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基础知识:抗氧剂在 ABS树脂 (丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)稳定化中的应用

发布日期:2023/2/13 13:35:19 访问次数:94

从抗氧剂应用消费比例来看,ABS树脂与聚丙烯几乎相当。
与抗冲击聚苯乙烯类似,ABS树脂因含有不饱和的弹性体链段,所以对氧化作用是
敏感的。同时,因为 ABS树脂所含容易受氧化的不饱和组分高于抗冲击聚苯乙烯 (不
饱和组分的重量含量,在 ABS树脂中可高达 30%,而在抗冲击聚苯乙烯中只占到
10%),且 ABS制品的价值高,使用寿命也要求较长些,所以抗氧剂在 ABS树脂中的用
量一般要比抗冲击聚苯乙烯高。
1.合成期间 ABS树脂的稳定处理
ABS树脂主要有以下两种生产工艺:
1)在聚丁二烯胶乳中通入苯乙烯和丙烯腈进行接枝共聚之后,与另外合成得到的
苯乙烯-丙烯腈共聚物 (SAN)胶乳进行掺混,最后经凝析和干燥而得到 ABS树脂。
2)把经分别合成、干燥得到的接枝高聚物和 SAN树脂两种高聚物进行共混造粒。
在上述两种生产工艺中,高聚物粉料都要求在 100~150℃的条件下进行干燥处理。
在这样高的温度下,粉状高聚物对氧化作用是极为敏感的。因此,要是稳定处理不当,
或是加入的抗氧剂未能获得很好的分散而起不到对氧的攻击进行有效的防护,结果就会
影响产品的性能,甚至在干燥阶段就会出现高聚物的性能降低。为此,抗氧剂的投加时
间应在 ABS胶乳凝析之前。在这个时期投加,抗氧剂常配成乳液的形式 (有时也采用
溶液的形式)与高聚物胶乳进行均匀的掺混。此外,作为 ABS树脂的主抗氧剂,在实
际应用时经常还要并用一定的协同增效剂。用于 ABS树脂的主抗氧剂主要有:2,6-二
叔丁基对甲酚 (BHT)、2、2′-亚甲基-双 (4-乙基-6-叔丁基苯酚)、2,2′-亚甲基-双 (4-
甲基-6-叔丁基苯酚)、2,2′-亚甲基-双 (4-甲基-6-环己基苯酚)、2,2′-亚甲基-双 (4-
甲基-6-壬基苯酚)、3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八烷基酯、1,1,3-三 (5-
叔丁基-4-羟基-2-甲基苯基)丁烷。常用的协同增效剂有亚磷酸三 (壬基苯基)酯和硫
代二丙酸二月桂基酯。上述抗氧剂在常温时多是液体或是较低熔点的固体。为便于能配
制成稳定乳液进行应用,抗氧剂这一特性是个重要的前提条件。顺便提一下,磷酸三戊
酯 (TNPP)常用作主抗氧剂的溶剂。与此同时,抗氧剂还应具备低挥发度和低汽提挥
发性的特点。
2.在加工期间和制品应用条件下 ABS的稳定处理
ABS树脂主要用于生产注塑制品。只要在合成阶段能合理地施用抗氧剂,一般均可
满足成型加工期间及制品使用条件对热氧化稳定性的要求。但是,对于采用挤出工艺生
产的管材、板材等制品,因加工工艺的改变,一般要求更有效的稳定处理。通常,抗氧
剂可以乳液的形式投加于合成工序的胶乳中及之后的造粒工序。除了抑制色污外,辅抗
氧剂的主要作用就是阻止制品冲击强度的降低。为此,常使用一些相对分子质量适中的
抗氧剂,例如硫代双酚、亚甲基双酚和羟基苯基丙酸酯类化合物。其中,某些抗氧剂还
可并用硫代二丙酸二月桂基酯 (DLTDP)。
抗氧剂的作用效果可通过老化试验予以评定,老化试验的温度一般为 180~200℃
老化前试样的黄度指数均为 7。实际上,用不同抗氧剂稳定的试样经挤出加工后,通常
有 2~5左右的黄度指数差值。此外,亚甲基双酚类抗氧剂具有色污,而 3-(3,5-二叔
丁基-4-羟基苯基)丙酸十八烷基酯则几乎无此现象。
用 180~200℃下的老化试验研究冲击强度受影响的程度,只适用于 ABS的压模试
样。对于注塑试样,由于在该温度下试样的收缩率过大,因而难以采用这种评价试验方
法。
对于 ABS树脂氧化作用的定量测定,可以采用红外反射光谱法 (衰减全反射,
ATR)。采用红外光谱法时可动态地观察到,双键 (顺式—C
C—) 吸收峰随羰基
( C O )吸收峰的出现而同时消失。CIBA—GEIGY公司实验室的研究工作表明,羰

基的形成与色污之间存在着直接的关系。



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