焦占磊，李春耕，沈野

（天津大沽化工股份有限公司）

大沽化工ABS樹脂新牌號(hào)的改型研究

焦占磊，李春耕，沈野

（天津大沽化工股份有限公司）

本文介紹了大沽化工引進(jìn)的ABS生產(chǎn)技術(shù)特點(diǎn)，現(xiàn)有產(chǎn)能分析，以及在新牌號(hào)改型開發(fā)方面的研究進(jìn)展。

ABS；新牌號(hào)；改型；研發(fā)。

1 引言

ABS樹脂是以丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三種單體共聚組成的一類橡膠增韌熱塑性材料，在電子電器、汽車工業(yè)、紡織、建材等領(lǐng)域均有深度應(yīng)用。2007年，天津大沽化工股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱公司）引進(jìn)了美國(guó)GE公司的ABS生產(chǎn)專利技術(shù)，并分別于2010年8月和2012年7月完成了一期裝置和二期裝置的建設(shè)、調(diào)試、開車工作。該專利技術(shù)具有工藝成熟、生產(chǎn)范圍廣、實(shí)用性強(qiáng)、應(yīng)用廣泛等特點(diǎn)，其基礎(chǔ)工藝為乳液法接枝生產(chǎn)HRG粉和本體SAN摻混生產(chǎn)ABS，主要由助劑準(zhǔn)備、聚丁二烯膠乳（PBL）、高橡膠接枝（HRG）、苯乙烯-丙烯腈聚合（SAN）、摻混、包裝等工序組成，工藝流程圖見(jiàn)圖1。

圖1 ABS生產(chǎn)工藝流程圖

該裝置共有21條擠出線，年設(shè)計(jì)產(chǎn)能為40萬(wàn)噸。公司在原有產(chǎn)品種類基礎(chǔ)上，持續(xù)不斷的進(jìn)行了自有牌號(hào)研發(fā)工作，現(xiàn)已可生產(chǎn)8種注塑級(jí)、3種擠出級(jí)、2種管材級(jí)、1種電鍍級(jí)、2種阻燃級(jí)、4種高黑高亮共七大類系列產(chǎn)品，并執(zhí)行企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

2 加大改性研究力度的必要性分析

2013年，國(guó)內(nèi)的ABS樹脂累計(jì)產(chǎn)能為320.3萬(wàn)噸。其中，中國(guó)石油吉林石化分公司以58萬(wàn)噸/年的產(chǎn)能位居榜首，本公司排名第二，產(chǎn)能占比為12.5%，具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。與此同時(shí)，外資企業(yè)在國(guó)內(nèi)的ABS生產(chǎn)中也占據(jù)重要席位，包括鎮(zhèn)江奇美、鎮(zhèn)江國(guó)亨、寧波樂(lè)金涌興、寧波臺(tái)化塑料在內(nèi)的四家企業(yè)產(chǎn)能合計(jì)占國(guó)內(nèi)總產(chǎn)能的50%。這些企業(yè)也是公司的主要競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。

從國(guó)內(nèi)消費(fèi)情況分析，受國(guó)家宏觀經(jīng)濟(jì)調(diào)控政策影響，房地產(chǎn)持續(xù)低迷，家電等ABS樹脂消費(fèi)大戶隨之萎靡，2011年以來(lái)ABS年表觀消費(fèi)量基本持平，維持在380萬(wàn)噸左右；產(chǎn)品自給率也有波動(dòng)，但基本保持在60%以下，國(guó)內(nèi)相當(dāng)一部分ABS消費(fèi)仍需要通過(guò)進(jìn)口完成。數(shù)據(jù)顯示，2013年ABS實(shí)際產(chǎn)能為215萬(wàn)噸，裝置開工率為67%。因此，穩(wěn)定現(xiàn)有產(chǎn)品質(zhì)量，研發(fā)新型改型ABS產(chǎn)品，豐富產(chǎn)品鏈，更好的適應(yīng)下游用戶需求成為了ABS生產(chǎn)企業(yè)的必然選擇。

表1 2013年國(guó)內(nèi)ABS產(chǎn)能分布數(shù)據(jù)

