ABS(
丙烯腈 Butadiene
苯乙烯)树脂是丙烯、
丁二烯苯乙烯的接枝
共聚物。ABS树脂呈浅黄色黏稠状或粒状树脂,熔融温度为217°C~237°C,热分解度大250°C,无毒、无味,吸水率低,具有优良的物理机械性能、极好的耐磨性和尺寸稳定性。
1946年,
美国橡胶公司用混炼法首先生产ABS树脂。1954年,美国
博格华纳公司的子公司Marbon公司首先用乳液接枝法生产ABS树脂,使ABS树脂的生产迅速发展。
ABS树脂的生产方法有接枝共聚合法、机械混炼法。接枝共聚合法又分为乳液接枝共聚合法和悬浮接枝共聚合法。生产制得的ABS树脂可用注塑、挤出、真空、吹塑和压等成型的方法加工成塑料。还可以用机械、粘接、
涂层、真空蒸发等方法进行二次加工,以适应各种需要。
ABS树脂的性能优良,在汽车、
家用电器、玩具工业等领域有着广泛的应用,是一种用途极广的
热塑性工程塑料。同时,ABS树脂可作为
3D打印的原材料,其打印制品具有韧性好、强度较高等优点,但其缺点也很明显,打印制品的收缩率较大,易翘曲变形。
定义
ABS树脂是由
丙烯腈(Acrylonitrile)、
丁二烯(Bu-tadiene)和
苯乙烯(Styrene)三种
单体组成的三元共聚物,为简化命名,取每个单体英文名字的第一个字母,故称为ABS树脂。
工业发展
起源
1947年,美国橡胶公司首先用共混法实现ABS树脂的工业生产。
1948年,该公司公布了第一项ABS树脂专利,也是最早出现的共混型ABS树脂,其商品名为"Kralastic",主要用作板材材和管材。
1954年,美国
博格华纳公司将
丙烯腈和苯乙烯在
聚丁烯胶乳中进行接枝聚合,制得了接枝型ABS树脂,并实现了工业化生产,商品名为"Cycolac",其流动性和低温抗冲击性能均较共混型ABS树脂好,可用于注塑成型。
20世纪70年代是ABS树脂生产技术大发展时期,先后成功开发出多种生产工艺。主要有掺配法、乳液接枝聚合法、乳液接枝
苯乙烯-丙烯腈共聚物 掺配法、连续本体聚合法、本体-悬浮聚合法、乳液 -本体聚合法等。
中国的发展
中国在1963年就开始研制开发ABS树脂。1970年
兰州化学工业公司合成橡胶厂建成中国第一套乳液接枝法ABS树脂生产装置,1975年正式投产时的能力为2000吨/年。1978年上海
上海高桥石油化工公司公司自行开发乳液接枝一乳液AS掺合法ABS树脂生产装置开车成功,1986年实际生产能力达到2000吨/年。20世纪80年代初期,中国ABS树脂的生产发展十分缓慢,产量只有3kt/a左右,远远不能满足国内市场迅速发展的要求,产品几乎全部依赖进口。
1982年兰州石油化工公司合成橡胶厂引进日本三菱人造丝公司乳液接枝-悬浮SAN 掺合工艺,建成一套生产规模为10kt/a的ABS树脂生产装置。
1983年
上海高桥石油化工公司化工厂引进
美国钢铁公司(USS)乳液接枝-乳液SAN 掺合工艺,建成一套生产规模为20kt/a的ABS树脂生产装置(现已停产)。
1986年底,吉林石油化工公司合成树脂厂引进日本东洋工程公司-三井东亚公司(TEC-MTC)连续本体法生产工艺,建成一套生产规模为10kt/a的ABS树脂生产装置。
1993年大庆石油化工总厂引进韩国韩南化学公司乳液接枝-本体
苯乙烯-丙烯腈共聚物掺合工艺,建成一套生产规模为50kt/a的ABS树脂生产装置,这些引进装置的陆续建成投产,在很大程度上促进了我国ABS树脂的发展。
结构特点
分子结构
ABS(
丙烯腈 Butadiene
苯乙烯)树脂中,A代表丙烯腈,B代表
