ABS樹脂耐化學(xué)性的表征探討

（天津大沽化工股份有限公司，天津300450）

ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)樹脂是一種重要的通用合成材料，是由不同比例的苯乙烯、丁二烯及丙烯腈所組成。其中苯乙烯的主要作用是提供易加工性能和硬度，丙烯腈主要提供耐化學(xué)性和熱穩(wěn)定性，而ABS樹脂的韌性和耐沖擊性是由丁二烯提供的。因此ABS樹脂具有優(yōu)良的抗沖擊強(qiáng)度、耐熱性和耐低溫性能，而且流動(dòng)性好，容易加工成型[1]。

ABS樹脂中含有丙烯腈組分，具備較好的耐化學(xué)品性，一般與稀酸、食用油、金屬鹽溶液、洗衣液、洗潔精、食用醋等接觸都不會(huì)產(chǎn)生明顯的缺陷，而且大多數(shù)情況下都可以在其表面進(jìn)行涂裝、印刷等處理[2]。但隨著ABS樹脂在工業(yè)中的廣泛應(yīng)用，ABS塑料常要與化學(xué)產(chǎn)品、化學(xué)試劑、發(fā)動(dòng)機(jī)燃油、潤滑油、工業(yè)廢水、增塑劑及其相應(yīng)的蒸汽等環(huán)境接觸，在這些化學(xué)品的長期作用下，特別是酯類、酮類溶劑，ABS塑料一方面可能吸收這些化學(xué)品的溶液或被提取其可溶物，樹脂會(huì)發(fā)生溶脹、腐蝕、溶解，導(dǎo)致制品外觀的惡化，另一方面還可能發(fā)生物理及化學(xué)變化，分子結(jié)構(gòu)會(huì)遭到破壞，制品開裂及失效，并引起機(jī)械性能的降低等系列問題[3]。

目前，耐化學(xué)品ABS樹脂主要應(yīng)用于廚房用品、冰箱內(nèi)飾、空調(diào)零部件、吸油煙機(jī)、廢水處理以及其他與油脂、化學(xué)品接觸的環(huán)境場合。與通用ABS樹脂相比，除要求ABS樹脂具有優(yōu)良的剛性、沖擊性能以及流動(dòng)加工性能外，顯而易見的就是其應(yīng)具有非常優(yōu)異的耐化學(xué)性能，以保持在嚴(yán)苛的化學(xué)品環(huán)境中依然能夠正常使用。因而有必要建立一種可測試耐化學(xué)性的方法，在規(guī)定特定環(huán)境條件下對(duì)ABS塑料進(jìn)行耐化學(xué)性實(shí)驗(yàn)，以便對(duì)其相互作用行為做出初步評(píng)價(jià)，判斷ABS樹脂是否適用于該環(huán)境。

由于ABS樹脂具有良好的耐化學(xué)性和尺寸穩(wěn)定性，通過測定ABS樹脂的重量和尺寸變化難以達(dá)到良好的試驗(yàn)效果，本試驗(yàn)在結(jié)合測定塑料耐化學(xué)品性固定應(yīng)變法和溶劑浸泡法的基礎(chǔ)上，采用測定拉伸強(qiáng)度的變化來考察ABS樹脂耐化學(xué)性的效果。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要原料

DG417，ABS樹脂，大沽化工股份有限公司；冰醋酸，分析純，天津市化學(xué)試劑一廠；四氯化碳，分析純，天津市百世化工有限公司；潤滑油，市售。

1.2 主要設(shè)備及測試儀器

注塑機(jī)SA600/150，寧波海天塑機(jī)集團(tuán)有限公司；電子萬能試驗(yàn)機(jī)XWW-20A，承德市金建檢測儀器有限公司；恒溫浴槽，承德市金建檢測儀器有限公司；大試管，多個(gè)。

1.3 實(shí)驗(yàn)過程

將ABS樹脂用注塑機(jī)制成ABS標(biāo)準(zhǔn)拉伸樣條，配制不同條件的化學(xué)試劑放入大試管中，然后將ABS標(biāo)準(zhǔn)拉伸樣條放入，將所有試管放入23±2℃的恒溫浴槽中靜置一定的時(shí)間，取出樣條進(jìn)行表面處理，處理完畢后進(jìn)行拉伸性能測試，觀察其拉伸強(qiáng)度的變化。

拉伸測試：按ASTMD638；拉伸速率：50mm/min；

2 結(jié)果與討論

2.1 四氯化碳對(duì)ABS樹脂耐化學(xué)性的影響

四氯化碳用途較多，主要可用于化工原料，制造氯氟甲烷、氯仿及多種藥物；作為有機(jī)溶劑，廣泛應(yīng)用于油、橡膠、油漆、瀝青及樹脂等的溶劑，也用作滅火器、熏蒸劑以及設(shè)備部件、電子器件的清洗劑等，因此在大量的環(huán)境中可以接觸到。

