蔣 迪 ， 王孝鵬 ， 孫慶利 ， 鄭曉東 ， 陳 杰

(1.吉林化工學(xué)院 碳纖維材料研究院 ， 吉林 吉林 132022 ； 2.吉林化工學(xué)院 材料科學(xué)與工程學(xué)院 ， 吉林 吉林 132022)

ABS樹脂由三種單體共聚合成，具有良好的抗沖擊性、抗拉伸性能、耐化學(xué)腐蝕性、耐熱性等。在生活中ABS樹脂得到了大量應(yīng)用，常用于儀器儀表、機(jī)械、電器中[1-3]。作為新材料的出現(xiàn)，ABS樹脂在今天仍然面臨著很多問(wèn)題，比如容易老化、使制品褪色泛黃、使用壽命縮短等[4]。為了抑制ABS樹脂氧化，除去材料中的不穩(wěn)定基團(tuán)，防止其自動(dòng)氧化，提高其使用性能和壽命，較好的方法是在ABS樹脂中加入抗氧劑。添加抗氧劑操作簡(jiǎn)單、效果突出，成為當(dāng)下的首要選擇[4-5]。

本文在ABS樹脂中加入抗氧劑2246和光穩(wěn)定劑3853等系列助劑，研究ABS樹脂的力學(xué)性能和抗氧化性能，主要進(jìn)行了拉伸強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度和DSC分析。為ABS樹脂的抗氧化性能研究提供了一定的理論基礎(chǔ)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)原料

抗氧劑2246[2，2′-亞甲基雙(4-甲基-6-叔丁基苯酚)]，一級(jí)品，杭州迅翔化工有限公司；2，2，6，6-四甲基-4-哌啶硬脂酸酯(3853)，分析純，武漢拉那白醫(yī)藥化工有限公司；硬酯酸鎂(MS)，AR，河北千友新材料科技有限公司；乙烯基雙硬脂酰胺(EBA)，一級(jí)品，江西東遠(yuǎn)科技有限公司；ABS樹脂，0215A，中國(guó)石油天然氣股份有限公司吉林石化分公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

同向平行雙螺桿擠出機(jī)，SHJ-20，中國(guó)南京聚力化工機(jī)械有限公司；注塑機(jī)，SZ-SM1335，深圳時(shí)資科技有限公司；拉伸試驗(yàn)機(jī)，WDW3010，長(zhǎng)春科新實(shí)驗(yàn)儀器有限公司；懸臂梁沖擊試驗(yàn)機(jī)，XJUD-5.5，廈門崇達(dá)智能科技有限公司；差示掃描量熱儀，DSC131 EVO，北京塞塔拉姆儀器公司。

1.3 材料制備及性能測(cè)試

在ABS樹脂中按表1配比，分別添加2246、3853、乙烯基雙硬脂酰胺或硬酯酸鎂后，在擠出機(jī)中擠出造粒，將粒料烘干后，在注塑機(jī)中注塑成型，制成樣條1～6。

表1 ABS樹脂中加入各助劑配比表

按ISO527—2—2012，Ⅰ型試樣，在50 mm/min的拉伸速度下測(cè)試?yán)鞆?qiáng)度。按GB/T1843—2008測(cè)試沖擊強(qiáng)度。DSC測(cè)試：空氣條件，升溫速度為10 ℃/min。

2 結(jié)果與討論

2.1 力學(xué)性能測(cè)試

拉伸強(qiáng)度/沖擊強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果見表2。

表2 拉伸強(qiáng)度/沖擊強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果

從表2可以看出，未加助劑的ABS樹脂的拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度分別為46.70 MPa和30.89 kJ/m2。ABS樹脂中加入各助劑后，拉伸強(qiáng)度除未加助劑的ABS樹脂外，最高的是樣條5，為45.08 MPa；沖擊強(qiáng)度最高的同樣為樣條5，此樣條的沖擊強(qiáng)度為31.22 kJ/m2，比未加助劑的ABS樹脂略有提升，其他樣條拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度均降低。拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度下降的原因是因?yàn)橹鷦┑募尤耄瑢?duì)材料原有的結(jié)晶結(jié)構(gòu)有部分破壞，從而材料力學(xué)性能有所下降。在加入硬酯酸鎂和乙烯基雙硬脂酰胺后，力學(xué)性能要比只加入2246或3853的有所提高。

樣條4的拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度均比樣條2和3的高，因加入硬酯酸鎂后可以使各助劑分散均勻，避免應(yīng)力集中而使材料產(chǎn)生裂紋，減少拉伸過(guò)程中的應(yīng)力集中點(diǎn)，使拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度均較高。

樣條5的拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度比其它樣條的高，主要是因?yàn)镋BA可以起到內(nèi)潤(rùn)滑的作用，可改善分子鏈之間的滑動(dòng)，消除高分子鏈之間的結(jié)合點(diǎn)，使高分子鏈之間獨(dú)立更容易運(yùn)動(dòng)，受到拉伸外力作用時(shí)分子鏈更容易發(fā)生解纏結(jié)。而且可以提高助劑之間的分散程度，降低應(yīng)力集中，所以樣條5拉伸強(qiáng)度保持率最高，沖擊強(qiáng)度較大。而硬酯酸鎂和乙烯基雙硬脂酰胺同時(shí)加入，如樣條6，因助劑的加入量過(guò)多使材料原有的結(jié)晶結(jié)構(gòu)破壞較多，使力學(xué)性能略有降低。

2.2 DSC測(cè)試

ABS樹脂的DSC曲線見圖1。

圖1中曲線1～6分別對(duì)應(yīng)1～6樣條的DSC測(cè)試曲線。由圖1可以看出未加助劑的ABS樹脂樣條1的氧化誘導(dǎo)溫度為227.5 ℃，加入抗氧劑2246的樣條2的氧化誘導(dǎo)溫度為228.9 ℃；樣條3的氧化誘導(dǎo)溫度為232.5 ℃，為6個(gè)樣條中的最高值；樣條4～6的氧化誘導(dǎo)溫度分別為220.2、227.1、225.7 ℃。只有樣條2和樣條3的氧化誘導(dǎo)溫度比未加助劑的ABS樹脂的高，其余樣條氧化誘導(dǎo)溫度均較低。樣條3的氧化誘導(dǎo)溫度最高，因2246和3853之間可以產(chǎn)生協(xié)同作用，提高ABS樹脂的抗氧化能力，使ABS樹脂的氧化誘導(dǎo)溫度提高5 ℃。EBA和MS的加入會(huì)降低ABS樹脂的抗氧化能力，所以這兩種物質(zhì)加入量不能太多。

圖1 ABS樹脂的DSC曲線

3 結(jié)論

ABS樹脂中加入2246系列助劑后，只有一組樣條沖擊強(qiáng)度數(shù)據(jù)略有提升，其它樣條拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度均降低；ABS樹脂在加入MS和EBA后，力學(xué)性能要比只加入2246或3853的樣品有所提高。樣條2和樣條3的氧化誘導(dǎo)溫度比未加助劑的ABS樹脂的高，其余樣條氧化誘導(dǎo)溫度均較低，樣條3的氧化誘導(dǎo)溫度最高，為232.5 ℃，比未加助劑的ABS樹脂提高了5 ℃。加入MS和EBA會(huì)降低ABS樹脂的抗氧化能力，此次制備的樣條MS和EBA的加入量均較多，今后要減少M(fèi)S和EBA的加入量。