丁二烯,S代表苯乙烯。ABS 树脂是一种典型的两相结构的三组分热塑性树脂,由苯乙烯-丙烯腈共聚物,即 SAN 树脂作为连续相,和分散的
聚丁二烯橡胶相组成。ABS树脂结构图如下。
空间结构
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)树脂综合性能优良,主要得益于其在
微观上的“海-岛”结构,微米级或纳米级的橡胶
弹性体均匀分散在苯乙烯-丙烯腈共聚物(
苯乙烯-丙烯腈共聚物)
基体树脂中,使 ABS树脂在强度、韧性及耐溶剂性等综合性能表现优良。ABS 树脂海岛结构图如下。
性能特征
ABS 树脂各组分含量不同,
丙烯腈的含量为 10 %~30 %,
丁二烯含量 为 12 %~30 %,
苯乙烯含量为 50 %~70 %。三种组分赋予其各自独特的性能。其中,丙烯腈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;
苯乙烯组分则赋予树脂优良的刚性、电性能、加工性能 和表面光泽性等。ABS 树脂组分三相图如下。
一般性能
ABS的外观为不透明呈象牙色的粒料,其制品可着成五颜六色,并具有90%的高光泽度。ABS同其他材料的结合性好,易于表面印刷、
涂层和镀层处理。ABS的氧指数为18.2,属易燃聚合物,火焰呈黄色,有黑烟,烧焦但不落滴,并发出特殊的肉桂味。
力学性能
ABS有优良的力学性能,其冲击强度极好,可以在极低的温度下使用。即使ABS制品被破坏也只能是拉伸破坏而不会是冲击破坏。ABS的耐磨性优良,尺寸稳定性好,又具有耐油性,可用于中等载荷和转速下的轴承。但是ABS的弯曲强度和压缩强度属塑料中较差的,同时ABS的力学性能受温度的影响较大。
热学性能
ABS的热变形温度为93~118°C,制品经退火处理后还可提高10°C左右。ABS在-40°C时仍能表现出一定的韧性,可在-40~100°C使用。
电学性能
ABS的电绝缘性较好,并且几乎不受温度、湿度和频率的影响,可在大多数环境下使用。ABS的电性能数据如下。
耐化学药品性
ABS具有较良好的耐化学药品性,除了浓的
氧化性酸之外,对各种酸、碱、盐类都比较稳定,与各种食品、药物、
香精油长期接触也不会引起什么变化。醇类、烃类对ABS无溶解作用,只能在长期接触使用中使它缓慢溶胀,酪、、、
氯代烃等
极性溶剂可以使它溶解或与之形成
乳浊液,
乙酸、植物油可引起应力开裂。
耐候性
ABS分子链中的
丁二烯部分含有
双键,双键中的
大π键较活泼,在
紫外线(特别是波长不足350nm的紫外线)或热的作用下易氧化降解,导致其耐候性较差。宏观表现为材料变脆,经过半年户外暴露的ABS试样冲击强度可下降50%。在ABS树脂中加入炭黑、紫外线吸收剂或在制品表面喷涂涂料和电镀等,都可以提高耐候性。
加工性能
ABS是一种加工性能优良的
热塑性塑料,可使用通用的加工方法加工。ABS的流动特性属
非牛顿流体;其熔体黏度与加工温度和剪切速率都有关系,但对剪切速率更为敏感。ABS树脂是无定形聚合物,可用注射成型、挤出成型方法加工。此外,ABS树脂还可在320~380°C下压延成片,以及在200~215°C下吹塑成型。
生产方法
ABS树脂的生产方法有:共混法,共聚法。共聚法又分为悬浮法接枝共聚和乳液法接枝共聚。
共混法
采用共混法制造ABS树脂。选用原料的比例:丙烯腈-苯乙烯树脂80%左右、丁二烯-丙烯腈橡胶20%左右、
硬脂酸丁酯1%。具体流程:先将滚筒加热至155~160°C,按上述配比将苯乙烯一丙烯腈树脂轧炼塑化,然后加入