3 幾種改性產(chǎn)品的研發(fā)情況介紹

公司現(xiàn)階段生產(chǎn)的多為沖擊強(qiáng)度為180～300J/m間的中抗沖ABS。在裝置運(yùn)行過(guò)程中，根據(jù)自身對(duì)工藝的理解，以原有配方為基礎(chǔ)，結(jié)合下游用戶不同需求，摸索開發(fā)了中抗擊通用牌號(hào)、高剛性中抗擊牌號(hào)、高流動(dòng)性中抗擊牌號(hào)、PC/ABS合金、高黑高亮等系列產(chǎn)品。

3.1 高剛性中抗擊ABS牌號(hào)的研發(fā)

高剛性ABS牌號(hào)的研發(fā)主要有兩個(gè)原因，一是因2011年日本地震，丁二烯原料價(jià)格短期內(nèi)飆升70%，ABS生產(chǎn)成本壓力驟增；二是公司購(gòu)買的專利產(chǎn)品以高含膠量著稱，缺少低膠系列產(chǎn)品，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力不足。為了達(dá)到降低產(chǎn)品中丁二烯含量，同時(shí)控制流動(dòng)性在目標(biāo)范圍內(nèi)的目的，公司形成了降低SAN的熔融指數(shù)和丙烯腈含量，依靠降低HRG接枝份比例來(lái)控制ABS熔融指數(shù)和強(qiáng)度的研發(fā)思路。

原料準(zhǔn)備過(guò)程中，NOM是影響SAN粒子熔融指數(shù)的主要因素。試驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)人員以高融指產(chǎn)品為起點(diǎn)，在3.5h的周期內(nèi)，將丙烯腈含量調(diào)整至25%±1，熔指控制在3～4 g/min（熔體流速，230℃，1.2kg，ISO1133）。在ABS配方中同時(shí)對(duì)HRG粉用量進(jìn)行了相應(yīng)調(diào)整。

生產(chǎn)試驗(yàn)中，由于目標(biāo)產(chǎn)品硬度大，實(shí)驗(yàn)設(shè)備采用了科倍隆92mm雙螺桿擠出機(jī)和司太立合金材質(zhì)刀具。實(shí)驗(yàn)由通用型ABS配方開車，待設(shè)備和符合正常后，將配方切換至高剛性配方。擠出機(jī)溫控條件卡見(jiàn)表2。期間質(zhì)檢跟蹤分析取樣，實(shí)驗(yàn)周期為1.5h。

表2 擠出機(jī)條件卡

該產(chǎn)品與奇美707K定位類似，經(jīng)檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)兩者性能大致相同。與公司中抗擊通用料相比，該產(chǎn)品沖擊強(qiáng)度略低，但丁二烯含量可降低約25%左右，成本效益明顯。具體產(chǎn)品性能參數(shù)對(duì)比見(jiàn)表3。我們還協(xié)同下游廠家進(jìn)行了測(cè)試，高剛性ABS在注塑中除所需壓力較大以外，其他如比重、強(qiáng)度、韌性等指標(biāo)與奇美和公司中抗擊通用料幾乎相同，可以很好地滿足用戶需求。

表3 高剛性牌號(hào)與通用料、奇美707K指標(biāo)對(duì)比

3.2 高流動(dòng)中抗擊ABS牌號(hào)的研發(fā)

按照GE公司提供的原高流動(dòng)中抗沖ABS配方生產(chǎn)的產(chǎn)品，其沖擊強(qiáng)度不能滿足下游廠家需求。為此我們經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)分析，對(duì)原配方中SAN粒子的融指控制范圍由7.5～11.5g/10min精確到9.5～11g/10min，同時(shí)在摻混工序向擠出機(jī)筒節(jié)噴嘴中按一定比例加入硅油，促使橡膠粒子實(shí)現(xiàn)均勻空洞化，在保證流動(dòng)性前提下提高其沖擊強(qiáng)度。

檢測(cè)結(jié)果顯示，公司高流動(dòng)中抗性牌號(hào)ABS的抗沖擊強(qiáng)度、流動(dòng)性、剛性均稍高于錦湖750N，且所有指標(biāo)能夠控制在下游用戶要求的范圍內(nèi)。該牌號(hào)ABS已經(jīng)推出即得到廣州金發(fā)、青島海爾新材料等公司的認(rèn)可，很好地滿足了市場(chǎng)對(duì)于超薄電視用料的需求，對(duì)向下拉動(dòng)韓國(guó)錦湖750N在國(guó)內(nèi)的價(jià)格水平也有一定影響。

