苯乙烯樹脂

苯乙烯樹脂是一種強度高、韌性好、易於加工成型的熱塑型高分子材料。用作汽車工業材料、建築材料、木材代用品，並用於制安全帽、旅行箱、用具殼體、泡沫塑膠等。

基本介紹

• 中文名：苯乙烯樹脂
• 外文名：Styrene resin 
• 別稱：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物
• 單體結構單元：丙烯睛、丁二烯和苯乙烯
• 用途：運輸，器具等
• CAS號：9003-56-9

基本信息

苯乙烯樹脂從本世紀40年代開始商業化，銷量逐年增長，現已成為全球銷量最大的工程熱塑性塑膠，僅美國的銷量就於1989年超過了12億磅。同時苯乙烯樹脂範圍廣泛，包括PS、HIPS、ABS、SBS、SEBS、SAN等。在大宗商品塑膠與高性能工程熱塑性塑膠之間，ABS占據了獨特的“過渡”聚合物的位置。

生產工藝

有三種生產工藝——乳液法、連續本體法或懸浮法，任一種工藝方法所製得的ABS原料中的苯乙烯含量均為50%甚至更高。通常至少兩種工藝結合使用，以使最終產物最佳化。ABS樹脂屬於兩相體系：苯乙烯一丙烯睛共聚物（SAN）為連續相，丁二烯衍生橡膠為彈性體分散相。

性質

ABS的多能性來自於它的三個單體結構單元——丙烯睛、丁二烯和苯乙烯。每個組分都為最終聚合物提供了一套不同的有用的性能。丙烯睛主要提供了耐化學性和熱穩定性；丁二烯提供了初度和衝擊強度；苯乙烯組分則為ABS提供了硬度和可加工性。

改變三種單體A、B、S的比例，聚合物的分子量和橡膠相的形態就能有無限的ABS產品供選擇。例如，橡膠相的顆粒大小可以從小於0.1微米變到幾個微米。橡膠相內平均顆粒大小和顆粒大小分布，對聚合物性能的整體均衡，包括強度、韌度和外觀有重要影響。大橡膠顆粒增加韌度而降低光滑度。與分子量相關的硬相鏈長度對ABS樹脂的性能也有顯著的影響。一般地，聚合物鏈越長，強度性能（包括衝擊和延性）越高，而流動性能越低。

最後，硬SAN相與橡膠相的比率將影響ABS樹脂的流動性和抗衝擊性能之間的均衡，例如，橡膠含量的增加將提高ABS材料的衝擊強度和韌度，但通常以流動性變差為代價。 流動性能和抗衝擊性能之間的均衡是ABS材料的基本產品特徵，這種特徵將普通用途的ABS材料彼此區別開來。

改性

如果在聚合過程中加人更多種的單體，或者混入化學添加劑，或者與另一種塑膠共混或形成合金，就可以進一步拓寬以ABS為基礎的樹脂的性能範圍。

例如，在聚合過程中加入α一甲基苯乙烯或馬來酸酥，就能生產出具有較高熱變形溫度的以ABS為基礎的材料。使用甲基丙烯酸甲酯，能使硬相和橡膠相的折射指數相匹配，從而使材料具有透明度。

通常，ABS樹脂與添加劑在聚合過 程中作為最後一個工序進行配料，或者作為分別的工序在擠壓或班伯里密煉機等熔體混合設備中進行熔融配料。所用的典型添加劑能改進耐紫外線性能和熱穩定性、阻燃性和抗靜電性能。具有更高強度和硬度的增強型ABS已經商業化。ABS的一個有用的特點就是能與各種不同的聚合物形成一系列合金，這些合金具有超出傳統均衡性能的新的性能範圍。

最普通的是ABS-一聚碳酸酯（PC）合金，與基礎ABS三元共聚物相比，它表現出改進了的抗衝擊性能（特別是在低溫下）和高耐熱性能。它們在汽車市場，如儀表面板和車 輪擋板等方面有很強的適用性。通過加入助劑，PC/ABS合金還能製成阻燃型材料，並已在商用機器市場上取得很大成功。阻燃型ABS材料的另一個商業化途徑是與PVC組成合金；PVC是具有阻燃性的材料。

ABS與一種結晶型聚合物組成合金，會具有更強的化學穩定性。已商品化的有：ABSPBT（聚對苯二甲酸丁烯酯）合金和ABS尼龍合金，其目標市場包括草坪和花園器具、汽車內部材料、動力工具殼體和化妝品包裝材料。