丁腈橡胶,
混炼均匀。再加入软化剂硬脂酸丁酯,经反复混炼,拉片、粉碎、染色和造粒即得ABS树脂。共混法制造的ABS树脂质量较差,长期使用易变质起层,并且要采用价格较贵的
丁腈橡胶,所以一般全球很少采用此法进行大规模生产。
共聚法
接枝共聚法亦有两种,即为悬浮法和乳液法。
悬浮法
采用
聚乙烯醇为
分散剂进行接枝共聚。选用的原料配比为:
苯乙烯约48%、
丙烯腈27%、
丁二烯25%、
偶氮二异丁腈(
引发剂) 0.5%、聚乙烯醇(分散剂) 0.4%。生产流程:将溶有助剂的苯乙烯和丙烯腈
单体经
过滤器加入聚合釜中搅拌。升温到75°C,恒温维持3小时,再加入丁二烯。在75°C下继续反应7小时,然后将反应釜内的压力降至1.5kg/cm2,并升高温度至100°C,熟化3小时。反应完毕后冷却出料,将制得的
共聚物经洗涤,脱水,干燥,最后得到ABS树脂。
乳液法
采用
合成脂肪酸皂为
乳化剂进行接枝共聚反应。乳液法接枝共聚原料配比如下:
丁苯橡胶20%、
苯乙烯约55%、
丙烯腈25%、
十二烷基磺酸钠0.4%、
偶氮二异丁腈(
引发剂)0.1%、合成脂肪酸皂(乳化剂)1.5%、水。生产流程如图。
两种方法的比较
由共混法与接枝共聚法制得的ABS结构上有较明显的差异。共混法制得的ABS基本上是AS树脂与丁腈橡胶的两相混合物,可用如下结构表示。
接枝共聚法得到的ABS是AS树脂分子链与丁二烯树脂分子链接枝的结构,如下所示。
由于ABS树脂的制造方法很多,所得树脂的性能也各有差异。共聚法与共混法生产出的ABS树脂性能比较如下表。
共聚法与共混法的ABS树脂性能比较
成型加工
ABS树脂的成型加工性较好,可用一般的注塑、挤塑、压延、吹塑等方法进行加工、还可采用
热成型、冷成型喷涂、
电镀、
焊接、热压、粘接等方法进行二次加工。
注塑成型
ABS树脂制品的壁厚通常在1.5~4.5mm之间。树脂的最大流动长度与制品壁厚之比约190:1。需作电镀处理的制品,壁厚要求略厚些,以增加镀层与制品表面的粘附力。避免制品存在尖角,以防
应力集中,在转角、厚薄连接处等部位采用圆弧过渡。在模具设计时,模蕊部分沿脱模方向的脱模斜度为35'~1°,模腔部分取40'~1°20'。
ABS树脂的注射压力与树脂品级、设备类型和制品壁厚等因素有关。一般对薄壁、长流程、小浇口制品或阻燃级、耐热级树脂要求注射压力较高,可达130~150MPa;而厚壁、大浇口制品只需70~100MPa。
注射速度对ABS树脂的熔体流动性有一定的影响。注射速度慢,制品表观会出现波纹、熔接不良等现象;注射速度快,充模迅速,但易出现排气不良、表观光洁度不佳、拉伸强度下降等情况。不同等级ABS树脂注塑工艺参数如下。
挤出成型
采用挤出成型可生产ABS树脂管材、
简单断面型材和板材等型材,供二次加工制成制件。
用于挤出板材的ABS树脂以熔体指数1~3g/10min为佳。投料前,原料必须充分干燥,使其含水量小于0.1%。经过干燥而放置在空气中数小时的原料,必须重新干燥后使用。
吹塑成型
熔体指数为0.5~3.0g/10min的ABS树脂可用吹塑成型制成非容器型的大型制件。成型前,ABS树脂必须进行干燥,使树脂的含水量小于400mg/kg、保证型坯不致起泡。挤出
螺杆压缩比为2.0~2.5,成型压力490~98OkPa.成型温度210~230°C,模具温度60~80°C。选用较高的模具温度,可得到外观好的制品。但不宜高于90°C,以防止制品变形。成型周期为2.5~4min。
二次加工
ABS树脂可以进行
