姚姍姍+呂福成+龐青青

摘 要：探討了不同種類、不同含量的增韌劑對(duì)制備ABS復(fù)合材料力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明，加入一定含量的增韌劑，可以提高ABS樹脂的力學(xué)性能，不同種類的增韌劑其增韌機(jī)理不同。

關(guān)鍵詞：ABS樹脂；復(fù)合材料；增韌

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.24.045

0 引言

ABS是目前應(yīng)用最廣泛的一種三元接枝大分子熱塑性樹脂，獨(dú)特的化學(xué)結(jié)構(gòu)使得ABS不僅具有聚丙烯腈的優(yōu)良性能，如耐腐蝕性、耐油性和強(qiáng)的著色能力，聚丁二烯鏈的耐寒性和柔韌性，還有聚苯乙烯的優(yōu)良性能，如光澤性和加工特性[1]。通過改變ABS三種組分的比例，可以適當(dāng)提高ABS的某一性能（如通用型、高抗沖型）。通用塑料中ABS組分比為：丙烯腈 ：丁二烯：苯乙烯 =（10%～30%）：（10%～30%）：（30%～60%）。加工過程中，通常根據(jù)所得的制品性能需求來(lái)調(diào)節(jié)ABS中各組分的比例。因此，ABS材料應(yīng)用非常廣泛，如包裝材料、家用電器、汽車零部件等。ABS具有良好的力學(xué)性能和可二次加工性能，成為最重要的加工原料之一。但是ABS也有一定的缺點(diǎn)，如拉伸強(qiáng)度較低、熱變形溫度較差等，限制了其使用范圍。為了改善ABS存在的性能問題以及擴(kuò)大ABS的應(yīng)用領(lǐng)域，科學(xué)工作者開始探索各種技術(shù)和方法，對(duì)ABS進(jìn)行以改性制備復(fù)合材料。本文通過討論加入不同增韌劑的方法，研究不同種類的填料對(duì)于ABS性能的影響，從而尋找能更好地改善ABS力學(xué)性能的方法。

1 彈性體增韌ABS樹脂

彈性體是一種很好的改性材料，改變彈性體的配比、尺寸、分散性、交聯(lián)度、界面相容性等都會(huì)對(duì)ABS的增韌效果產(chǎn)生影響。其中，對(duì)材料力學(xué)性能影響最為明顯的是彈性體的含量、尺寸以及結(jié)構(gòu)。例如，彈性體的含量為15%時(shí)，可明顯提高脆性塑料的沖擊強(qiáng)度（高達(dá)幾十倍）。

查留鋒[2]采用熔融共混法制備了醋酸乙烯酯-馬來(lái)酸酐接枝共聚物/ABS復(fù)合材料，從實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出，加入少量醋酸乙烯酯-馬來(lái)酸酐接枝共聚物，復(fù)合材料的沖擊強(qiáng)度與純ABS相比提高了43%。主要增韌機(jī)理是，材料受力時(shí)，產(chǎn)生銀紋，從而彈性體上的點(diǎn)應(yīng)力傳遞為整個(gè)顆粒表面的面應(yīng)力。

蘭浩等[3]將不同種類的彈性體添加入到ABS/PC體系制備復(fù)合材料。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出，當(dāng)彈性體在添加量分別為5%、4%、3%時(shí)，三種馬來(lái)酸酐接枝共聚物（馬來(lái)酸酐接枝LLDPE、馬來(lái)酸酐接枝 ABS、馬來(lái)酸酐接枝PS）的復(fù)合材料的沖擊韌性分別達(dá)到最大值。

2 無(wú)機(jī)顆粒增韌ABS樹脂

傳統(tǒng)以彈性體增韌聚合物基體時(shí)，通常會(huì)降低復(fù)合材料的強(qiáng)度。為克服這一缺陷，國(guó)內(nèi)外學(xué)者探索用非彈性體增韌聚合物的思想。其中，無(wú)機(jī)顆粒改性ABS樹脂，在提高基體韌性的同時(shí)，又不會(huì)降低材料的強(qiáng)度。

張雪琴[4]制備出納米碳酸鈣/ABS復(fù)合微粒并進(jìn)行研究，通過探索增韌機(jī)理來(lái)說(shuō)明納米碳酸鈣的加入對(duì)復(fù)合材料力學(xué)性能的影響。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出，納米碳酸鈣在ABS基體中分散狀態(tài)良好，并與基體有較好的界面相容性。因而，材料發(fā)生斷裂時(shí)，復(fù)合微粒吸收了大量的能量，提高了材料的力學(xué)性能。當(dāng)納米碳酸鈣的含量為3wt%時(shí)，復(fù)合材料的沖擊強(qiáng)度達(dá)到最大值。

