ABS树脂的制备

发布日期:2020/10/23 9:04:26

背景及概述^[1][2]

ABS树脂又名丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物。由聚丁二烯乳液与苯乙烯和丙烯腈单体共聚制得。为浅黄色粒状或珠状树脂，熔融温度为217～237℃，热分解温度≥250℃。无毒无味，吸水率低，有优良的物理-机械性能、极好的低温抗冲性能、电性能、耐磨性、尺寸稳定性、耐化学性、染色性，易于成型和机械加工等特点。为耐冲击性热塑性塑料，作为聚氯乙烯的抗冲击剂，其冲击强度的增强效果大，且拉伸强度下降不多。

有些品种还可作为操作助剂。一般用量为5～20份。可用于食品包装材料，但不适用于长期在户外使用的制品。国外生产厂有美国的Borg-Warner公司、日本合成橡胶公司、宇部兴产等公司。中国的生产厂有兰化公司合成橡胶厂、吉化公司有机合成厂、上海高桥石油化工公司化工厂、上海制笔化工厂、厦门明星塑料工业有限公司等。尽管我国ABS树脂的生产能力和产量增长很快，但都是以通用ABS为主，占总应用量的70％以上，低端产品居多，无法满足国内需求，每年仍需大量进口。

国内ABS树脂市场需求量总体呈增长趋势。虽然在2010年后连续三年市场低迷，但2013年后市场发力，需求量快速增加，到2016年需求量达到504万t。国内ABS树脂的供应包括进口和国产两部分。国产量逐年增加，尤其是2013年以后增速加剧，进口量目前呈萎缩趋势。到2016年国内产量338万t，进口量169万t。2010年到2012年国内ABS树脂市场需求减少，进口量迅速下降。到2015年国产ABS树脂数量迅速增加，而进口量基本维持在160万t/a左右。

应用^][3][4]

聚（丙烯腈－丁二烯－苯乙烯）共聚物（ABS）是一种典型的两相结构的三组分热塑性树脂，由聚（苯乙烯－丙烯腈）共聚物即SAN连续相和分散的聚丁二烯橡胶相组成。橡胶粒子通过与部分单体接枝以形成与非接枝SAN基体间必要的界面粘结力，并促使胶粒均匀分散于基体中。

ABS树脂各组分赋予其各自独特的性能，其中，丙烯腈（AN）组分赋予树脂耐化学性、耐候性、耐热性、硬度及拉伸强度；丁二烯组分赋予树脂韧性和耐低温性能（低温耐冲击强度）；苯乙烯组分则赋予树脂优良的电性能、加工性能和表面光泽性等。正是因其优异的机械性能、高的热稳定性能和耐化学性能、优良的美学性能以及好的加工性能而被广泛地应用于电子和大型电器、小型电器、交通运输（如仪表盘、车轮罩等部件）、轻工领域（如箱包、玩具和板材）等。

1) 家电领域：家电是ABS树脂需求增长的主要方向。近几年空调是增长的重点。格力、美的等公司纷纷扩大产能，净水器、电风扇、电饭锅等小家电产量年均增幅在10％以上，甚至达到20％，带动了ABS的需求从保有量来看小家电仍有较大的提升空间，行业增量空间远大于大家电；从更新换代的速度来看，小家电更新年限较短，更新频率快以及增量空间大，因此，未来几年小家电行业仍有望保持较快增长。

2)轻工产品领域：随着经济发展，人民的消费水平逐渐提高，产品品质升级越来越普及，近几年包括玩具和智能马桶等轻工产品的年均增长率在15％以上。

3) 电子产品及智能机器人领域：电子产品的发展速度较快，包括手机、新型智能设备等产品种类的数量都迅速增加。高科技电子产品，包括智能机器人、医疗保健仪器、VR视频等高附加值产品对自身产品品质要求较高，是ABS树脂增量的重点方向。

4) 汽车领域：国内汽车领域发展迅速，但吉林石化ABS树脂在汽车领域的应用没有形成规模和品牌效应。2015年，汽车产销2450.33万辆和2459.76万辆，同比增长3.25％和4.68％。未来5年中国汽车产销量将保持5％左右的复合增速，到2020年有望突破3300万辆。

5) 改性领域：2016年我国改性料产量1 000万t，年平均增长率13％，改性领域下游用户主要是家电、汽车等行业。上海普利特、武汉金发、鑫达复合材料等公司纷纷计划扩产，增加了对ABS的需求。

制备^[2]

高断裂韧性是ABS树脂得以广泛应用的决定性因素之一。虽然通过橡胶相的添加或改性可能损害其部分的机械性能，如模量、加工性等，但可以此达到其韧性的提高。为此，人们通过很多增韧方法以优化其断裂韧性且尽可能少地损害其它性能。通常情况下，可以通过将橡胶与SAN共聚物共混（掺混）或在橡胶存在时，AN和St单体以本体聚合、乳液聚合、悬浮聚合工艺及其联合工艺方法进行共聚合反应来制备ABS树脂。

ABS最早由美国合成橡胶公司于194年用共混法开发成功。该法工艺简单，但产品耐老化性差，低温抗冲击性能低劣，加工性能也较差。1954年，美国公司将AN和St在聚丁二烯胶乳中进行接枝聚合，制成了乳液接枝型ABS，并首先实现了工业化生产。

它的开发成功为后来ABS树脂产业的蓬勃发展奠定了坚实的基础。之后，英、法、德、日等国纷纷引进ABS技术并建厂，经过不断研究和开发，使ABS生产技术得到了不断完善和发展。该法具有较大的可调节性、质量均一、低成本，当前仍被一些国家（主要是发展中国家）采用，然而该工艺甚为复杂，对环境污染严重。无污染物（乳化剂）、低三废生成的的连续本体法ABS工艺，逐渐得到青睐。ABS工艺的简易流程图如图所示。