电镀、真空成型、冷冲成型、焊接、
机械加工等二次加工。电镀级ABS树脂中含有的
丁二烯为18%~23%,使其对镀层具有强附着力。电镀工艺主要有去
应力、除油、粗化、中和、还原或浸酸、敏化、活化、还原或解胶、化学镀和
电镀等步骤。
改性方式
共混改性
随着ABS树脂的应用范围不断扩大,对它的性能要求也越来越高,以此出现了较多的改性方法。由于ABS树脂分子中含有
苯基、
氰基和碳碳不饱和
双键,所以与许多
聚合物具有较好的相容性,为共混改性创造了十分有利的条件。通过共混改性,可以进一步改善ABS树脂的冲击强度、耐化学性、耐热性,提高其阻燃性和抗静电性,或
降低成本。
PVC(聚氯乙烯)共混改性
PVC改性的目的主要有两个,一是降低成本,二是实现ABS阻燃。ABS的阻燃性比较差,因此提高ABS的阻燃性具有重要的应用价值。实践证明:ABS/PVC共混物不仅阻燃性好,而且冲击强度、拉伸强度、弯曲性能、铰接性能、抗撕裂性能和耐化学腐蚀性能等都比ABS好,其综合性能及
性价比是其他树脂不可比拟的。
在共混体系中,PVC与ABS中的塑料相(
丙烯腈苯乙烯)
共聚物(
苯乙烯-丙烯腈共聚物)的相容性较好,形成连续相。而与橡胶相(PB)相容性较差,因而ABS中的橡胶粒子构成分散相,所以ABS/
聚氯乙稀共混物属"半相容"体系。
PC(聚苯乙烯)共混改性
目前应用很广的PC是指主链上含有
苯环和
碳酸酯基团的芳香族族聚合物,是一种具有较高的耐热性和冲击性能的非结晶性工程塑料。将ABS与PC共混可以得到一种兼具两者的优点,又克服了各自缺陷的
塑料合金,具有良好的机械性能、刚性和加工流动性、较高耐热性和尺寸稳定性,并且高低温冲击性能都非常优异的合金材料。
ABS/PC共混物的热变形温度、
杨氏模量、硬度、伸长率和拉伸强度等性能介于PC塑胶原料和ABS之间,基本符合线性加和规律。提高ABS分子量或
丙烯腈含量。降低橡胶含量有助于改善共混物的耐热性;加入
苯并噻唑等化合物,也可改善耐热性和热稳定性。使橡胶含量较低的ABS共混物的弯曲强度出现协同增强效应,硬度和拉伸性能也有所提高。
TPU(热塑性聚氨酯)共混改性
TPU即为热塑性聚氨酯,它是多嵌段
共聚物,硬段由
二异氰酸酯与
扩链剂反应生成,它可提供有效的交联功能:软段由二异酸酯与
聚乙二醇反应生成,它提供可拉伸性和低温柔韧性。因此,TPU具有
硫化橡胶的理想性质。ABS与TPU的相容性非常好,其共混物具有双连续相。对ABS来说,少量的
tpu塑胶原料作为韧性组分,可提高ABS的耐磨耗性、抗冲性、加工成型性和低温柔韧性,TPU对低聚合度、低抗冲性能ABS树脂的增韧效果尤其明显。6随
热塑性聚氨酯含量的增加,共混物熔体指数明显增大。控制适当的共混比,可制得流动性好的ABS/TPU共混物,并可用于制造形状复杂的薄壁大型制品及汽车部件、皮带轮、低载荷齿轮和垫圈等。
亲水性聚合物共混改性
ABS树脂与亲水性聚合物或亲水性聚合物母料的共混物,亲水性聚合物以层状分散并富集于共混物制品的表层,是实现永久抗静电性能的重要条件,不仅具有永久的良好抗静电性能,而且易于着色。适宜制成
集成电路片装盒、IC支座、复印机和传真机外壳等。
其他聚合物共混改性
ABS与PMMA(
聚甲基丙烯酸甲酯)的相容性好,如适当调节ABS的
丙烯腈含量、相容性更佳。该共混物的表面硬度大,刚性高,外观好,加工性能优良,耐均划痕性和抗冲性能理想,适当调整ABS的橡胶
粒径,还可得到透明材料。但其耐热性有待提高。
ABS与PA(
磷脂酸)共混,可提高ABS的耐药品性、流动性、耐热性和抗冲性能,但
