ABS樹脂

ABS樹脂（Acrylonitrile, butadiene and styrene）是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的接枝共聚物。ABS樹脂是一種淡黃色粘稠或顆粒狀樹脂，熔點為217°C ~ 237°C，熱分解度為250°C，無毒、無味，低吸水性和優(yōu)良的物理和機械性能、優(yōu)異的耐磨性和尺寸穩(wěn)定性。1946年，美國橡膠公司首次采用混合法生產ABS樹脂。1954年，美國博格-華納公司的子公司馬邦公司最早采用乳液接枝法生產ABS樹脂，使ABS樹脂的生產得到了迅速發(fā)展。

ABS樹脂可以通過接枝共聚來生產、機械混煉法。接枝共聚分為乳液接枝共聚和懸浮接枝共聚。生產出的ABS樹脂可用于注塑成型、擠出、真空、吹塑輥壓和其他成型方法加工成塑料。還可以用機械、粘接、涂層、采用真空蒸發(fā)等方法進行二次加工，滿足各種需求。

ABS樹脂性能優(yōu)異，可用于汽車、家用電器、它廣泛應用于玩具工業(yè)和其他領域，是一種用途廣泛的熱塑性工程塑料。同時，ABS樹脂可作為3D打印的原材料，其打印產品具有良好的韌性、強度高等優(yōu)點，但其缺點也很明顯，印刷產品的收縮率較大且容易翹曲變形。

分子結構

ABS（Acrylonitrile, butadiene and styrene）在樹脂中，A代表丙烯腈，B代表丁二烯，S代表苯乙烯。ABS 樹脂是一種典型的三組分兩相結構熱塑性樹脂，由苯乙烯和苯乙烯組成-丙烯腈共聚物，即 SAN 樹脂，用作連續(xù)相和分散的聚丁二烯橡膠相。

空間結構

丙烯腈－丁二烯－苯乙烯共聚物（ABS）樹脂的綜合性能優(yōu)異，主要是由于其微觀“海-島”結構，微米或納米橡膠彈性體均勻分散在苯乙烯中-丙烯腈共聚物（SAN）在基體樹脂中， ABS樹脂具有良好的強度、韌性耐溶劑性等綜合性能優(yōu)異。

ABS 樹脂含有不同的成分，丙烯腈含量為 103356%~30 %丁二烯含量為 %~30 %，苯乙烯含量為 503356%~70 %這三種成分賦予了它們獨特的性質。其中，丙烯腈成分賦予樹脂耐化學性、耐候性、 耐熱性、硬度及拉伸強度；丁二烯成分賦予樹脂韌性和耐低溫性；苯乙烯成分賦予樹脂優(yōu)異的剛性、電性能、加工性能 和表面光澤等。

一般性能

ABS的外觀是不透明的象牙色顆粒材料，其產品可以著色為各種顏色，它有90%的高光澤度。ABS與其他材料具有良好的粘附性，并且易于在表面上印刷、涂層和鍍層處理。ABS的氧指數(shù)為18.2一種易燃聚合物，有黃色火焰，黑煙，燃而不滴，有特殊的肉桂味。

力學性能

ABS具有優(yōu)異的力學性能和優(yōu)異的沖擊強度，可以在極低的溫度下使用。即使ABS產品受損，也只能是拉伸破壞而不是沖擊破壞。ABS具有優(yōu)異的耐磨性良好的尺寸穩(wěn)定性和耐油性，可用于中等負荷和轉速下的軸承。然而，ABS的彎曲強度和抗壓強度在塑料中較差，并且ABS的機械性能受溫度的影響很大。

