ASA樹脂
也稱AAS樹脂,是由丙烯腈(A)、苯乙烯(S)和丙烯酸酯(A)組成的三元接枝共聚物,與ABS相比,由于引入不含雙鍵的丙烯酸酯橡膠取代了丁二烯橡膠,因而耐候性有了本質(zhì)的改善,比ABS高出10倍左右,其他力學(xué)性能、加工性能、電絕緣性,耐化學(xué)品性與ABS相似。此外,ASA著色性良好,由于樹脂本身耐候性優(yōu)異,可以染成各種鮮艷顏色而不易褪色。用ASA樹脂加工的制品,不用噴漆涂裝、電鍍等表面防護(hù),可直接在戶外使用,在日光下暴曬9~15個月,沖擊強(qiáng)度和伸長率幾乎沒有下降,顏色也幾乎沒有變化。
影響ASA性能的因素有哪些?
1、橡膠相玻璃化溫度對ASA沖擊強(qiáng)度影響
根據(jù)共聚合的橡膠相種類的不同,ASA的同系物有ABS、AES(乙烯-丙烯共聚橡膠作為橡膠主鏈)。研究表明,低Tg的橡膠相對SAN具有更好的沖擊效果,幾種橡膠相的Tg如下: 因此,在相同的橡膠含量下,常溫沖擊強(qiáng)度的順序?yàn)锳BS>AES>ASA,在耐低溫沖擊方面,也是ABS最優(yōu),AES其次,ASA較差。
2、橡膠接枝率對ASA性能的影響
ASA樹脂的增韌機(jī)理主要是通過誘發(fā)銀紋而吸收沖擊能量,影響銀紋產(chǎn)生的關(guān)鍵因素在SAN與橡膠相的界面結(jié)合力,界面結(jié)合力弱,產(chǎn)生的銀紋就少,只能得到低的沖擊強(qiáng)度。這就是為什么用丁腈橡膠與SAN摻混而制得ABS與用接枝了SAN的丁苯橡膠與SAN摻混而制得ABS相比,接枝了SAN而摻混的ABS沖擊強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于直接摻混而制得ABS的原因。因?yàn)榻又?,SAN樹脂與橡膠界面粘結(jié)力增大,但接枝率超過一定程度,沖擊強(qiáng)度不再提高,反而有下降趨勢,這是因?yàn)殡S著橡膠主干接枝率的提高,橡膠彈性可能下降,而降低了橡膠由熵變而產(chǎn)生的效應(yīng)。另外,接枝率上升,樹脂流動性下降,因此,考慮到ASA樹脂力學(xué)性能與加工性能的均衡性,應(yīng)控制合適的接枝率。
SAN的種類、分子量對ASA性能的影響
提高摻混的SAN的分子量,ASA樹脂的沖擊強(qiáng)度提高,流動性下降;選用丙烯腈含量高的SAN摻混,樹脂的拉伸強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度、熔體強(qiáng)度得以提高,流動性下降,耐化學(xué)品性提高。因此,改變與接枝的ASA粉摻混的SAN的種類、牌號,可以生產(chǎn)具有不同物性的產(chǎn)品,使牌號多樣化。
3、橡膠含量對ASA性能的影響
一般說來,摻混的SAN品種固定時,提高橡膠含量,拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、熱變形溫度、MI下降,而沖擊強(qiáng)度、拉伸斷裂伸長率提高。因此,通過調(diào)節(jié)橡膠含量,可以制備通用型和高沖型ASA樹脂。
4、ASA樹脂的耐老化性能
能使ASA中SAN樹脂相老化的光波波長是250~290nm,該波段在日光中含量較少,通過添加合適的紫外線吸收劑、光穩(wěn)定劑和炭黑等紫外線屏敝劑,可以對SAN起到很好的防護(hù)作用。對于橡膠相,太陽光中波長小于700nm的光波都是有足夠的能量對丁二烯起光氧化作用,但只有小于300nm的光波對丙烯酸酯起光氧化作用。紫外線吸收劑對光波的吸收具有選擇性,一般可有效吸收270~400nm的光波。所以對于ABS,只有加入炭黑、鈦白粉等屏敝劑才能對樹脂起到明顯的防護(hù)作用,紫外線吸收劑起到的防護(hù)作用有限。對于ASA,加入適量的光穩(wěn)定劑和紫外線吸收劑、顏料,就可以起到很好的防護(hù)作用。
ASA樹脂的共混改性
ASA樹脂具有優(yōu)異的耐氣候性,良好加工性能,耐化學(xué)藥品性,均衡的力學(xué)性能。但通用ASA樹脂也存在熱變形溫度低,耐寒性差等缺點(diǎn),限制了ASA在某些領(lǐng)域的應(yīng)用。因此,有必要將ASA進(jìn)行共混改性,以拓展其應(yīng)用領(lǐng)域。