裘擇明[5]通過加入不同含量的超細(xì)碳酸鈣制備出超細(xì)碳酸鈣/PVC/ABS三元體系復(fù)合材料。從驗(yàn)結(jié)果得出，當(dāng)超細(xì)碳酸鈣的含量為15wt%時(shí)，超細(xì)碳酸鈣/PVC/ABS三元體系復(fù)合材料的韌性與PVC/ABS二元體系相比提高了2～3倍。

3 纖維增韌ABS樹脂

纖維增韌ABS樹脂，主要包括：基體增韌、界面增韌和纖維混雜增韌。在制備過程中，主要通過改變纖維的含量、長(zhǎng)徑比以及纖維與樹脂之間的界面相容性等問題，來(lái)達(dá)到增韌效果，從而提高纖維/ABS復(fù)合材料的力學(xué)性能。

張祺鑫[6]采用共混法制備出短切碳纖維/ABS復(fù)合材料。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出，在復(fù)合材料中短切碳纖維含量為10wt%時(shí)，材料的加工性能被明顯改善；短切碳纖維的含量為30wt%時(shí)， 材料拉伸強(qiáng)度被明顯提高。隨著復(fù)合材料中短切碳纖維含量逐漸增加，tanδ峰右移，說(shuō)明短切碳纖維對(duì)材料的使用溫度和力學(xué)性能有很大影響。

陳桂蘭等[7]采用共混法制備出玻璃纖維/苯乙烯-馬來(lái)酸酐共聚物/環(huán)氧樹脂復(fù)配的相容劑/ABS四元體系復(fù)合材料。復(fù)合材料在制備過程中沒有產(chǎn)生“浮纖”現(xiàn)象，而且制品具有良好的表面光滑性，良好的熱性能、力學(xué)性能以及可加工性。

賀金秋[8]采用熔融共混法通過加入不同種類、不同含量的添加劑制備出不同的復(fù)合材料。對(duì)材料進(jìn)行力學(xué)性能檢測(cè)（拉伸、彎曲和沖擊），從實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出，當(dāng)添加劑含量分別為相容劑：增韌劑：玄武巖纖維 = 5wt% ：10wt% ：20wt% 時(shí)，玄武巖纖維/ABS復(fù)合材料的力學(xué)性能最佳，拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度分別達(dá)到最大值。

4 展望

ABS樹脂是一種具有柔性鏈和剛性鏈的特殊三元接枝分子結(jié)構(gòu)，在宏觀能上可同時(shí)表現(xiàn)為韌性、剛性的力學(xué)性能。ABS樹脂具有良好的耐低溫性能和著色加工性能，可廣泛應(yīng)用于生活的各個(gè)領(lǐng)域有。隨著對(duì)材料使用要求的日益苛刻，對(duì)ABS在特殊領(lǐng)域所需要的性能提出了更好的要求。本文針對(duì)不同增韌劑種類對(duì)ABS復(fù)合材料做出了闡述，可為相關(guān)的復(fù)合材料研究提供一些方法。但實(shí)驗(yàn)的結(jié)果還需要進(jìn)一步驗(yàn)證，對(duì)于不同方法改性ABS樹脂也需要更深入的探索。

參考文獻(xiàn)：

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[3]蘭浩，周琨生，方年生.相容劑對(duì)PC/ABS合金性能的影響[J].中國(guó)塑料，2004（08）：55-57.

[4]張雪琴，毋偉，曾曉飛，俞江華，陳建峰.納米CaCO3復(fù)合微粒對(duì)ABS性能的影響[J].高分子材料科學(xué)與工程，2006（01）：107-110.

[5]裘懌明，吳其曄，湯海波.超細(xì)碳酸鈣對(duì)PVC/ABS二元體系增韌改性的探討[J].青島化工學(xué)院學(xué)報(bào)，1994（04）：329-333.

[6]張祺鑫.連續(xù)碳纖維增強(qiáng)ABS及其合金[D].北京化工大學(xué)，2012.

[7]陳桂蘭，羅偉東，陳勇.短玻璃纖維增強(qiáng)ABS復(fù)合材料的性能研究[J].中國(guó)塑料，2002，16（05）：30-33.

[8]賀金秋.玄武巖纖維/ABS樹脂共混物的制備與性能研究[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2014.

*為通訊作者endprint