熱學性能

ABS的熱變形溫度為93 ~ 118°C，退火后產品可提高約10°C。ABS在-它在40°C時仍具有一定的韌性，可用于-在40 ~ 100攝氏度下使用。

電學性能

ABS具有良好的電絕緣性，幾乎不受溫度的影響、濕度和頻率可以在大多數(shù)環(huán)境中使用。

耐化學藥品性

ABS具有良好的耐化學性，除了濃氧化性酸外，它對各種酸都有抵抗力、堿、鹽相對穩(wěn)定，搭配各種食物、藥物、長期接觸精油不會引起任何變化。醇類、碳氫化合物對ABS沒有溶解作用，只能使其在長期接觸和使用中慢慢膨脹、酮、酯、極性溶劑如氯代烴能溶解它或與它形成乳液，冰醋酸、植物油會導致應力開裂。

耐候性

ABS分子鏈的丁二烯部分含有雙鍵，雙鍵中的π鍵更具活性（尤其是波長小于350納米的紫外線）或熱，這導致耐候性差。宏觀上材料變脆，暴露在室外半年的ABS樣品沖擊強度可降低50%向ABS樹脂中添加炭黑、產品表面的紫外線吸收劑涂層和電鍍可提高耐候性。

加工性能

ABS是一種加工性能優(yōu)良的熱塑性塑料，可以用一般的加工方法進行加工。ABS的流動特性屬于非牛頓流體；其熔體粘度與加工溫度和剪切速率都有關，但對剪切速率更敏感。ABS樹脂是一種無定形聚合物，可以注射成型、擠出成型法加工。此外，ABS樹脂還可以在320 ~ 380°C下壓延成片材，在200 ~ 215°C下吹塑成型。

ABS樹脂的生產方法包括：共混法，共聚法。共聚分為懸浮接枝共聚和乳液接枝共聚。

共混法

ABS樹脂采用共混法制備。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：首先將轉鼓加熱至155 ~ 160°C，按上述比例將苯乙烯丙烯腈樹脂輥壓塑化，然后加入NBR并混合均勻。加入軟化劑硬脂酸丁酯，反復混合，并拉動拉環(huán)、粉碎、染色造粒得到ABS樹脂。共混法制造的ABS樹脂質量差，長期使用后容易變質分層，且使用價格昂貴的丁腈橡膠，因此這種方法在國際上很少用于大規(guī)模生產。

共聚法

接枝共聚法也有兩種，即懸浮法和乳液法。

懸浮法

以聚乙烯醇為分散劑進行接枝共聚。所選擇的原料配比如下：苯乙烯約48%丙烯腈27%丁二烯25%偶氮二異丁腈（引發(fā)劑）( 0)5%聚乙烯醇（分散劑）( 0)4%生產流程：將溶有添加劑的苯乙烯和丙烯腈單體通過過濾器加入聚合釜中，攪拌。將溫度升至75°C，保持恒溫3小時，然后加入丁二烯。在75℃下繼續(xù)反應7小時，然后將反應器中的壓力降至1.5kg/Cm2，將溫度升至100℃，并固化3小時。反應結束后，將制得的共聚物冷卻出料洗滌脫水干燥，最終得到ABS樹脂。

乳液法

以合成脂肪酸皂為乳化劑進行接枝共聚。乳液接枝共聚的原料配比如下：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(fā)劑）1%合成脂肪酸皂（乳化劑）1.5%水。

成型加工

ABS樹脂具有良好的加工性能，可用于一般注塑成型、擠塑、壓延、吹塑和其他加工方法、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為1.5~4.5mm之間。樹脂的最大流動長度與產品壁厚之比約為190：1。對于需要電鍍的產品，壁厚要稍厚，以增加鍍層與產品表面的附著力。避免產品的尖角以防止應力集中，以及在拐角處、粗細接頭等部位采用圓弧過渡。設計模具時，型芯部分沿脫模方向的脫模傾角為35°'0 ~ 1，空腔部分為40'~1°20'

ABS樹脂的注射壓力和樹脂等級、設備的類型與產品的壁厚等因素有關。一般對薄壁、長流程、小門產品或阻燃等級、耐熱樹脂要求較高的注射壓力，可達130～150兆帕；而厚壁、大型閘門產品只需要70 ~ 100兆帕。

