2019,31(1) MODERN PLASTICSPROCESSING AND APPLICATIONS
综述
增韧改性ABS及其复合材料的研究进展
钱治宏曹新鑫\"王凯歌白玉峰何小芳
(河南理工大学材料科学与工程学院，河南焦作，757000)
摘要：综述了国内外近几年对丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS)及其复合材料增韧改性的研究进展，概括了弹性体增 韧、无机颗粒增韧、纤维增韧的机理。添加剂通过增强ABS及其复合材料断裂前吸收冲击能量的能力，降低了复合材料发生 脆性断裂的可能性，进而提高其冲击强度。最后，对弹性体和无机颗粒协同增韧ABS及其复合材料的发展方向进行了展望。
关键词！丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物复合材料DOI：10. 19690/j.issn1004-3055. 20180179
增韧机理改性
Research Progress on Toughening Modification of
a a
ABS and Its Composites
Qian Zhihong Cao Xinxin WangKaige BaiYufeng HeXiaofang(School of Material Science and Engineering， Henan Polytechnic University，
Jiaozuo，Henan，757000)
5
mm
jj
•
jj
Abstract: The recent research progress on the toughening modification of jj
^
5 acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer (ABS) and its composites at home and abroadX was reviewed. The toughening mechanisms of elastomer toughenging，inorganic particle
5 toughening and fiber toughening were summarized. Additives can reduce the possibility
jj of brittle fracture and improve the impact strength of ABS and its composites byA Menhancing their ability to absorb impact energy before fracture. Finally，the development
a
trend of ABS and its composites synergistically toughened by elastomers and inorganic
S particles is prospected.A A h A
Key words ： acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer % composite % tougheningmechanism % modification
m
¥
M
MM丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS)是目前 产量最大的通用塑料
、表面光泽 用
ABS
弹性体在基体中拥有微观分散相的“海岛”结 构，能产生
集中作用，诱发产生
和剪切
， 学性能、
成型收缩率，被和双键，故其
f共
、家电、包装、建筑等行业[1]。由侧苯基、氰基和
收稿日期：2018-09-27;修改稿收到日期：2018-11-29。作者简介：钱治宏（995')，男，本科，主要从事高聚物共混 改性研究。
\"通信联系人，E-mail: cxxhxf@126.com。
基金项目：河南省高校科技创新团队（19IRTSTHN027);河 南省高等学校重点科研项目（17B560005)。
