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摘 要

苯乙烯-丙烯酸酯-丙烯腈共聚物(ASA)是由丙烯腈、苯乙烯、丙烯酸酯组成的三元接枝共聚物。由于选用不含双键结构的丙烯酸酯橡胶代替了丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)中的丁二烯，使得其耐候性得到大幅度的提高。同时，它还具有良好的热稳定性、力学性能，易于加工以及着色的特点。然而，ASA价格偏贵且长期以来被国外垄断，因此制备价格低廉，性能优越的ASA共混材料成为人们研究的热点课题。

本实验通过在高胶ASA与SAN(苯乙烯-丙烯腈共聚物)质量比为25:75的体系中加入改性剂氯化聚乙烯(CPE)、无机纳米粒子SiO₂，以改善共混体系的冲击性能。着重研究不同温度下(25 ℃、0 ℃、-30 ℃)改性剂对高胶ASA/SAN共混体系的冲击性能的影响。

利用冲击试验机、电子万能试验机、热变形维卡软化点测定仪等仪器对共混物的力学性能进行了测试与表征。结果表明，在共混物中CPE有明显增韧效果，室温25 ℃下CPE含量从0份增至30份时，共混物冲击强度由5 kJ/m²上升到了35 kJ/m²，约上升了6倍，在0 ℃时，冲击强度从4 kJ/m²上升至26 kJ/m²左右，与25 ℃和0 ℃相比，-30 ℃冲击强度的变化不明显、弯曲强度由80 MPa降至50 MPa、拉伸强度由45 MPa降至33 MPa。热变形温度随CPE含量的增加略有下降。比较遗憾的是SiO₂的加入对体系的冲击强度几乎没有影响，对其他各项性能的影响也不太明显。

关键词：ASA SAN CPE SiO₂ 增韧

Study on the modification of ASA/SAN high rubber blends

Abstract

Acrylonitrile-Styrene-Acrylate copolymer (ASA) resin is acrylonitrile, acrylonitrile styrene and acrylate rubber ternary graft copolymer. As the use of acrylate rubbers without double bond instead of an acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) butadiene, which has been greatly improved weatherability. Meanwhile, ASA also has good thermal stability, mechanical properties, ease of coloring and pressing characteristics. However, the price of ASA is expensive and has long been monopolized by foreign countries. Therefore, the preparation of low price and superior performance of ASA blends has been a hot topic.

In this experiment, the weight percentage of ASA and SAN(acrylonitrile-styrene copolymer) is 25:75. We add modification agent CPE and inorganic SiO₂ nanoparticles in the system in order to improve the impact properties of the blends. The impact strength of ASA/SAN blends on the proportion at different temperature (25 ℃, 0 ℃, -30 ℃) is prior.

The mechanical properties of the blends are tested and characterized by the impact test machine, the electronic universal testing machine and the Vicat/HDT. The results show that CPE is able to toughen the blends. Considering blends at a temperature of 25 ℃, when 30 phr CPE was introduced, the impact strength increased from 5 kJ/m² to 35 kJ/m², rising by about 6 times. At the same time , the impact strength of the blend rise from 4 kJ/m² to about 26 kJ/m² at 0 ℃, the change of the impact strength of -30 ℃ is not obvious. Flexural strength reduces from 80MPa to 50MPa and tensile strength falls from 45 MPa to 33 MPa. The temperature of hot deformation slightly decreases with the increase of CPE content. However, the effect of SiO₂ on the properties of the blend is not obvious.

Keywords: ASA; SAN; CPE; SiO₂; Toughening

目录

摘 要 I

Abstract II

第一章 引言 1

1.1 课题背景 1

1.2 国内外进展 2

1.2.1 国外进展 2

1.2.2 国内进展 2

1.3 本课题内容 3

第二章 理论部分 5

2.1 ASA树脂简介 5

2.1.1 ASA树脂的织态结构 5

2.1.2 ASA树脂合成 5

2.1.3 ASA树脂的性能 7

2.1.4 ASA树脂的应用 8

2.2 聚合物增韧改性机理 9

2.2.1 微裂纹理论 9

2.2.2 多重银纹理论 10

2.2.3 剪切屈服理论 10

2.2.4 空洞化理论 11

2.2.5 刚性粒子增韧机理 11

第三章 实验部分 13

3.1 实验用原材料 13

3.2 实验仪器与设备 13

3.3 实验配方 14

3.4 样品制备 15

3.4.1 熔融共混 15

3.4.2 压片成型 16

3.4.3 试样制备 16

3.5 测试与表征 16

3.5.1 力学性能测试 16

第四章 结果与讨论 18

4.1 力学性能测试 18

4.1.1 冲击试验 18

4.1.2 拉伸试验 20

4.1.3 弯曲试验 21

4.1.4 热变形试验 22

第五章 结论 24

参考文献 25

致 谢 26

第一章 引言

1.1 课题背景

丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)树脂是五大合成树脂之一，也是一种使用较为广泛的橡胶增韧塑料。ABS拥有许多优异实用的性能，如良好的力学性能、耐化学药品性以及良好的电性能^[1]。除此之外，ABS还由于其良好的尺寸稳定性以及表面光滑度，成为一种易于加工的材料。正是由于这一系列的良好性能使其成为了一种重要的热塑性工程C塑料，它广泛应用于机械工业、电子电器、纺织行业以及建筑行业等领域。然而，ABS自身由于丁二烯的掺入使得ABS的主链上存在了双键，使其耐热氧化和紫外线老化等性能较差。当其在户外使用的时候，双键会由于氧化环境和紫外辐射而发生物理或化学老化，从而导致颜色的变化和力学性能的衰减。ASA与ABS相比，ASA树脂用主链饱和的丙烯酸酯类聚合物代替含有不饱和双键的聚丁二烯，使耐老化性和耐候性得到很大的提高，大大改善了树脂长期露置于室外机械强度显著下降，受日光作用颜色变黄等缺点^[2]。

ASA与ABS具有相似的结构与性能，故对ABS改性的方法在ASA中也能借鉴。苯乙烯-丙烯腈共聚物(SAN)由于苯环的位阻效应的和强极性的腈基使得有着较高的机械强度，同时其耐候性也较好，而且价格便宜。将ASA于SAN共混可以在不降低材料耐候性的同时给予材料更为广阔的应用前景同时使得材料的成本降低。但是，SAN的引入导致冲击性能变差，这就限制了SAN在一些需求高韧性条件下的使用。

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