注射速度對ABS樹脂的熔體流動性有一定影響。當注射速度較慢時，產品表面會出現(xiàn)波紋、熔接不良等現(xiàn)象；注射速度快，充?？?，但容易排氣不暢、表觀光潔度不佳、抗拉強度下降等。

吹塑成型

熔體指數(shù)為0.5~3.0g/10min ABS樹脂可通過吹塑制成非容器大型部件。成型前，ABS樹脂必須干燥，使其含水量小于400毫克/kg、確保型坯不起泡。擠壓螺桿的壓縮比為2.0~2.5，成型壓力為490 ~ 98OkPa.成型溫度為210 ~ 230°C，模具溫度為60 ~ 80°C。選擇較高的模具溫度可以獲得外觀較好的產品。但它不應高于90℃，以防止產品變形。成型周期為2.5~4min。

二次加工

ABS樹脂可以電鍍、真空成型、冷沖成型、焊接、機械加工等二次加工。電鍍級ABS樹脂中丁二烯含量為18%~23%因此它對涂層具有很強的附著力。電鍍工藝主要包括應力消除、除油、粗化、中和、還原或浸酸、敏化、活化、還原或解膠、化學鍍電鍍和其他步驟。

通用型

通用ABS樹脂具有抗沖擊性、耐油、耐低溫（40°C）耐化學藥品性、優(yōu)異的機械強度和電氣性能，加工尺寸穩(wěn)定，表面光澤度好，不易上漆、著色等良好的綜合性能，是一種用途極其廣泛的熱塑性工程塑料。

高耐熱、超高耐熱型

通過與具有高玻璃化轉變溫度的聚合物共混，或在接枝過程中加入聚合物以提高聚合物主鏈的剛性，可以獲得高耐熱性ABS、生產具有提高的玻璃化轉變溫度的單體的方法。目前耐熱ABS樹脂的熱變形溫度一般可達115°C，超高耐熱ABS樹脂可達125°C以上。超高耐熱ABS樹脂是指汽車內外部件、器具外殼、電子電器元件等領域已進入實際應用階段。

抗沖擊型

高抗沖ABS由大顆粒制成（3~1μm）和小粒徑聚1-丁烯（PB）與丙烯腈按一定比例混合（AN）苯乙烯（SI）接枝后與AS樹脂共混，可獲得高沖擊強度的ABS樹脂。將粒徑小接枝率高的膠乳與粒徑大接枝率低的膠乳共混，也可以提高ABS樹脂的抗沖擊性能、光澤和加工性。

增強級型

ABS通行證和不同類型、通過采用不同的高含量玻璃纖維混合技術，開發(fā)了多種高剛性ABS樹脂。玻璃纖維增強ABS的剛性提高了2~3倍，柔韌性提高了3倍，蠕變性也有所提高、疲勞強度也增加了，屈服強度和彈性模量與金屬相似。

耐候型

ABS樹脂中的順丁橡膠成分含有雙鍵，可以在光照下使用、在氧氣等作用下容易老化。ABS樹脂中的順丁橡膠改為乙丙橡膠、丙烯酸酯橡膠，這兩種橡膠相具有高飽和度和很少的剩余氧化點，因此得到接枝共聚物AES、ASA具有高耐候性。雖然AES和ASA聚合物的耐候性優(yōu)于ABS樹脂，但為了具有長期穩(wěn)定的室外耐化學輻射性能，必須加入一些穩(wěn)定劑如紫外線吸收劑和受阻胺光穩(wěn)定劑。耐候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、用于電子電器等領域的ABS樹脂對阻燃性有嚴格的要求。阻燃ABS樹脂通常通過添加鹵化物阻燃劑來生產常用的鹵化物阻燃劑有：五溴二苯醒、八溴聯(lián)苯、三溴三苯基乙烷、三苯酚鹵代磷酸酯、四溴雙酚A、有氣味的環(huán)氧樹脂化合物等。