吸水性增大,
弹性模量下降。由于两相的相容性差,需在ABS中引人含
羧基或
酰胺基的
乙烯类
单体,或在共混体系中加人PA/PS接枝
共聚物等
相容剂。
ABS与PVDF(
聚偏二氟乙烯)共混,可提高ABS的耐药品性、耐磨耗性、耐磨耗性、耐污染性和超耐候性。
ABS与SBS(苯乙烯-
丁二烯苯乙烯的三元嵌段共聚物)共混可改善ABS的流动性和耐低温性,当SBS用量为10%时,共混物脆点为-35°C,其他性能变化很小,其注塑制品符合冰上体育器材的要求。
接枝改性
ABS树脂有不透明(原因是两相具有不同的
折射率所致)、耐候性差的缺点,特别是后者,使树脂表面易白化、生成细裂纹之外,也使ABS树脂各种性能下降。为了保持ABS树脂的诸项优良性能,增加耐候性,使它成为各方面综合性能好的树脂,通常采用加入紫外线稳定剂、涂装、
电镀等方法,但都不能从根本上解决问题,所以必须去掉具有不饱和键的
丁二烯成分,用
丙烯酸橡胶、
氯化聚乙烯、乙丙橡胶(EPDM)、
乙烯乙酸乙烯等代替。这些树脂叫AXS树脂,X代表橡胶成分。这样的AXS树脂不仅提高了耐候性、弹性,而且增加了阻燃性。各种AXS树脂特性如下。
AAS树脂
AAS树脂是丙烯酸橡胶上接枝
丙烯腈和
苯乙烯的
共聚物。它是不透明的,调整接枝率可以得到冲击强度高、成型时流动性好的树脂。与ABS树脂比较可看出,相对密度稍大,拉伸强度略小,但伸长率增大,其他性质几乎与ABS树脂相同。但其耐候性比ABS树脂大10倍,它在室外露置9~15个月后冲击强度和伸长率几乎没有降低,颜色变化也极小。由于AAS树脂具有良好的耐候性和抗老化性,宜作有耐候要求的室外
结构材料和有强光照射的器械和部那件。
ACS树脂
ACS树脂是在
氧化聚乙烯上接枝内烯腈和
苯乙烯的聚合物。因为这种树脂除含氯及耐候性好外,还有阻燃性、耐带电污染性,是极其优越的工程塑料。通常是淡黄色半透明、白色不透明有光泽外观的聚合物。ACS树脂的特性几乎与ABS树脂一样,但是冲击强度比高抗冲击的ABS树脂还好,落锤冲击保持率(室外暴露)2年约60%,并且伸长保持率(老化机)1000h是50%,表现出很好的耐候性,实际使用时,如果添加一些
稳定剂,耐用可达六七年之久。
丙烯腈-EPDM-苯乙烯共聚物
乙丙橡胶为骨干聚合物,是
丙烯腈和
苯乙烯的接枝共聚物。这种树脂商品名为EPSAN和其他AXS树脂具有同样耐热性、耐冲击性及耐候性。例如在88°C,14h放置以后悬臂梁冲击强度仅下降5%~8%,ABS树脂下降17%~40%,下降很大。同样多长件下落锤冲击强度比ABS的保持率要高,特别是在耐氧化性、耐黄变性等方面都超过了ABS树脂。
MBS树脂
一种不是AXS树脂,而是
同系列的MBS树脂。MBS树脂是
甲基丙烯酸甲酯(M)-
丁二烯(B)-
苯乙烯(S)的
三元共聚物,浅黄色热塑性透明粒料树脂。与ABS树脂相比,三元共聚物中引入了甲基丙烯酸甲酯(MMA),使树脂组分的折具射率下降,并接近橡胶组分的
折射率,而使树脂呈现透明性,透光率达85%~90%,雾度6%,故又有透明ABS树脂之称。
树脂种类
通用型
通用级ABS树脂具有耐冲击、耐油、耐低温(-40°C)、耐
化学药品性、机械强度和电气性能优良,加工尺寸稳定和表面光泽性好,并且具不有容易涂装、着色等良好的综合性能,是用途极其广泛的
热塑性工程塑料。
高耐热、超高耐热型
高耐热ABS可以用与一种
玻璃化温度较高的聚合物共混的方法得到,也可以采用在接枝时加一种可使聚合物主链的刚性提高、玻璃化温度提高的