用四氯化碳浸泡ABS拉伸樣條不同的時(shí)間，分別測定其拉伸強(qiáng)度變化，結(jié)果如表1所示。

表1 ABS樹脂拉伸強(qiáng)度變化（四氯化碳）

由表1可知：隨著浸泡時(shí)間的增加，拉伸強(qiáng)度出現(xiàn)明顯的下降，浸泡4h后拉伸樣條表面四周變白，并且變得凹凸不平。這是由于ABS樹脂在四氯化碳中發(fā)生部分溶解和溶脹，因此樣條表面變得不再平滑，樣條性能也出現(xiàn)大幅度下降，可見四氯化碳對(duì)ABS樹脂具有較強(qiáng)的化學(xué)作用，對(duì)ABS樹脂具有較強(qiáng)的影響。

2.2 潤滑油對(duì)ABS樹脂耐化學(xué)性的影響

隨著ABS樹脂的廣泛應(yīng)用，大量ABS樹脂產(chǎn)品被應(yīng)用于家用電器、廚房用具以及工業(yè)機(jī)械零部件等領(lǐng)域中，這些領(lǐng)域大部分涉及油類環(huán)境，對(duì)ABS樹脂有著怎樣的影響有待研究。

本試驗(yàn)考察潤滑油對(duì)ABS樹脂耐化學(xué)性的影響，將拉伸樣條放入潤滑油中，浸泡不同的時(shí)間，所得拉伸強(qiáng)度變化如表2所示。

表2 ABS樹脂拉伸強(qiáng)度變化（潤滑油）

從表2中可見：經(jīng)過潤滑油不同時(shí)間浸泡后，樣條表面沒有明顯變化，樣條的拉伸強(qiáng)度與浸泡前相比差別不大，96h后仍沒有明顯的下降，說明潤滑油對(duì)ABS樹脂的化學(xué)作用較小，ABS樹脂具有良好的耐油性。

2.3 冰醋酸對(duì)ABS樹脂耐化學(xué)性的影響

由于日常生活中酸類環(huán)境的大量存在，ABS樹脂不可避免的將會(huì)和這類環(huán)境接觸，考察酸對(duì)ABS樹脂的性能影響不可避免，本試驗(yàn)選取冰醋酸為代表，將拉伸樣條放入冰醋酸中浸泡不同的時(shí)間，觀察其拉伸強(qiáng)度的變化，結(jié)果如表3所示。

表3 ABS樹脂拉伸強(qiáng)度變化（冰醋酸）

由表3可知：隨著浸泡時(shí)間的增加，拉伸強(qiáng)度出現(xiàn)明顯的下降，浸泡4h后拉伸樣條表面“凹坑”，并且有易于擦掉的物質(zhì)。這是由于ABS樹脂在冰醋酸的浸泡下表面被腐蝕溶解，因此表面樹脂可以被擦掉部分溶解物，可見冰醋酸對(duì)ABS樹脂具有較強(qiáng)的化學(xué)作用，對(duì)ABS樹脂有部分溶解，樹脂性能出現(xiàn)較大的變化。

2.4 一種ABS樹脂耐化學(xué)性測定方法的建立

通過以上實(shí)驗(yàn)，建立一種ABS樹脂耐化學(xué)性的檢測方法，用于判定ABS樹脂制件是否適于在特定的化學(xué)試劑環(huán)境中工作。

以制件的實(shí)際工作環(huán)境中有約90%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的醋酸存在，評(píng)估ABS樹脂制件是否能滿足使用要求為例：配置與實(shí)際工作環(huán)境中溶液相近的90%的醋酸溶液或直接取實(shí)際工作溶液，判斷其對(duì)ABS樹脂的化學(xué)作用，將ABS拉伸樣條放入其中，觀察其強(qiáng)度變化，如表4所示。

表4 ABS樹脂拉伸強(qiáng)度變化（90%醋酸）

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從表4可知：隨著浸泡時(shí)間的增長，拉伸強(qiáng)度逐漸下降，24h后降到40.8，下降幅度為86%，說明90%的醋酸對(duì)ABS樹脂制件有比較明顯的腐蝕作用，對(duì)樹脂性能和耐用性影響較大，因此，ABS樹脂制件慎用于該類環(huán)境中。

同理，視實(shí)際工作環(huán)境對(duì)樹脂應(yīng)用的判定需求，可以更換相應(yīng)的化學(xué)試劑和ABS樹脂，測試其在規(guī)定的條件下拉伸強(qiáng)度的變化，判斷該ABS樹脂是否適用于此類試劑環(huán)境中。因此，此實(shí)驗(yàn)建立的評(píng)估方法可以作為判斷ABS樹脂耐化學(xué)性的一個(gè)基本檢測方法。

3 結(jié)論

四氯化碳對(duì)ABS樹脂具有很強(qiáng)的化學(xué)腐蝕性，試驗(yàn)研究表明ABS樹脂不適用于有四氯化碳試劑的環(huán)境條件中；ABS樹脂具有較好的耐油性，在油性環(huán)境中浸泡較長時(shí)間其性能仍可基本保持不變；ABS樹脂具有一定的耐酸性，在稀酸環(huán)境下具有較好的耐受性，但不耐濃酸，濃酸環(huán)境中性能下降很快；用文中建立的方法可以有針對(duì)性的表征出ABS樹脂對(duì)某一類化學(xué)試劑的耐受性，進(jìn)而通過綜合考慮判定ABS樹脂是否適于在該類化學(xué)試劑環(huán)境中應(yīng)用。