3.3 高黑高亮牌號(hào)ABS產(chǎn)品的研發(fā)

為了滿足下游用戶對(duì)黑色ABS樹脂的需求，公司對(duì)一條擠出線進(jìn)行了技術(shù)改造，使之具有生產(chǎn)黑色ABS的能力。同時(shí)選用工業(yè)級(jí)TW-701色母料，通過(guò)控制稀釋比例來(lái)調(diào)節(jié)樹脂光澤度。目前，公司已能夠生產(chǎn)四種擠出級(jí)黑色專用料。

3.4 PC/ABS合金的研發(fā)

PC/ABS合金既提高了ABS的耐熱性能和力學(xué)性能，又降低了PC成本和熔體粘度，同時(shí)流動(dòng)性、加工型都能得到改善。國(guó)外PC/ABS的生產(chǎn)工藝已經(jīng)十分成熟，公司也在這方面進(jìn)行了大量研究。一旦市場(chǎng)需要，即可進(jìn)行實(shí)質(zhì)性的生產(chǎn)。

4 其他質(zhì)量控制措施

產(chǎn)品研發(fā)的基礎(chǔ)是現(xiàn)行的工藝條件穩(wěn)定可控，質(zhì)量原因可溯源追查，解決措施有針對(duì)性可以落實(shí)。經(jīng)過(guò)四年多的生產(chǎn)運(yùn)行，公司也逐漸總結(jié)出影響ABS產(chǎn)品性能的關(guān)鍵因素，包括原料配比、高橡膠接枝粉的交聯(lián)密度、SAN粒子的組成、擠出機(jī)工藝參數(shù)等，并逐步解決了PBL膠乳粒徑不足、高橡膠接枝粉白度偏高、SAN粒子發(fā)黃、ABS色差偏大等問(wèn)題，提出了從助劑配置、原料采購(gòu)到工藝參數(shù)控制等一系列行之有效的解決辦法，開發(fā)出了適合自身工藝特點(diǎn)的高分子附聚工藝技術(shù)，研制了可以獨(dú)自銷售的藍(lán)SAN產(chǎn)品。

5 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)預(yù)測(cè)，2015年世界ABS樹脂產(chǎn)能有望達(dá)到1194萬(wàn)噸/年，需求量將達(dá)到779萬(wàn)噸，ABS生產(chǎn)裝置的開工率將繼續(xù)降低，ABS市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)將會(huì)進(jìn)一步白熱化。作為國(guó)內(nèi)主要生產(chǎn)企業(yè)，一定要堅(jiān)持以市場(chǎng)為導(dǎo)向，堅(jiān)持科技創(chuàng)新、產(chǎn)品創(chuàng)新和營(yíng)銷創(chuàng)新，變被動(dòng)的供應(yīng)式生產(chǎn)銷售模式為主動(dòng)的合作式、訂單式生產(chǎn)銷售模式，牢牢把握市場(chǎng)脈搏。

[1]高陽(yáng)主編. 中國(guó)石油和化工大宗產(chǎn)品年度報(bào)告（2014年版）

[2]天津大沽化工股份有限公司20萬(wàn)噸/年ABS裝置工藝規(guī)程.天津大沽化工股份有限公司

[3]崔小明.國(guó)內(nèi)外ABS樹脂生產(chǎn)現(xiàn)狀及發(fā)展預(yù)測(cè)，2003.8

[4]于志省等.本體法合成ABS樹脂[J].合成樹脂與塑料，2009，26(3)∶8～12.

[5]楊世元，田鳳.國(guó)外ABS樹脂最新專利態(tài)勢(shì)分析.石油化工技術(shù)經(jīng)濟(jì)，2007.12 23（6）：52～56

表4 高流動(dòng)中抗擊ABS與下游用戶要求指標(biāo)、錦湖750N指標(biāo)對(duì)比

焦占磊（男），1986年1月出生，2010年6月畢業(yè)于武漢理工大學(xué)，化學(xué)工程與工藝專業(yè)，本科學(xué)歷，助理工程師?，F(xiàn)就任于天津大沽化工股份有限公司臨港分廠，主要從事生產(chǎn)技術(shù)管理工作。