关于ABS树脂的几个基础问题

ABS树脂从一个老塑料品种发展到今天，其微观结构已经与当初有很大不同，很多基础性问题需要研究。本项目将在前期工作已经观察到ABS树脂塑性形变区内部发生空洞化，塑性形变区边缘产生多重银纹，塑性形变样品表面产生空洞成串等多种不同现象的基础上，深入分析塑性形变过程，提出能够指导当今ABS树脂新发展的ABS树脂增韧机理。本项目从橡胶粒子的空洞化能力影响ABS树脂增韧机理的角度出发，提出了通过降低交联度来提高橡胶粒子空洞化能力，进而促进剪切屈服的研究思路。本项目首次从基础研究的角度关注ABS树脂的断裂伸长率，研究断裂伸长率与形变机理之间的联系。ABS树脂的一些细微结构，例如接枝率和接枝链的长度，对性能有很大影响，国内外学术界对这类问题研究较少，本项目将利用长期积累的ABS合成方面技术优势，深入研究ABS树脂的一些细微结构与产品性能之间的关系，为制备高性能ABS树脂提供理论支持。

本项目研究了以下ABS树脂的基础问题：.1、大粒径聚丁二烯橡胶粒子的形成机理.合成聚丁二烯胶乳（在工业界简称PBL）是制备ABS树脂的第一步，PBL的粒径尺寸和交联度直接决定ABS树脂的性能，因此可以认为PBL是ABS树脂的基础。研究得到如下结论：聚丁二烯乳胶粒子并不是在聚合过程中逐渐由小变大，而是首先生成无数小粒子，然后再由多个小粒子合并成一个大粒子，这种成长方式叫做聚并式增长。聚并增长方式可以用来制备单分散高固含量（60wt%）大尺寸（50-650nm）的稳定聚合物胶乳；粒子的聚并程度受体系单体浓度和电解质浓度的双重影响，即高的单体浓度和电解质浓度有利于乳胶粒子的聚并；粒子聚并成核与增长可以分成两个阶段，第一阶段是粒子聚集形成粒子簇的过程；第二阶段是粒子簇聚并成稳定粒子的过程。这项研究的意义是找到一种简单的方法制备大粒径高固含量PBL胶乳，大大简化了ABS树脂的生产工艺。.2、橡胶粒子的尺寸和分散形态与增韧效果之间的关系.采用乳液聚合技术合成了一系列不同核壳比的核壳结构PB-g-PS橡胶粒子，用其与PS树脂共混，制备增韧PS/PB-g-PS。发现橡胶粒子的尺寸大小对缺口冲击强度有严重影响，当橡胶粒子的尺寸为300nm时，PS/PB-g-PS共混物的冲击强度是橡胶粒子的尺寸为100nm时的2倍。研究发现如果橡胶粒子的分散状态特别好，呈完全分散状态时，增韧效果并不理想；而当橡胶粒子聚集成簇（cluster）时，增韧效果最好。当聚集成簇时，能够引发树脂基体产生更多的银纹。这项研究的意义是找到了提高ABS树脂冲击强度的新途径。.3、基体树脂的链缠结密度与增韧机理之间的关系.选取聚氯乙烯/丙烯腈α-甲基苯乙烯共聚物（PVC/α-MSAN）相容共混物为增韧对象，用PB-g-SAN橡胶粒子对其进行增韧，研究基体树脂的链缠结密度与增韧机理之间的关系。研究发现，当基体树脂的链缠结密度较低时，银纹是唯一的增韧机理；随着基体树脂的链缠结密度的增加，银纹、空洞化、剪切屈服同时发生；当基体树脂的链缠结密度继续增加，只发生空洞化和剪切屈服，并且冲击强度也随之增加。这项研究的意义是让人们知道增韧效果不仅取决于橡胶相的增韧能力，树脂本身的性质也起着决定性作用。为了获得冲击强度高的ABS树脂共混物，应设法提高基体的链缠结密度。