ABS - 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯

丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)是一种坚韧、刚性且耐用的非晶态热塑性聚合物,广泛应用于注塑成型、3D打印和挤出加工。作为一种三元共聚物,ABS结合了三种不同的单体——丙烯腈提供耐热性和耐化学性,丁二烯提供抗冲击强度,苯乙烯提供表面光泽和可加工性——从而生产出具有卓越机械性能平衡的材料。

2024年全球ABS市场规模约为280亿美元,预计到2030年将以5.3%的复合年增长率(CAGR)持续增长,增长动力来自汽车、电子和3D打印应用领域不断扩大的需求。根据ICIS行业数据,全球年产量超过1200万吨,亚太地区消费量占比超过60%。

ABS符合ASTM D4673丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)模塑和挤出材料规范。部分牌号获得FDA 21 CFR法规的食品接触认证,阻燃级产品满足UL 94 V-0分类要求,适用于电子和家电应用。

ABS的主要性能特点包括:

• 高抗冲击性,即使在低至-20°C的温度下仍保持优异的韧性,这得益于分散在刚性苯乙烯-丙烯腈(SAN)基体中的丁二烯橡胶相。
• 优异的尺寸稳定性,成型收缩率低,可生产精密一致的零件。
• 良好的耐热性,根据牌号不同,典型热变形温度范围为85°C至110°C。
• 高光泽、光滑的表面质感,适合喷涂、电镀和纹理处理。ABS是装饰性镀铬的首选基材。
• 对水溶性酸、碱、浓盐酸和磷酸以及大多数醇类具有良好的耐受性。
• 可通过注塑成型、挤出、热成型和吹塑进行加工,加工窗口宽泛,操作便利。
• 与其他聚合物兼容性优异,可制备ABS/PC、ABS/PA和ABS/PBT共混物以提升性能。

组成与单体功能

ABS通过乳液聚合或本体聚合工艺生产,以精确控制的比例组合三种单体:

• 丙烯腈(15–35%): 赋予热稳定性、耐化学性和表面硬度。丙烯腈含量越高,耐热性和拉伸强度越好。
• 丁二烯(5–30%): 形成分散的橡胶相,吸收冲击能量。丁二烯含量越高,韧性越好,但刚性和表面光泽会降低。
• 苯乙烯(40–60%): 提供可加工性、表面光泽和刚性。苯乙烯-丙烯腈连续相赋予ABS结构完整性。

通过调节三种单体的比例,制造商可以生产针对特定性能需求优化的牌号——从高光泽家电外壳到高抗冲汽车零部件。

可供牌号

通用级ABS提供抗冲击强度、刚性和表面质量的均衡组合,适用于广泛的注塑和挤出应用。这是消费品、家居用品和一般工业部件最常用的牌号。

高抗冲级ABS含有较高的丁二烯含量,具有卓越的韧性和抗冲击性能。这些牌号用于汽车零部件、防护装备以及承受机械应力或低温环境的应用场合。

耐热级ABS采用较高的丙烯腈含量配方,将热变形温度提高至100°C以上。这些牌号适用于汽车内饰件、家电外壳和需要承受较高工作温度的电气部件。

电镀级ABS专为装饰性金属电镀(镀铬、镀镍)而设计。其可控的橡胶粒子形态为化学镀和电镀工艺提供优异的附着力。广泛应用于汽车装饰件、卫浴配件和装饰五金。

阻燃级ABS添加卤素型或无卤阻燃体系,可达到UL 94 V-0或V-2阻燃等级。这些牌号是电子外壳、电气箱体及需要符合消防安全法规的应用所必需的材料。

挤出和热成型级ABS针对片材挤出和后续热成型工艺进行优化,可生产行李箱壳体、冰箱内衬、汽车内饰板和大型箱体。

加工工艺

ABS采用常规热塑性加工技术进行加工。注塑成型是最常见的方法,推荐熔体温度为220–260°C,模具温度为40–80°C。该材料具有良好的流动性,可生产薄壁和复杂几何形状的制品。ABS还可通过挤出、热成型、吹塑和3D打印(FDM/FFF技术)进行加工,使其成为最具多功能性的工程热塑性塑料之一。

ABS可进行喷涂、烫印、超声波焊接、溶剂粘合和电镀等后加工操作,为制造商提供实现几乎任何所需表面效果或装配方式的灵活性。