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ABS树脂高性能化制备技术及其中间体的新应用研究

李公生  
【摘要】:ABS树脂是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种单体共聚组成的一种橡胶增韧热塑性材料,其微观结构为聚丁二烯(PB)橡胶粒子分散相均匀地分散在苯乙烯-丙烯腈树脂(SAN)连续相之中。ABS树脂在我国虽早已实现了大规模工业化生产,但是,随着科学技术的快速发展和材料工业的不断进步,人们对ABS树脂的高性能化和低成本化的技术需求不断加强,因此,研究开发高性能ABS树脂的新技术和新应用具有十分重要的意义。 本文对ABS树脂的技术概况、双峰分布ABS的技术进展、板材级ABS树脂的技术特点、ABS树脂抗氧化的技术需求和基于ABS中间体的球形聚合物刷的制备方法与应用概况进行了总结。主要研究工作包括:(1)采用双种子乳液接枝聚合技术制备了双峰分布ABS树脂,并与单峰分布ABS树脂进行了性能比较;(2)采用三种工艺路线制备了高抗冲、高熔体粘度板材级ABS树脂,研究了接枝率、接枝链长度和橡胶相含量等对ABS树脂冲击强度、拉伸强度、熔融指数和微观形态结构等的影响;(3)采用受阻酚类抗氧剂Irganox1076和Irganox245分别与硫酯类抗氧剂DLTP复配,研究了抗氧剂在ABS树脂中的稳定作用和协同效应;(4)以ABS中间体聚丁二烯(PB)乳胶粒子为核制备了球形聚电解质刷,并以其为纳米反应器制得Ni、Co、Ag纳米贵金属催化剂,采用对硝基苯酚还原成对氨基苯酚的模型反应研究了其催化活性。主要研究结果如卜: (1)所制备的双峰分布ABS树脂(HL-ABS)展示出比单峰分布ABS树脂(L-ABS)更加优异的性能,并在超大粒径聚丁二烯胶乳(H-PBL,575nm)比例为10.0%时性能达到最佳:当保持相同橡胶含量时,HL-ABS具有比L-ABS更高的冲击强度和几乎相当的拉伸强度;保持相同的冲击强度,HL-ABS比L-ABS具有更高的拉伸强度,且需要橡胶含量更少;采用两种不同粒径的橡胶粒子作为橡胶相,打破了L-ABS固有的韧性和刚性的平衡性限制;大小两种橡胶粒子的协同效应是双峰分布ABS树脂HL-ABS拥有比L-ABS更好性能的本质原因。 (2)采用双峰分布ABS粉料(HL-PB-g-SAN)与SAN-32共混的工艺路线(以H-PBL和320nm大粒径PBL (L-PBL)的混合胶乳为基础胶乳,合成双峰分布ABS接枝粉料,然后与高腈SAN-32树脂熔融共混),当PB含量为18.5%时,冲击强度、拉伸强度、断裂伸长率和熔体粘度等四项指标可完全满足板材级ABS树脂性能指标要求,所制备的板材级ABS树脂加工性能良好,并成功应用于冰箱内胆的生产 (3)抗氧剂Irganox245和DLTP复配后产生强协同效应,可高效地阻止ABS树脂的热氧老化,而抗氧剂Irganox1076和DLTP复配后的抗氧化效果和Irganox1076单独使用时的效果相当,只产生比较弱的协同作用,其稳定作用介于高效抗氧剂和低效抗氧剂之间。 (4)以PB胶乳为核成功制得球形聚丙烯酸刷(PB-PAA),其粒径较PB胶乳核明显增大,且粒径分布窄;PB-PAA刷的厚度随丙烯酸的用量增加而增大,并且随环境中pH值的增大而增大并在pH值为7以后达到最大值;其厚度还随盐浓度增加而变小并且在超过一定盐浓度后发生团聚;PB-PAA刷的接枝密度可以通过改进后的Daoud-Cotton模型进行估算;以球形PB-PAA刷为载体和纳米反应器所制备的Ni、Co、Ag三种纳米金属催化剂均具有较高的催化活性,催化效率均随着贵金属纳米粒子负载量和反应温度的增加而增大。


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