ASA樹脂耐熱改性
通用ASA樹脂的熱變形溫度與通用ABS相似,約80~85℃,(1.82MPa,6.4mm,未退火)。一般說來,選用高丙烯腈含量、高分子量的SAN摻混,減少丙烯酸酯橡膠,可以提高HDT,但提高的幅度不大。通過引入空間位阻大、剛性高的單體,可以制備耐熱ASA樹脂,已工業(yè)化的方法主要有以下幾種:
1)用α-甲基苯乙烯全部或部分替代苯乙烯單體共聚合,可以制備耐熱ASA樹脂。但用該法制備的ASA樹脂的HDT提高的程度有限。由于α-SMAN的Tg為140~150℃,所以最高熱變形溫度可提高至110~115℃,但流動性下降,顏色發(fā)黃,光澤變差,制品發(fā)脆。
2)用SMA作為耐熱組分與ASA共混,可以制備耐熱ASA,但耐熱溫度提高也有限。
3)引入N-苯基馬來酰亞胺(NPMI)單體共聚,既保持了平面五元環(huán)結(jié)構(gòu),又增加了側(cè)鏈的極性與空間位阻,可以賦予ASA樹脂更高的熱變形溫度與熱穩(wěn)度性,如將NPMI與PS共聚,共聚物的Tg可高達(dá)195℃,再將共聚物與ASA摻混,可賦予ASA較高的HDT。根據(jù)共聚物不同的摻混比例,可制備不同耐熱等級的ASA樹脂,甚至可開發(fā)HDT高達(dá)120℃以上的極超耐熱ASA樹脂,該方法是目前提高ASA樹脂耐熱性的最好方法之一。目前,錦湖日麗用NPMI法,已開發(fā)系列商品化耐熱ASA牌號。
4)將PC與ASA共混,制備ASA/PC合金,也可以制備耐熱ASA。 ASA/AES共混合金 由于ASA的橡膠相Tg為-45℃,所以ASA樹脂耐低溫沖擊強(qiáng)度不高,將ASA與AES共混,既保持了樹脂耐候性,又提高了樹脂的耐寒性,可滿足低溫使用的場合。
ASA/PC合金
ASA樹脂與PC 具有一定的相容性,將ASA與PC共混,可以大大提高ASA的沖擊強(qiáng)度,熱變形溫度,同時,保持了樹脂優(yōu)異的耐候性、光澤度,應(yīng)用于汽車、商用機(jī)器設(shè)備、消費(fèi)電子產(chǎn)品。添加相容劑,改善ASA樹脂與PC樹脂界面的結(jié)合,有利于提高合金性能,ASA/PC合金的性能特點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾個方面:
1)力學(xué)性能:ASA/PC合金的彎曲強(qiáng)度、彎曲模量、拉伸強(qiáng)度與PC相當(dāng),薄壁沖擊強(qiáng)度高于ASA,與PC相當(dāng)。在厚制品應(yīng)力開裂、低溫沖擊、缺口敏感性方面優(yōu)于PC,在抗沖擊強(qiáng)度方面顯示出良好的協(xié)同效應(yīng),特別適合于制作結(jié)構(gòu)制品。高的力學(xué)強(qiáng)度還有利于制品的薄壁設(shè)計,使制品輕量化。
2)耐溫性能:ASA/PC合金的熱變形溫度介于ASA和PC之間,呈現(xiàn)一定的線性關(guān)系。
3)流變性能和加工性能:ASA/PC合金的熔體指數(shù)比PC高,可成型大型薄壁制件,升高溫度和壓力都可以提高ASA/PC的MI,升溫比提高壓力更有效。
4)耐候性:ASA/PC的耐候性優(yōu)于ABS/PC,不經(jīng)涂裝可直接應(yīng)用于室外制品,既使用于室內(nèi)制品,良好的耐候性意味著長期使用,也能保持著色制品鮮艷如初的色彩。選用合適的阻燃劑,可生產(chǎn)阻燃耐候的ASA/PC樹脂。
ASA/PBT合金
ASA與PBT不相容,必須添加合適的相容劑,才能制備具有良好性能的ASA/PBT合金,一般選用與PBT具有一定相容性的ASA同系物作為相容劑,如PMMA、MBS、SMA等。ASA與PBT共混,可以大大改善ASA的加工流動性,進(jìn)一步提高ASA樹脂耐化學(xué)品性,耐刮傷性,同時改善了PBT的尺寸穩(wěn)定性,耐候性優(yōu)秀,沖擊強(qiáng)度高,特別適用生產(chǎn)大型薄壁制品,如汽車保險杠、防擦條、商用機(jī)器殼體、手提電腦外殼等。