[科普中国]-苯乙烯树脂

苯乙烯树脂是一种强度高、韧性好、易于加工成型的热塑型高分子材料。用作汽车工业材料、建筑材料、木材代用品，并用于制安全帽、旅行箱、用具壳体、泡沫塑料等。

简介苯乙烯树脂从本世纪40年代开始商业化，销量逐年增长，现已成为全球销量最大的工程热塑性塑料，仅美国的销量就于1989年超过了12亿磅。同时苯乙烯树脂范围广泛，包括PS、HIPS、ABS、SBS、SEBS、SAN等1。在大宗商品塑料与高性能工程热塑性塑料之间，ABS占据了独特的“过渡”聚合物的位置。

生产工艺有三种生产工艺——乳液法、连续本体法或悬浮法，任一种工艺方法所制得的ABS原料中的苯乙烯含量均为50%甚至更高。通常至少两种工艺结合使用，以使最终产物最佳化。ABS树脂属于两相体系：苯乙烯一丙烯睛共聚物（SAN）为连续相，丁二烯衍生橡胶为弹性体分散相。

性质ABS的多能性来自于它的三个单体结构单元——丙烯睛、丁二烯和苯乙烯。每个组分都为最终聚合物提供了一套不同的有用的性能。丙烯睛主要提供了耐化学性和热稳定性；丁二烯提供了初度和冲击强度；苯乙烯组分则为ABS提供了硬度和可加工性。

改变三种单体A、B、S的比例，聚合物的分子量和橡胶相的形态就能有无限的ABS产品供选择。例如，橡胶相的颗粒大小可以从小于0.1微米变到几个微米。橡胶相内平均颗粒大小和颗粒大小分布，对聚合物性能的整体均衡，包括强度、韧度和外观有重要影响。大橡胶颗粒增加韧度而降低光滑度。与分子量相关的硬相链长度对ABS树脂的性能也有显著的影响。一般地，聚合物链越长，强度性能（包括冲击和延性）越高，而流动性能越低。

最后，硬SAN相与橡胶相的比率将影响ABS树脂的流动性和抗冲击性能之间的均衡，例如，橡胶含量的增加将提高ABS材料的冲击强度和韧度，但通常以流动性变差为代价。 流动性能和抗冲击性能之间的均衡是ABS材料的基本产品特征，这种特征将普通用途的ABS材料彼此区别开来。

改性苯乙烯树脂如果在聚合过程中加人更多种的单体，或者混入化学添加剂，或者与另一种塑料共混或形成合金，就可以进一步拓宽以ABS为基础的树脂的性能范围。

例如，在聚合过程中加入α一甲基苯乙烯或马来酸酥，就能生产出具有较高热变形温度的以ABS为基础的材料。使用甲基丙烯酸甲酯，能使硬相和橡胶相的折射指数相匹配，从而使材料具有透明度。

通常，ABS树脂与添加剂在聚合过 程中作为最后一个工序进行配料，或者作为分别的工序在挤压或班伯里密炼机等熔体混合设备中进行熔融配料。所用的典型添加剂能改进耐紫外线性能和热稳定性、阻燃性和抗静电性能。具有更高强度和硬度的增强型ABS已经商业化。ABS的一个有用的特点就是能与各种不同的聚合物形成一系列合金，这些合金具有超出传统均衡性能的新的性能范围。

最普通的是ABS-一聚碳酸酯（PC）合金，与基础ABS三元共聚物相比，它表现出改进了的抗冲击性能（特别是在低温下）和高耐热性能。它们在汽车市场，如仪表面板和车 轮挡板等方面有很强的适用性。通过加入助剂，PC/ABS合金还能制成阻燃型材料，并已在商用机器市场上取得很大成功。阻燃型ABS材料的另一个商业化途径是与PVC组成合金；PVC是具有阻燃性的材料。

ABS与一种结晶型聚合物组成合金，会具有更强的化学稳定性。已商品化的有：ABSPBT（聚对苯二甲酸丁烯酯）合金和ABS尼龙合金，其目标市场包括草坪和花园器具、汽车内部材料、动力工具壳体和化妆品包装材料。

ABS合金的一个新系列，可以不需要化学添加剂或填料（炭或金属），而显示的“永久”的静电消散性能。这种永久抗静电性能是耐擦拭的，并对温度相对敏感。

实际上还有少量苯乙烯和丙烯睛在丁二烯橡胶上发生共聚合反应（接枝），本来不相容的硬SAN和橡胶相容起来。因此，人们可把ABS看作是第一个在商业上取得成功的聚合物合金之一。

