馬來酸酐接枝類、甲基丙烯酸甲酯接枝類及胺基苯乙烯 – 丙烯腈 (SAN) 反應(yīng)型相容劑等。

 

PC/ABS合金的發(fā)展歷史

 

1963年美國(guó)Borg-Warner公司研制成功第一代PC/ABS合金。

 

此后美國(guó)、歐洲、日本各大公司也相繼研究出了不同品牌的PC/ABS合金，并推向市場(chǎng)。

 

目前國(guó)際上已經(jīng)能提供多種性能特征的數(shù)十種PC/ABS合金，以滿足汽車、電子電氣、辦公用品等領(lǐng)域的需求。

 

PC/ABS合金的特性

 

PC/ABS，聚碳酸酯和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物和混合物，是由聚碳酸酯（Polycarbonate）和聚丙烯腈（ABS）合金而成的熱可塑性塑膠，結(jié)合了兩種材料的優(yōu)異特性，ABS材料的成型性和PC的機(jī)械性、沖擊強(qiáng)度和耐溫、抗紫外線（UV）等性質(zhì)。

 

1、綜合性能較好,沖擊強(qiáng)度較高,化學(xué)穩(wěn)定性,電性能良好

2、與372有機(jī)玻璃的熔接性良好,制成雙色塑件,且可表面鍍鉻,噴漆處理

3、有高抗沖、高耐熱、阻燃、增強(qiáng)、透明等級(jí)別

4、流動(dòng)性比HIPS差一點(diǎn)，比PMMA、PC等好，柔韌性好

5、機(jī)械性能的卓越平衡

6、低溫時(shí)也具備高沖擊強(qiáng)度

7、室內(nèi)紫外線穩(wěn)定性

8、較高的熱變形溫度（80～125℃）

9、耐燃性（UL945VB）

 

1、易于注塑和擠塑，吹塑加工

2、良好的電鍍性

3、一般密度在1.05-1.20

 

PC/ABS合金的工藝條件

干燥處理：加工前的干燥處理是必須的。

濕度：應(yīng)小于0.04%

建議干燥條件為90~110℃，2~4小時(shí)。

熔化溫度：230~300℃

模具溫度：50~100℃

注射壓力：取決于塑件

注射速度：盡可能地高。

 

PC/ABS合金的共混方法

 

PC/ABS合金制備的方法從工藝來分，主要分為一步法和兩步法這兩種：

（1）一步法：

混料→擠出→造粒→ABS/PC合金。

 

（2）兩步法：

混料（部分ABS）→擠出→造粒→增容(ABS)→擠出→造粒→ABS/PC合金。

 

ABS樹脂的生產(chǎn)方法很多，目前世界上工業(yè)裝置上應(yīng)用較多的是乳液接技摻合法和連續(xù)本體法。

 

乳液接枝摻合法是在ABS樹脂的傳統(tǒng)方法--乳液接枝法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，根據(jù)SAN共聚工藝不同又可分為乳液接枝乳液SAN摻合、乳液接枝懸浮SAN摻合、乳液接枝本體SAN摻合三種，其中后兩者在目前工業(yè)裝置上應(yīng)用較多。這三種乳液接枝摻合工藝都包括下面幾個(gè)中間步驟：丁二烯乳膠的制備、接枝聚合物的合成，SAN共聚物的合成，摻混和后處理。

 

01、丁二烯膠乳的合成

 

丁二烯膠乳的合成是ABS生產(chǎn)過程中的一個(gè)主要單元，一般采用乳液聚合工藝生產(chǎn)。此生產(chǎn)技術(shù)目前比較成熟，控制膠乳中總的固含量（一般總的固含量越高生產(chǎn)成本越低），控制橡膠粒子的大小，在0.05-0.6μm,最好在0.1-0.4μm范圍內(nèi),粒徑呈雙峰分布,這樣可使ABS樹脂產(chǎn)品具有優(yōu)異的表面性能和韌性。

 

02、接枝聚合物的合成

 

聚丁二烯與苯乙烯、丙烯腈接枝是ABS生產(chǎn)工藝中的核心單元。粒徑呈雙峰分布的聚丁二烯膠乳連續(xù)送入乳液接枝反應(yīng)器與苯乙烯和丙烯腈單體混合物進(jìn)行接枝共聚反應(yīng)。單體與聚丁二烯之比提高則接枝聚合物和SAN共聚物的分子量及接枝度增加，內(nèi)部接枝率一般隨橡膠粒徑的增加和橡膠交聯(lián)密度的降低而增加。在粒徑和橡膠交聯(lián)密度恒定時(shí)接枝度和接枝密度是決定ABS產(chǎn)品性能的因素。

 

03、SAN共聚物的合成

 

苯乙烯與丙烯晴共聚物合成方法有三種：乳液法、懸浮法和本體法。本體法采用熱引發(fā)、連續(xù)聚合，產(chǎn)品純凈、質(zhì)量較高，污染少，在SAN合成中正取代懸浮法，尤其在大型ABS生產(chǎn)裝置上。懸浮法采用引發(fā)劑，間歇聚合、產(chǎn)品不如本體法純凈，產(chǎn)生的廢水對(duì)環(huán)境有污染，但工藝簡(jiǎn)單，流程短，投資少，聚合熱易撒出，對(duì)中小型裝置而言懸浮法較為經(jīng)濟(jì)。乳液法流程長(zhǎng)，技術(shù)落后，發(fā)達(dá)國(guó)家已基本淘汰。