与许 创造
合物
[2]。
性，这为ABS
ABS
烯
用。
(PB)会因热或光氧化而交联变脆，使ABS抗冲击 性能下降，一定
制ABS
• 57 *
带％，银纹支化、空洞化。无机颗粒与基体界面间 形成空洞，可诱发基体产生 7。
与基体发生 ，另外，改性的无机颗粒和
与基
体
显
，进
促进其与基体合。此外，相容剂能够 合材料分散相粒径，稳定分散相和 ，进
高其韧
性。 对ABS及其复合材料增韧改性的研究进
展进行 ，并
弹性体和无机颗
韧ABS
合材料，改性后材料
性得到提
高且和刚性达到 。
1 ABS及其复合材料的增韧机理1.1弹性体增韧理论
弹性体包括橡胶和热塑性弹性体，橡胶具有 可逆形
高弹性，分为天然橡胶和合成橡胶。
热塑性弹性体兼 胶和热塑性弹性体
性，
室温显示橡胶弹性，高温塑化成型。目前普遍接
受弹性体 理
剪切带增韧理论]、空洞化
理论[6]、 支化
理论m。剪切带
理 为弹性粒子发生应力集中，引发大 ， 诱发剪切带，剪切带也
滞、转 终止 ，同时，银纹和剪
切带在传播途中遇到弹性粒子而终止。
洞化
理
为
会和橡胶相一
样发生形变，导致橡胶颗粒内部或橡胶颗粒与基
体间的界 生空洞，空洞既缓解裂纹尖端累
三轴
，又增加橡胶上
集中，并
诱发剪切 。这种剪切
又会
端
钝化，从而减少基体树脂的应力集中并阻止断
发生。
支化 理
为 弹性 子 到 外 能产生银纹，诱发银纹发生强烈支化，支化不仅增加
数目， 每
沿
导
终止。
1.2无机颗粒增韧理论
无机纳米颗 径小，比表面积大，可以与基
体充分地
、键合，使无机颗粒均匀分散在基体
。此外，无机颗粒与基体界面形成钉扎 ，作
为应力集中点，引发周围基体产生微开裂，使基体
裂纹扩展受阻和钝化[8]。1.3纤维增韧理论
生
集中效应，引发体系产生大量
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MODERN PLASTICS ^ )； ga*ii-h ^ i£l
裂纹，另外，材料在受冲击作用时，纤维拔出与断 裂、纤维与基体的脱黏
形成新表面、基体材料
塑性变形等也吸收一定的能量+]。2 ABS树脂增韧研究现状2 1 !无 韧 ABS
改性剂
两
官能团，亲无机颗
基团，易与无机颗
化学 ；亲有物的基团，能与ABS 发生化学 或形成分子链的缠结。经硼酸酯或正二十二醇改性的白
，
分 在 ABS
， 从
高 ABS
性。
王金榜等研究中，用正二十二醇有机改性
白
ABS
。发现，加质量分数
2%有机改性白 ，材料
为30. 3kJ/m2,较纯 ABS 高了 75.2%。有机改性白 减少了 ABS
洞，增
大 与 基 体
合 ， 从
高 材 料
性。
AMRISHRAJ等™研究纳米氧化锆对ABS
树脂力学性能的影响。结果表明，当添加质量分 数1. 5%纳米氧化锆时，与未添加氧化锆相tt 性提高约20%，表明，纳米氧化锆可引发ABS 发生
弯曲，进
高材料
性。
2 2!纤维 韧 ABS
剑麻 ，富有弹性，表面含有大量羟基
基 ，
与 ABS
，
，
基体传递到剑麻 上，引起剑麻纤维多次断裂，
吸收大量能量。 （LGF)力学性能强，高湿高温环境仍能 性能不变，能增强基体层
作用 ， 收
能 。
海等+!]研究-3U对ABS树脂力学性
能的影响。发现，随着-3U
力a，ABS
与
逐渐增加，加质分 数 30% LGF ，
为
21. 3kJ/m2,较10% LGF相比冲击强度提高
了 78.3%， 为 113 MPa，表明 LGF
与 ABS
形 成 集 点 ， 进
高
ABS
性。
无机颗粒和纤维都能提高ABS树脂的韧性， 但冲击强度的增加通常在一倍以内，因此，对这方
研究 然
。
钱治宏等.增韧改性ABS及其复合材料的研究进展
3 ABS复合树脂增韧改性现状3. 1
弹性体增韧ABS复合树脂弹性体
种
材料，现在被广泛
采用。弹性体的加人在提高复合树脂韧性 3
，也会导致材料刚性
，因此寻求新的替代材料或与其他材料复合
今后研究 。
申
[13]研究聚烯烃弹性体（POE)对ABS/聚碳酸酯（PC)合金力学性能的影响。结果表明： 当使用 ABS 8391/PC1100/POE8150/抗氧剂质 量比30/62/7/1时，合金的冲击强度达到 77. 8kJ/m2,较纯ABS提高约149.3%，拉伸强度 为 58. 8MPa。
