ABS塑料的湿热老化性能研究资料下载.pdf

1、因此ABS塑料属于“湿度促进老化类型”。提出以经过热水老化后的ABS塑料湿态试样的拉伸及冲击强度性能项目来评判它的耐湿热老化性能,确定了试验条件和性能合格指标,已采用在有关的专业标准之中。关 键 词:ABS塑料;湿热;老化中图分类号:TQ320.77 文献表示码:A0 引 言ABS是一种同时兼有良好抗冲击性的硬塑料,这是因为它具有“胞状（香肠片状）”的非均相聚集态结构”1,2。在塑料受力时,橡胶粒子作为应力集中点,既能引发大量的银纹（微裂纹）,又可控制银纹的增长。众多银纹生长必然会吸收很多的外力作用能量。同时在银纹之间的AS树脂可因剪应力使之产生剪切应变带,发生剪切屈服现象而吸收大量的外力作用

2、能量3。因此ABS塑料的性能与其聚集态的两相结构及其变化是紧密相联系的。对ABS塑料的热老化和光照（或大气暴露）老化现象已有相当多的研究4,5,结果认为ABS塑料的耐老化性能并不太好,且发现在老化中ABS高分子中的丙烯腈和苯乙烯链节基本不变,而丁二烯分子链节遭到氧化,这是因为含有大量易于断裂而成为弱键结构的孤立双键,在进行1,2加成聚合反应的少量链节中还存在着活性更高的叔碳烯丙基氢基团6。ABS的热氧化老化过程为自由基型,过氧化基团可继续分解,生成高分子氧自由基,再引起高分子断裂,形成极性基团和低分子物（类似于聚烯烃的情况）7。同时可在相邻的高分子双键之间进行自由基加成聚合反应,或因高分子自由

3、基向相邻分子上的CH键进行反应,形成高分子网状交联结构。这些反应使橡胶高分子断裂和生成极性基团,使它的内聚能密度和溶度参数值增大,与AS塑料相的联系减少,相溶性和粘附力降低,界面受到破坏。橡胶粒子在受力时难以有效地引发微裂纹并控制它们的发展,塑料则由韧性逐渐变成脆性。收稿日期:2000-01-24;修订日期:2000-03-29二 年第一期上海第二工业大学学报JOURNAL OF SHANGHAI SECOND POL YTECHNIC UNIVERSITYNo.12000 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co.,Ltd.All rights

4、reserved.冷却塔和一些环保水处理装置是典型的湿热作用环境。ABS塑料经常用以制造冷却塔中使用的喷溅装置、除水器撑板和拉杆等部件。ABS塑料的耐湿热老化性能如何?具有什么样的湿热老化作用机理和类型?是否适合于这类用途?是有关研究、设计、生产和使用者所关心的问题,但迄今为止尚无文献资料报导。1 试验部分1.1 试样 有挤出成型的片材和除水器拉杆、注塑成型的喷溅装置和除水器撑板。1.2 试验操作 对试样按表1进行试验。表1 对试样进行的湿热老化和温水浸泡试验Table 1The tests of warm water soaking,hot water soaking and damp&he

5、at agingNo试验名称试 验 方 法主 要 条 件123热 水 老 化湿热空气老化温 水 浸 泡GB/T 10703-89玻璃纤维增强塑料耐水性加速试验方法NDG J 88-89冷却塔塑料淋水填料技术规定GB/T 10703-89塑料吸水性试验方法（80,90）0.5,去 离 子 水901,RH752%,连续鼓风230.5,去离子水 试验进行至规定时间时取出试样,自然冷却。湿态试样投入常温去离子水中;干态试样则自然晾干后在80 下鼓风干燥4小时以上。1.3 性能测试 如表2所示表2 对试样进行的性能测试Table 2Performance measurementNo性能项目试验方法试验仪

6、器主要条件123456重量变化率（WH、WS、WP、C）白度（R457）拉伸强度（t）断裂伸长率（t）断裂拉力（P）悬臂梁缺口冲击强度（ak）GB/T 1034-96GB/T 2913-82（88）GB/T 1040-92和GB/T 13022-91GB/T 1843-96TG 328B型分析天平SKD-1型数字白度仪XLL-50和XJ-1000型拉力试验机UJ-40型悬臂梁冲击试验机231常温,蓝光光谱457m231,速度50mm/min231,速度3.35m/s注:GB/T 2913-82（88）塑料白度试验方法GB/T 1040-92塑料拉伸性能试验方法GB/T 13022-91塑料 薄

7、膜拉伸性能试验方法GB/T 1843-96塑料悬臂梁冲击试验方法2 结果与讨论2.1 外观 随着老化试验的进行,试样表面失去光泽,颜色变黄（白度降低）,如表3所示:表3ABS片材的白度（R457,%）在热水老化试验中的变化Table 3Change of white color（R457,%）of ABS sheet in hot water agingT,t,d024781012.51420304045809075.875.864.158.162.153.559.6/48.658.2/46.456.2/54.5/52.7/43.150.2/51ABS塑料的湿热老化性能研究 1995-2005