单体的方法生产。目前的耐热ABS树脂的热变形温度一般可达到115°C,超高耐热性ABS树脂可高达125°C以上。超高耐热ABS树脂指在汽车内外部件、器具外壳、电子电器部件等领域已经进入实际应用阶段。
抗冲击型
高抗冲级ABS是用大
粒径(0.3~1μm)和小粒径聚1-丁烯(PB)以一定比例混合后与
丙烯腈(AN)、
苯乙烯(SI)接枝,然后再和AS树脂共混,可以得到抗冲击强度很高的ABS树脂。用小粒径高接枝率的胶乳和大粒径低接枝率的胶乳掺混也可以改善ABS树脂抗冲击、光泽和加工性。
增强级型
ABS通过和不同类型、含量的
玻璃纤维,用不同的混炼技术,已开发出各种高刚性ABS树脂。经玻璃纤维增强的ABS,其刚性可增加2~3倍,挠曲度提高3倍,
蠕变、疲劳强度也有所增加,屈服强度和
弹性模量与金属相似。
耐候型
ABS树脂中的
丁二烯橡胶组分含有
双键,在光、氧等的的作用下容易老化。将ABS树脂中的丁二烯橡胶部分改用乙丙橡胶、
丙烯酸酯橡胶,这两种橡胶相的饱和性较高,剩余的易氧化点较少,因此得到的接枝
共聚物AES、ASA具有较高的耐候性。尽管AES和ASA聚合物的耐候性好于ABS树脂,但使用时还必须加入一些
稳定剂如
紫外线吸收剂和受阻胺光稳定剂,才能具有长期稳定的耐户外化学辐射性能。耐候性ABS树脂的主要用途包括:帐篷、游泳池配件、游乐型车等。
阻燃型
办公通讯设备、电子电器等领域使用的ABS树脂对阻燃性能有严格的要求。阻燃型ABS树脂一般是采用加入
卤化物阻燃剂的方法生产,常用的卤化物阻燃剂有:五溴二苯醒、八溴
联苯、三溴三苯基乙烷、卤代磷酸
三苯酚酯、
四溴双酚A、臭化
ep化合物等。另一个提高ABS树脂阻燃型和耐久性的方法是直接把
卤族元素原子加在聚合物主链上。上述阻燃剂的加入会对ABS树脂产生一些不良影响如喷霜、渗液、热变形温度降低、抗冲击性和流动性下降等。加入一些金属
促进剂(如
氧化锑)可以大大减少含卤素阻燃剂的用量。
透明型
普通ABS树脂之所以不透明,是因为所用橡胶组分和树脂组分的
折射率不同,光线通过比光的波长大的橡胶粒子时发生了折射和散射。为了使ABS树脂产品具有透明性,必须采用
粒径较小的橡胶相,而且橡胶相与树脂相的折射率应相近。透明ABS树脂可以采用将
苯乙烯、
丙烯腈和
甲基丙烯酸甲酯接枝到苯乙烯-
丁二烯橡胶(SIBR)基料上的方法生产,这里所用的橡胶分散相的折射系数必须与连续相的折射系数非常相近。另一种生产透明ABS树脂的方法是将甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯-丙烯腈
共聚物与聚了
二烯进行接枝,二者的折射系数必须相同,而且所使用的
聚丁二烯橡胶粒径必须小到不能够对
可见光进行反射。
应用领域
ABS树脂具有良好的综合性能,其制品应用范围较广。如应用在机械、电气、纺织、汽车制造、飞机制造、造船工业以及在
农业机械、日常用品、儿童玩具等等。以代替金属、木材等工业用材,使之
降低成本、增强使用性能、减轻重量并可以起到良好的装饰作用。
电气工业
ABS树脂具有良好的电绝缘性能,在电气工业方面能够满足一般使用方面的要求,可做为电讯器材和电动机器等方面的应用材料。应用ABS树脂制成的电话机壳、听柄、口耳承、指孔盘、手持话筒、手柄、手柄垫等,经使用证明其性能良好,质地坚固,美观耐用。ABS树脂具有耐冷冻剂的腐蚀性能,并且无毒、无味,而且耐低温,所以非常适合用做制造冷冻机、冷冻汽车、电冰箱、冷藏库上的许多部件和制品。此外,ABS树脂还适于制造
除尘器、洗衣机、电风扇、理发用的吹风机以及其它电动的混合机、
