本体连续聚合法和批次式乳液法制备ABS树脂性能比较(下)

来源:荣格

发布时间:2018年2月4日下午 07:02:21

在上部分,作者主要通过实验对两种树脂在紫外光下的颜色稳定性、制品颜色特性及热稳定性等进行比较。本部分,将通过实验比较两种树脂的光泽度、UV稳定性能等,并对本次实验所得数据加以总结,概括本体聚合法ABS 相较乳液ABS具备的优点。

六、更持久的光泽度

UV 辐射会影响ABS 以及橡胶颗粒和SAN 粒子。图10 是扫描电子显微镜(SEM)照片,显示了ABS暴露在UV 下,ABS 中的橡胶颗粒所受到的影响。左边的一张照片显示了曝光前的橡胶颗粒和SAN 层的情况,深灰色的隔离层是橡胶颗粒,其间的浅灰色层是SAN。右边的照片显示了暴露在UV 后的情况,在表面下约20 微米处,橡胶颗粒在SEM 照片中几乎看不见。这是因为,橡胶颗粒在UV 曝光后交联,几乎所有双重共价键都丢失,黄色体的形成导致ABS 变色。此外,SAN 层的光降解也造成了黄色体的进一步形成。SAN 聚合物的链断裂导致SAN 分子量的降低,这进一步降低了表面的光泽度。

图10. SEM照片显示了ABS 暴露于紫外光后出现的光降解现象

在ABS 树脂的UV稳定性测试中,其中一项重要测试是看看它们的光泽度保持得如何。纯白色ABS 树脂暴露在QUV-A 后,它的光泽保留度如图11 所示。在经过96 小时的QUV-A 暴露后(相当于约16 个月的室外暴露),mABS1(加入少量的TiO2)的光泽保持度比eABS1 高出10%,清楚地展示出它更优胜的光泽保留度。

图11. QUV-A 测试– 纯白色ABS 树脂的光泽保持率

七、更高的热稳定性

为了模拟在高温环境下长时间储存零件或终端产品的情况,mABS1和eABS1 树脂被制成纯白色板,放置于70℃的恒温烘箱中4 星期,颜色转变的情况详见图12。从delta E*的数值可见,在放置4 星期后,mABS1的颜色转变很少,证明它比eABS1 拥有更好的热稳定性能。这与先前对(未着色的)mABS1在高温下拥有较好的颜色稳定性测试结果是一致的。

八、UV 稳定性能比较

空调和户外设备等终端产品都需要暴露在阳光下,因此生产商对颜色稳定性都有严格的要求。他们都会在ABS 中加入UV 稳定剂(UV 吸收剂或UV 阻隔添加剂)。为比较mABS1、eABS1 和eABS2 这3 种纯白色ABS 树脂的颜色稳定性,实验通过在这3 种ABS 中加入不同份量的UV 吸收剂以进行比较。由于TiO2有改善光稳定性的作用,所以在耐候性测试中,每种ABS 都加入了1.5%的TiO2,以凸显测试结果。这3 种ABS 材料均被加入2 种同等份量的常见UV 吸收剂,分3 次加入不同份量(0.1%、0.2%和0.4%)。将原色树脂、颜料和UV 吸收剂复合成普通白色ABS 树脂色板进行氙弧和QUV-A 测试,评估其光稳定性。

图12. 纯白色ABS 树脂在烤箱老化试测中随时间而出现的颜色转变

图13说明了在氙弧测试中,ABS 在加入UV 吸收剂后曝光300 小时的颜色变化。从中可见,在每种ABS 中,随着UV 吸收剂份量的增加,颜色变化(delta E*)便会减少,表明了使用UV 吸收剂能有效提升ABS 的光稳定性。然而在测试中,3 种ABS 树脂的颜色变化程度有所差别。为了满足特定的颜色要求,即在暴露300 小时后delta E*的值要为2,mABS1 需加入0.1%的UV 吸收剂;而eABS1 和eABS2 则需要加入0.4%的UV吸收剂,才能达至相同效果。使用更高份量的UV 吸收剂,将为终端产品制造商带来额外的成本──即每增加0.1%的UV 吸收剂,便会产生约20-35 美元的成本,实际差额视所用的UV 吸收剂而定。在这个例子中,为了达到delta E*为2 的要求,向eABS1 和eABS2中添加UV吸收剂的成本将比mABS1 高出约60-100 美元/吨。

图13. 正常白色ABS树脂在加入不同份量的UV吸收剂后,在300小时的氙弧测试中所出现的颜色变化

图14 显示了在QUV-A 测试中,进行曝光96 小时后,UV 吸收剂对ABS 颜色变化的影响。为了达到特定的颜色变化要求,即在曝光96 小时后delta E*的值为2,mABS1需要加入0.4%的紫外光吸收剂。而在同样加入0.4%UV 吸收剂的情况下,eABS1 和eABS2 的delta E* 远远超过2 的数值,这表示eABS1 和eABS2 需要加入更多的UV 吸收剂才能达到相同的要求,再次显示这将为终端产品制造商带来显著的成本增加。

图14. 加入不同份量UV吸收剂的正常白色ABS成型板,在96小时QUV-A 测试中出现的颜色变化

图16 和17 分别显示加入0.4%UV 吸收剂的成型板,在氙弧和QUV-A 测试下的光泽保持度。数据显示,MAGNUM™ A136 明显较其他两种乳液法ABS 具有更好的光泽保持性能。

图15. 照片显示了正常白色ABS 色板在加入不同份量UV 吸收剂后,暴露在QUV-A96 小时后的颜色变化

九、结论

研究结果清楚显示,相比批次式乳液法生产的eABS 树脂,由本体聚合工艺生产的mABS1 树脂具有以下优点:

图16. 氙弧测试- 普通白色ABS 树脂加入0.4%UV 吸收剂后的光泽保持率

◆洁白底色有助面对着色挑战,例如更白和更亮的颜色;

◆采用本体聚合法ABS树脂在着染浅的颜色时,可节省成本;

◆原色和白色ABS 树脂在耐候性试验下,即使颜料使用量较少,仍保持良好的光泽度和颜色稳定性;

◆本体聚合法ABS树脂即使颜料使用量较少,原色和白色树脂都仍然能保持优异的热稳定性;

◆采用本体聚合法ABS对于需要极佳颜色稳定性的应用,可明显节省UV 稳定剂的成本。

图17. QUV-A 测试- 普通白色ABS 树脂加入0.4%UV 吸收剂后的光泽保持

本体聚合法ABS比乳液ABS 具有显著的优点,特别是在寻求最佳色彩性能和稳定性方面。本体聚合法ABS的洁白底色使它在生产更白更亮的色调时,有显着的成本效益,而且能明显减少黄色。即使暴露在紫外光下,仍能保持颜色稳定性,可在降低UV稳定剂成本的同时仍然保持光泽。同时,本体聚合法ABS还可以承受长时间的高温环境,提高储存和运输过程中的效率。因此,选择本体聚合法ABS可以为客户提供一致的色彩和卓越的美观效果,具有出色的产品效率和成本节约特性。

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