8、 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co.,Ltd.All rights reserved.（表中:T 老化试验温度,t 试验时间,以下各表中均相同）试样颜色变黄是ABS高分子中形成羰基等发色基团的结果。意味着高分子的断裂和极性基团的形成,试验温度升高则变化加剧。2.2 重量变化 如表4所示表4ABS片材在浸水和湿热老化试验中的重量变化率,%Table 4The rate of weight change of ABS sheet in soaking and damp&heat aging项目T,试验类型 t,d24781012.51415WH23809090温水

9、浸泡热水老化热水老化湿热空气老化0.0780.1520.4090.2650.0860.2460.5430.375/0.345/0.100/0.6070.501/0.437/0.115/0.7080.604/0.511-0.127-WS809090热水老化热水老化湿热空气老化0.0560.1060.0470.0890.1740.0880.127/0.3310.1180.165/0.3880.1620.218-WP,C809090热水老化热水老化湿热空气老化0.2080.5150.3120.3350.7170.4630.472/0.9380.6190.602/1.0960.7660.729-（表中

10、:WH 表观吸水率,WS 干重量损失率,Wp,c 真实吸水率,Wp,c=WH+WS）可看出:ABS片材在老化试验中由于发生高分子断裂,生成低分子物和极性基团,使其干重量损失,而亲水（吸水性）增加。真实吸水率Wp,c应为WH与WS两者之和;试样在常温中的上述变化很小,温度升高使老化加速;试样在同一温度（90）下的热水老化中的Wp,c值明显高于湿热空气老化的,说明它们的老化作用机理有所不同:a 在湿热空气老化试验中由于氧气供应较充分,形成的自由基数量较多,较易于产生终止反应:R+R RR,从而形成较多的高分子交联结构。反之,在热水老化中的自由基数量较少,可不断地进行自由基链增长和歧化反应,从而使较

11、多的高分子断裂并生成较多的极性基团和低分子物;b 聚丁二烯链段中含有大量的双键,在热水老化中可发生下列离子型的水合反应,使极性基团更为增多:CH=CH+H2O CH2CHOH聚丙烯腈链段中的腈基（CN）也可发生水解反应。2.3 力学性能 如表58所示61上海第二工业大学学报 2000年 第1期 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co.,Ltd.All rights reserved.表5ABS片材在浸水及湿热老化试验中的干、湿态的t和t值Table 5 t andt value of dry and wet ABS sheet in soakin

12、g and damp&heat aging性能T,试验类型状态t,d02478101112.51415tMpa23809090温水浸泡热水老化热水老化湿热空气老化干湿干湿干湿干湿53.052.350.850.351.050.251.050.253.652.445.241.345.140.642.939.152.552.044.640.244.437.347.74.552.351.544.438.7/43.535.848.743.2/43.737.2/53.252.0/43.134.451.644.4/43.236.4-52.651.4-t%23809090温水浸泡热水老化热水老化湿热空气老化干

13、湿干湿干湿干湿7778797968101211135106712131417410771515/162059/1618/68/1825511/1721-88-从上述表中可看到以下影响因素:温度 如表5所列,ABS片材在常温水中的t值和t值基本不变,而升高温度则发生老化作用,温度越高,变化加速。因此可根据在不同温度下的性能变化曲线推算在实用环境温度时的老化使用寿命 4,5,8。表6ABS塑料喷溅装置试样的力学性能在90 湿热老化试验中的变化（干态）T able 6Change of mechanical properties of ABS spray parts in damp&heat agi

14、ng（dry condition）性能试验类型No.t,d024812.5tMPa热水老化湿热空气老化12312352.552.048.752.552.048.747.649.446.750.950.246.846.849.944.549.647.644.345.649.743.747.949.846.045.148.942.448.951.947.0t%热水老化湿热空气老化1231231111911119149410105169108681211610105161917785akJ/m热水老化湿热空气老化123123132.8173.2123.9132.9173.2123.9100.3135

15、.2101.0112.6163.4116.995.0128.065.299.2142.5107.586.2107.855.399.5132.790.876.178.841.7113.4151.4101.271ABS塑料的湿热老化性能研究 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co.,Ltd.All rights reserved.表7ABS塑料拉杆的断裂拉力（P,N）在90 湿热老化试验中的变化Table 7Change of break pull（P,N）of ABS pull rod in damp&heat aging at 90试验类型状态No.t,d024812.5热水老化干128851058856903823.0885.0786862702846湿128401058782895746.0843.0671792587706湿热空气老化干12885105885883724.0786.0647704805868湿128401008751856693.0721.0629663684745表8ABS塑料撑板的断裂拉力（P,N）在90 湿热老化试验中的变化Table 8Change of break pull（P,N