ABS合金的一個新系列，可以不需要化學添加劑或填料（炭或金屬），而顯示的“永久”的靜電消散性能。這種永久抗靜電性能是耐擦拭的，並對溫度相對敏感。

實際上還有少量苯乙烯和丙烯睛在丁二烯橡膠上發生共聚合反應（接枝），本來不相容的硬SAN和橡膠相容起來。因此，人們可把ABS看作是第一個在商業上取得成功的聚合物合金之一。

這些合金不風化並有良好的著色能力，套用目標主要是材料加工領域。

老化機理

苯乙烯樹脂受到紫外光、氧、溫度、臭氧、濕度、酸雨、霜、雪、微生物等作用，引發材料自然老化，表現為泛黃、相對分子質量下降、表面龜裂、光澤喪失、物理力學性能和電性能變差等。近年來，國內外已對苯乙烯樹脂的老化機理進行了深入研究，先後提出了苯基的醌化機理、苯乙烯鏈節的乙醯化斷鏈機理、叔碳氫原子過氧化成環鏈轉移機理、苯乙烯樹脂中丁二烯鏈節的光老化機理等。

加工工藝

ABS是無定形的熱塑塑膠，它在一定溫度範圍內軟化而不是突然熔化。ABS稍具吸濕性，在熔化加工前應予以乾燥。ABS通常以丸片形成出售，顏色為原色、預著色或混合色，也有以自然粉末形成出售。也可用濃縮色料來滿足最終用戶的精確要求。各種ABS材料都易於接受常用的二次加工處理，如機加工、粘合、緊固、電鍍、塗漆等。

ABS樹脂的一個優點就是加工性能。ABS材料的加工操作條件範圍寬廣和具有良好的剪下稀化流動特性。很多加工形式都可選用，包括注塑、擠塑、熱成型、結構泡沫和吹塑。

用途

ABS基產品的性能範圍寬廣，加工寬裕度大，價格與性能較均衡，這使它的套用市場很廣。

運輸

這是ABS在美國的最大市場，年需用約3億磅樹脂。汽車方面的套用很多，包括車內和車外。為了內部注塑使用，已開發出高耐熱、普通用途和光滑性低的材料，用作儀表面板、控制板和其它汽車內部裝演部件。

人們普遍認為ABS是製作汽車內部組件的首選塑膠。外部套用則包括散熱器格柵、前燈罩和大型卡車的用擠壓一熱成型方法製成的各種飾帶。電鍍級ABS可用於把手、燈框、鏡座、格柵和裝飾帶。

器具

1989年美國的器具市場消耗2.5億磅ABS樹脂，其中絕大部分消耗在主要的器具上，擠壓一熱成型門和油罐襯裡為首。透明ABS用作冰櫃的凍結箱托架。

器具市場的其它用途有廚房用具、動力工具、真空掃除機、縫紉機和電動頭髮吹風機上用的注塑外殼。ABS受人偏愛是由於它的強度、韌度、光滑度。著色力、加工性能和價格等之間的良好平衡。商用機器是ABS的一個大的“附加值”市場，這部分在1989年約為7500萬磅樹脂，在歷史上一直保持強勁的增長速度。阻燃級材料在計算機外殼及控制板方面很適用。

建築

ABS在此領域內有廣泛套用，特別是在排水、廢水和排氣（合稱DWV）管，以及注塑管件等方面。1989年美國的銷量超過1.5億磅。ABS材料能與低價格的PVC在DWV管材市場上共存，是由於它能提供改進了的低溫衝擊性能、較易粘接和低得多的比重。

工業品

市場中有許多部分套用ABS。這包括玩具、醫療器具、草坪和花園用具、家具、化妝品包裝、船舶、排灌、箱包和淋浴間。非常美觀。良好的加工性能、高光滑度及有利的成本/性能之間的平衡等方面的要求，決定了ABS對於這個廣闊市場部分的適合性。

超高交聯

超高交聯樹脂是一種交聯度很高，內部結構複雜，具有多孔網狀結構的聚合物吸附劑。超高交聯聚苯乙稀樹脂的合成方法主要有線性聚苯乙稀的懸掛雙鍵後交聯法、凝膠型低交聯苯乙稀二乙稀苯共聚物的後交聯、大孔型低交聯苯乙稀二乙稀苯共聚物後交聯、大孔型低交聯苯乙稀、二乙稀苯與極性單體的共聚物的後交聯、大孔型苯乙稀二乙稀苯共聚物在添加極性芳香族物質時的後交聯。而目前工業化大量生產的超高交聯樹脂主要的合成方法為：高交聯聚苯乙稀懸掛雙鍵後交聯法和氯甲基化低交聯聚苯乙稀樹脂的後交聯反應。