ABS工程塑料

定义

ABS工程塑料是丙烯腈(A)、丁二烯(B)和苯乙烯(S)三种单体的三元共聚物，其分子式通常写作 $(\mathrm{C_8H_8 \cdot C_4H_6 \cdot C_3H_3N})_x$。^[3]三者含量的大致范围为丙烯腈 15%~35%、丁二烯 5%~30%、苯乙烯 40%~60%，配比变化会带来性能差异，因此商品ABS的牌号较多。^[1]

它并不是单一组成的简单共聚物，而是由苯乙烯-丙烯腈共聚物(SAN)构成的连续相中分散着聚丁二烯橡胶粒子，形成两相不均一体系。^[4]产物中除SAN共聚物外，还包含苯乙烯-丙烯腈在聚丁二烯上形成的接枝聚合物以及部分未接枝的聚丁二烯橡胶。

发展历程

ABS是在聚苯乙烯改性的基础上发展起来的。此前用丁苯橡胶和丁腈橡胶改善聚苯乙烯的脆性，得到抗冲聚苯乙烯；在此基础上，1947 年美国橡胶公司(USR)首先以共混法实现了ABS树脂的工业化生产。^[5]美国橡胶公司位于诺格塔克的部门以丁腈橡胶与苯乙烯-丙烯腈树脂简单共混，推出了名为Kralastic的商品。^[6]

1954 年，美国博格-华纳(Borg-Warner)化学品公司把苯乙烯和丙烯腈在聚丁二烯胶乳中进行接枝聚合，制成乳液接枝型ABS树脂并实现工业化，其热流动性和低温抗冲击性能优于共混型产品，也更易加工。^[5]该公司的Marbon部门以Cycolac为商品名推出接枝型ABS，这一路线此后长期成为ABS生产的技术基础。^[6]

20 世纪 70 年代是ABS树脂的大发展时期，先后出现多种生产工艺，其中乳液接枝掺混法成为最常用的方法。^[5]此后英国、法国、德国和日本等国引进ABS生产技术建厂，并发展出各自的工艺；中国ABS树脂的研制工作在 20 世纪 60 年代初起步。^[5]20 世纪 60 年代石油化工技术进步使丙烯腈、苯乙烯、丁二烯等原料供应充足、价格趋稳，ABS需求随之迅速扩大。^[6]

应用

ABS最大的应用领域是汽车、电子电器和建材。汽车上用于仪表板、车身外板、内饰板、方向盘、隔音板、门锁、保险杠和通风管等部件；电器方面用于电冰箱、电视机、洗衣机、空调器、计算机和复印机等产品；建材方面则有ABS管材、卫生洁具和装饰板。用ABS制作形状复杂的汽车仪表板，只需一次注塑或吹塑即可成型，而用钢板则要经过剪切、冲压、钻孔、喷漆等多道工序。^[7]

在日用消费领域，ABS广泛用于电子外壳、汽车零件、消费品、管件以及积木类玩具，也用于制作木管乐器；高尔夫球杆头也常采用ABS，以利用其抗冲击性能。^[1]当被挤出成丝材后，ABS是采用熔融沉积成型(FDM)方法的3D打印机常用材料之一，其中还包括抗静电型和阻燃型等专用丝材。^[1]由于表面质量好、强度较高且略有柔性，ABS丝材在医学领域被用于制作三维医学模型、手术工具和导向器以及练习模型。^[1]

ABS可采用注射成型、挤出成型、压延成型和吹塑成型等多种热塑性塑料加工方法，成型后可进行冷成型、涂装和粘接等二次加工。^[2]通过调整单体比例、添加助剂或与其他聚合物共混，还可得到高抗冲、耐热和可电镀等不同牌号；加入玻纤等纤维可提高刚性和尺寸稳定性。

局限

ABS的耐候性较差，受紫外光作用会发生降解，长期户外暴露需要加入稳定助剂、颜料和保护涂层；在户外放置半年后，其冲击强度可下降约一半。^[3]

在耐化学性方面，ABS不受水、无机盐、碱及多种酸的影响，但会溶于酮类、醛类、氯代烃和酯类溶剂，受冰乙酸、植物油等侵蚀会产生应力开裂，也易被浓硫酸和浓硝酸侵蚀。^[3]ABS属于易燃聚合物，氧指数约为 18~20，燃烧时火焰呈黄色并伴有黑烟和特殊的肉桂味。^[3]

力学性能受温度影响较大，其弯曲强度和压缩强度在塑料中属于较差的一档；耐蠕变性能优于聚砜和聚碳酸酯，但不如聚酰胺和聚甲醛。^[3]此外，ABS的长期使用温度偏低、介电强度不高，在某些油脂存在下可能发生应力开裂。^[1]

参见

• 丙烯腈 —— ABS三元共聚物的组分之一，主要贡献耐化学性与耐热性。

• 丁二烯 —— 组成ABS的橡胶单体，为材料提供韧性和低温抗冲击性。

• 苯乙烯 —— ABS的第三组分，赋予刚性、光泽和加工流动性。

• 聚碳酸酯 —— 常与ABS共混合金化以改善耐热与抗冲击性能的工程塑料。

• 热塑性塑料 —— ABS所属的塑料大类，可反复受热软化并成型。

• 3D打印 —— ABS丝材是熔融沉积成型工艺的常用耗材之一。