这些合金不风化并有良好的着色能力，应用目标主要是材料加工领域。

苯乙烯树脂的老化机理苯乙烯树脂受到紫外光、氧、温度、臭氧、湿度、酸雨、霜、雪、微生物等作用，引发材料自然老化，表现为泛黄、相对分子质量下降、表面龟裂、光泽丧失、物理力学性能和电性能变差等。近年来，国内外已对苯乙烯树脂的老化机理进行了深入研究，先后提出了苯基的醌化机理、苯乙烯链节的乙酰化断链机理、叔碳氢原子过氧化成环链转移机理、苯乙烯树脂中丁二烯链节的光老化机理等2。

加工工艺ABS是无定形的热塑塑料，它在一定温度范围内软化而不是突然熔化。ABS稍具吸湿性，在熔化加工前应予以干燥。ABS通常以丸片形成出售，颜色为原色、预着色或混合色，也有以自然粉末形成出售。也可用浓缩色料来满足最终用户的精确要求。各种ABS材料都易于接受常用的二次加工处理，如机加工、粘合、紧固、电镀、涂漆等。

ABS树脂的一个优点就是加工性能。ABS材料的加工操作条件范围宽广和具有良好的剪切稀化流动特性。很多加工形式都可选用，包括注塑、挤塑、热成型、结构泡沫和吹塑。

用途ABS基产品的性能范围宽广，加工宽裕度大，价格与性能较均衡，这使它的应用市场很广。

运输这是ABS在美国的最大市场，年需用约3亿磅树脂。汽车方面的应用很多，包括车内和车外。为了内部注塑使用，已开发出高耐热、普通用途和光滑性低的材料，用作仪表面板、控制板和其它汽车内部装演部件。

人们普遍认为ABS是制作汽车内部组件的首选塑料。外部应用则包括散热器格栅、前灯罩和大型卡车的用挤压一热成型方法制成的各种饰带。电镀级ABS可用于把手、灯框、镜座、格栅和装饰带。

器具1989年美国的器具市场消耗2.5亿磅ABS树脂，其中绝大部分消耗在主要的器具上，挤压一热成型门和油罐衬里为首。透明ABS用作冰箱的冻结箱托架。

器具市场的其它用途有厨房用具、动力工具、真空扫除机、缝纫机和电动头发吹风机上用的注塑外壳。ABS受人偏爱是由于它的强度、韧度、光滑度。着色力、加工性能和价格等之间的良好平衡。商用机器是ABS的一个大的“附加值”市场，这部分在1989年约为7500万磅树脂，在历史上一直保持强劲的增长速度。阻燃级材料在计算机外壳及控制板方面很适用。

建筑ABS在此领域内有广泛应用，特别是在排水、废水和排气（合称DWV）管，以及注塑管件等方面。1989年美国的销量超过1.5亿磅。ABS材料能与低价格的PVC在DWV管材市场上共存，是由于它能提供改进了的低温冲击性能、较易粘接和低得多的比重。

消费品和工业品市场中有许多部分应用ABS。这包括玩具、医疗器具、草坪和花园用具、家具、化妆品包装、船舶、排灌、箱包和淋浴间。非常美观。良好的加工性能、高光滑度及有利的成本/性能之间的平衡等方面的要求，决定了ABS对于这个广阔市场部分的适合性。

超高交联聚苯乙烯树脂超高交联树脂3是一种交联度很高，内部结构复杂，具有多孔网状结构的聚合物吸附剂。超高交联聚苯乙稀树脂的合成方法主要有线性聚苯乙稀的悬挂双键后交联法、凝胶型低交联苯乙稀二乙稀苯共聚物的后交联、大孔型低交联苯乙稀二乙稀苯共聚物后交联、大孔型低交联苯乙稀、二乙稀苯与极性单体的共聚物的后交联、大孔型苯乙稀二乙稀苯共聚物在添加极性芳香族物质时的后交联。而目前工业化大量生产的超高交联树脂主要的合成方法为：高交联聚苯乙稀悬挂双键后交联法和氯甲基化低交联聚苯乙稀树脂的后交联反应。

本词条内容贡献者为:

蒲富永 - 教授 - 西南大学