透明型

普通ABS樹脂不透明是因為橡膠成分和樹脂成分的折射率不同，光通過大于光波長的橡膠顆粒時會發(fā)生折射和散射。為了使ABS樹脂制品透明，必須使用粒徑更小的橡膠相，橡膠相和樹脂相的折射率要相近。透明ABS樹脂可以由苯乙烯制成、苯乙烯接枝丙烯腈和甲基丙烯酸甲酯-丁二烯橡膠（SIBR）這里使用的橡膠分散相的折射率必須非常接近連續(xù)相的折射率。生產透明ABS樹脂的另一種方法是混合甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯-用聚二烯接枝的丙烯腈共聚物必須具有相同的折射率，所用聚丁二烯橡膠的粒徑必須太小，不能反射可見光。

ABS樹脂具有良好的綜合性能，其產品應用廣泛。如應用在機械、電氣、紡織、汽車制造、飛機制造、造船工業(yè)和農業(yè)機械、日常用品、兒童玩具等等。以代替金屬、木材和其他工業(yè)材料，以降低成本、增強使用性能、減輕重量又能起到很好的裝飾作用。

電氣工業(yè)

ABS樹脂具有良好的電絕緣性能，可滿足電氣行業(yè)通用的要求，可作為電信設備和電機的應用材料。由ABS樹脂制成的電話外殼、聽柄、口耳承、指孔盤、手持話筒、手柄、手柄墊等經使用證明，性能良好，質感強，美觀耐用。ABS樹脂對制冷劑具有耐腐蝕性，并且無毒、它無氣味且耐低溫，因此非常適合制作冰箱、冷凍汽車、電冰箱、冰箱上的許多零件和產品。此外，ABS樹脂也適用于制造吸塵器、洗衣機、電風扇、理發(fā)用吹風機及其他電動攪拌器、烘干機的外殼和零件等。

汽車工業(yè)

ABS樹脂具有良好的尺寸穩(wěn)定性機械強度變化和化學性能可以用來單獨制造形狀復雜的零件，也可以用來與其他塑料和金屬制造復合材料部件，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。在發(fā)達國家，平均每輛汽車的塑料消耗量約為200kg，約占整車總重量的20%在汽車塑料中，ABS樹脂約占總塑料用量的10%

航空工業(yè)

作為一種新型航空材料，ABS樹脂已應用于飛機，取代了飛機上使用的金屬板。ABS樹脂，成型工藝簡單，無需加工和精制即可在表面壓制出美麗的圖案，適用于機艙內部的裝飾板等裝飾材料。同時它的韌性高、沖擊強度好，粘接或鉚接部分不會出現(xiàn)疲勞開裂等問題，作為理想的航空材料受到重視。

建材工業(yè)

20世紀50年代發(fā)展起來的塑料建筑材料已經成為第二鋼、木材、僅次于水泥的第四類建筑材料。塑料建材的優(yōu)點是重量輕耐腐蝕不生銹導熱系數(shù)低絕緣性好不結垢易著色施工安裝維修和生產方便、安裝和維護能耗低。ABS樹脂在建材行業(yè)的應用主要是在管材方面、衛(wèi)生潔具、裝飾板等領域。

打印工業(yè)

ABS樹脂因其良好的熱熔性和易擠出性而成為FDM印刷中使用的第一種聚合物耗材，并且仍然是FDM最常用的成型材料之一，具有穩(wěn)定的印刷工藝、該產品具有高強度和高韌性的優(yōu)點。

ABS樹脂

美國Stratasys公司為FDM開發(fā)了多種ABS改性材料。ABS-Plus是一種特殊的3D打印材料，具有良好的環(huán)境穩(wěn)定性、低收縮率和吸水率；ABS-M30層間結合能力強，可打印功能性零件。ABS-M30i是一種生物相容性3D打印材料，廣泛應用于醫(yī)療領域、制藥和食品包裝行業(yè)。