 

04、摻混和后處理

 

最后將得到的ABS接枝聚合物與SAN共聚物以不同比例進(jìn)行摻混，可以得到多種ABS樹脂產(chǎn)品，摻混方法使產(chǎn)品具有很大的靈活性。

 

第二種方法：在“濕工藝”中先將接枝膠液脫去大量水，得到的膠粒或膠塊和SAN粒子一起送入特殊的擠出機(jī)進(jìn)行干燥、混合和造料。在“干工藝”中，先用離心機(jī)將接枝膠液中大量水分脫去，然后用氮氧干燥，干燥的接枝膠粒和SAN粒子混合，擠出、干燥。

 

PC/ABS合金的應(yīng)用

 

PC/ABS合金綜合性能均衡，在很多領(lǐng)域都得到了應(yīng)用。

 

汽車內(nèi)外飾：儀表板，飾柱，儀表前蓋，格柵，內(nèi)外飾件；

 

商務(wù)設(shè)備機(jī)殼和內(nèi)置部件：筆記本/臺(tái)式電腦，復(fù)印機(jī)，打印機(jī)，繪圖儀，顯示器；

 

電信，移動(dòng)電話外殼，附件以及智能卡（SIM卡）；

 

電器產(chǎn)品，電子產(chǎn)品外殼，電表罩和殼體，家用開關(guān)，插頭和插座，電纜電線管道；

 

家用電器，如洗衣機(jī)，吹風(fēng)機(jī)，微波爐內(nèi)外部件。

 

PC/ABS合金的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

 

改革開放30多年來，中國(guó)PC/ABS塑料原料市場(chǎng)從無到有，從小到大、從總量快速擴(kuò)張到結(jié)構(gòu)明顯升級(jí)，逐步形成了有中國(guó)特色的多樣化、多層次的消費(fèi)市場(chǎng)。PC/ABS塑料原料市場(chǎng)規(guī)模比改革初期擴(kuò)大了幾倍乃至幾十倍，其發(fā)展成就令世人矚目。

 

PC/ABS合金新品種主要用于手機(jī)外殼、計(jì)算機(jī)和商業(yè)機(jī)器殼體、電器設(shè)備、草坪園藝機(jī)器、汽車零件儀表板、內(nèi)部裝修以及車輪蓋。

 

首先，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)充分利用國(guó)內(nèi)生產(chǎn)能力增加和在塑料改性及塑料合金方面積累的經(jīng)驗(yàn)，加快PC合金等復(fù)合材料開發(fā)、生產(chǎn)及應(yīng)用，其中最為重要的是PC/ABS合金，PC與ABS共混物可以綜合PC和ABS的優(yōu)良性能，一方面可以提高ABS的耐熱性、抗沖擊和拉伸強(qiáng)度，另一方面可以降低PC成本和熔體粘度，改善加工性能，減少制品內(nèi)應(yīng)力和沖擊強(qiáng)度對(duì)制品厚度的敏感性。

 

世界各大公司紛紛開發(fā)推出PC/ABS合金新品種，如阻燃、玻纖增強(qiáng)、電鍍、耐紫外線等品種，主要用于汽車工業(yè)、計(jì)算機(jī)、復(fù)印機(jī)和電子電氣部件等。

 

PC/ABS是世界上銷售量最大的商業(yè)化聚合物合金，國(guó)外PC/ABS合金生產(chǎn)商主要包括日本帝人化成公司、美國(guó)的GE公司、德國(guó)Bayer公司、美國(guó)DOW化學(xué)公司、日本三菱等。

 

C/ABS合金的發(fā)展趨勢(shì)

 

目前PC/ABS合金技術(shù)以其特殊的性能填補(bǔ)單品種塑料性能上的空白，PC/ABS合金化研究已經(jīng)成為高分子合金研究熱點(diǎn)。

 

（1）PC/ABS合金將向高性能和功能化發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒉粩嗤貙挕?/span>

PC/ABS合金經(jīng)過幾十年的探索與發(fā)展已取得了很大的進(jìn)展。隨著高分子材料應(yīng)用領(lǐng)域的日益擴(kuò)大和工業(yè)生產(chǎn)對(duì)所用材料性能要求的提高，單一品種的聚合物已無法滿足現(xiàn)實(shí)需要。國(guó)際上已經(jīng)能提供多種性能特征的數(shù)10種PC/ABS合金，以滿足汽車、電子電氣、辦公用品等領(lǐng)域的需求。今后PC/ABS合金將進(jìn)一步向高性能和功能化方向發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒉粩嗤貙挕?/span>

 

（2）目前，PC/ABS合金材料的阻燃已趨向于無鹵化。

無鹵阻燃劑已成為世界各國(guó)研究的熱點(diǎn)，是阻燃劑開發(fā)應(yīng)用的主要趨勢(shì)。同時(shí)阻燃劑的開發(fā)向多功能化方向發(fā)展，目標(biāo)是提高阻燃效率，減少用量，降低對(duì)健康和環(huán)境的危害。

 

（3）適應(yīng)市場(chǎng)需求，開發(fā)高端PC/ABS合金產(chǎn)品，提高產(chǎn)品技術(shù)附加值。