干燥机的外壳和部件等。
汽车工业
ABS树脂具有良好的尺寸稳定性,机械强变和
化学性能,用它可以单独制成形状复杂的部件,也可以与其它种塑料和金属制成复合构件用来代替
金属材料。例如有方向盘、
仪表盘、风扇叶片、挡泥板、手柄及扶手等。
发达国家每辆汽车的塑料用量平均约为200kg,约占整车自重的20%,在车用塑料中ABS树脂约占塑料使用总量的10%。
航空工业
ABS树脂作为一种新型航空材料在飞机上已得到应用,替代了飞机上用的金属板。ABS树脂,成型工艺简单,表面可以压制美丽的花纹而不需加工精制,适用于作机舱内部的装饰板等装饰材料。同时它的韧性高、抗冲击强度好,在粘接或铆合的部位不会产生疲劳龟裂等问题,所以它作为一个较为理想的航空材料而受到重视。
建材工业
塑料建材是20世纪50年代发展起来的,现已成为继钢材、木材、水泥之后的第四大类建筑材料。塑料建材的优点是质量轻,耐腐蚀,不
生锈,导热系数低,绝缘性能好,不结垢,易着色,施工安装和维修方便,生产、安装和维护能耗低等。ABS树脂在建材工业中的用途主要在管材、卫生洁具、装饰板等领域。
打印工业
ABS树脂因具有良好的热熔性和易挤出性,是最早应用于FDM打印的
有机高分子化合物耗材,目前仍是FDM最常用的成形材料之一,具有打印过程稳定、制件强度较高和韧度大的优点。美国Stratasys公司研发了多种用于FDM的ABS改性材料。ABS-plus是专用3D打印材料,具有环境稳定性好、收缩率和吸水率低等优点;ABS-M30层间结合能力强,可打印功能零件。ABS-M30i是一种具有生物相容生的
3D打印材料,广泛应用于医疗、制药及食品包装行业。
废水处理
ABS 树脂废水成分复杂,含有磷酸化合物、芳香类化合物、聚合物
胶乳及
丙烯腈等有毒有害物质,是一种典型的高浓度难降解工业废水。
物化处理
分离技术:将污染物从水中分离出来,从而达到
净水器效果,主要为混凝工艺。
铁炭微
电解技术:采用混凝工艺组合铁炭微电解技术,可将 ABS 树脂废水中的有机氮转化为
氨氮。
高级氧化法技术:常见的研究技术主要有
芬顿试剂法、
臭氧氧化法、
次氯酸钠氧化法和纳米 TiO2 光催化氧化法。
生化处理
现在的研究中主要的处理工艺有如下:ABS 树脂
废水物化-生化组合处理工艺主要包括混凝/气浮+
水解+好氧法处理工艺 ,
电化学+生物
活性炭法处理工艺,混凝/气浮+生物活性炭法处理工艺,混凝/ 气浮+两级 A/O 法处理工艺,混凝+水解+好氧法处理工艺,两级气浮+生化
吸附再生+A/O 法处理工艺和混凝/气浮+A/O 工艺法处理工艺等。
市场分析
ABS 树脂隶属于
热塑性工程塑料这个现代化大家族,与
聚乙烯(PE)、
聚丙烯 (PP)、
PS塑料(PS)和
聚氯乙稀(PVC)并称五大通用合成树脂,在现代化工程材料中占据着重要地位,并拥有广泛的消费领域和庞大的消费市场。
全球产能
2021年,全球ABS产能、产量分别达到1178万吨和1038万吨,2022年全球产能前十ABS企业合计产能940.5万吨/年,占全球ABS产能68.6%,ABS树脂产能比较校集中。其中,台湾奇美、
LG化学和
英力士的产能占比分别为16.4%、15.3%和9.9%,位居世界前三。
中国产能
ABS 生产工艺从上个世纪 80 年代首次引进中国以来,大大激发了中国市场对于 ABS 树脂的需求,越来越多的企业采用各种工艺开始新建或扩建 ABS 装置。截止2022年底,中国现有的 ABS 产能为 778.1 万吨/年,分布如下所示。