FARZADFAR A等[14]研究乙烯-乙酸-乙烯
酯（EVA)共聚物接枝马来酸酐（MAH) (EVA-g-
MAH)，探讨EVA-g-MAH对ABS/PC复合树脂
力学性能的影响。研究发现：当ABS/PC质量比 30/70,添加10份EVA-g-MAH时，复合树脂冲 击强度约为65. 1kN/m2，较未添加EVA-g-MAH 时提高了 79. 3%，表明EVA-g-MAH 合树
界面黏结力，进 高其韧性。
3. 2
无机颗粒增韧ABS复合树脂
无机颗 子尺寸为微米级和纳米级，另外经氧/氮处理
纳米粒子、硬脂酸改性的纳米碳
酸钙（CaC〇3)更能与基体相结合。
WANGF等[15]研究经氧/氮进行表面处理的
碳纳米粒子对ABS/三元乙丙橡胶（EPDM)复合
学性能的影响。发现，当ABS/ABS-g-
EPDM/EPDM-g-MAH 质量比为 50/20/30,经氧
表面处理碳纳米粒子质量分数6%时，与未添加碳 纳米粒子
，复合
高了 31.2%，
高了 60. 9%，表明改性 纳米粒子合
分 性 和
性， 进
高 性。
3. 3
纤维增韧ABS复合树脂
改性的物理
指能与ABS树脂分
子链发生相互缠结，增加复合树脂对
浸湿性，包括偶联剂、上 理等，经过硅烷偶联剂处
理的LGF 上浆剂改性
锈钢
I
(SSF)与基体 性，进
高ABS
合
。
建龙等[16]研究经纤维上浆剂处理的SSF对
ABS/PC复合
学性能的影响。结果发现，
当ABS/PC质量比为85/15,纤维上浆剂处理的
SSF 质
分 数 15%
， 合 为
5. 1kJ/m2,较未添加SSF提高了 13%，表明纤维 上 剂
SSF
在基体
合 ， 进
高 合
性。
ZHANG L等[17]用多壁碳纳米管表面修饰
ABS/PC
合 。 研 究
发现，当添加质量分数20%经
纳米管修饰为3 mm ， 纯 ABS/PC
合 ，
高
9]%， 明
出和 收大量的能量，进而提高复合树脂的性。3. 4
相容剂对ABS复合树脂增韧效果的影响
剂丙烯酸酯聚合物分子链在
ABS/GF界面上多次穿越，将两相交织在一起，酸
酐型相容剂MAH接枝ABS、EVA等具有高极性 和
性，是一种高分子界面分散促进剂、界面偶
联剂，酸酐基团能与PC
端羟基进行酯化反应或尼龙6(PA6)的端胺基反应，从而提高ABS/
PC、ABS/PA6
界
性， 两 种 合脂间黏
大，形成稳定
。
[18]以丙烯酸酯聚合物为相容剂，研究
ABS/GF复合材料韧性的变化，发现添加丙烯酸
酯聚合物后，玻纤周围包覆许多微球状ABS树 ，表明
与ABS
性
。
烯酸酯聚
合物质量分数为5 %时，ABS 到
11kJ/m2,较未添加
高约22.2%，提高了 9. 34 %，表明相容剂可降低GF与ABS树
界
， 进
高
ABS
合性。
FARZADFAR A
[19,研 究
1.5%
ABS-g-MAH 和 EVA-g-MAH 对 ABS/再生 PC
复合 学性能的影响。结果表明，当ABS/
PC/EVA-g-MAH质量比为14/6/1时，与未添加 EVA-g-MAH
高
165%。
BONDA S 等[20]研究 MAH 接枝 PP(PP-g- MAH)和乙烯*-烯烃共聚物对ABS/PP复合
f
力学性能的影响。研究发现，当ABS/PP质 :
为20/80,添加PP-g-MAH和乙烯*-烯烃共聚物
各5份时，材料
为67kJ7m2，较未添加相容剂时提高54. 7%，表明相容剂使ABS液滴尺
， 分 高，
合 界
， 从
高
ABS/PP
合
性。
4 协同增韧ABS复合树脂
单一物质增韧ABS应用往往不理想，采用弹 性体和无机颗
合，可以明显提高ABS复合树性并 刚性。
[21]研究纳米CaC03、丙烯酸酯类共聚
物（ACR# 用与复配对ABS/PC力学性能的
影响。结果表明，弹性体ACR的加大提高材
料 性，无机颗粒又 ABS的刚性，二者互补
到 性和刚性
。
5
结语
当材料受力时，可以通过加人弹性体引发银 纹和剪切带，提高材料韧性；加人无机颗粒通 L
碍
扩展提高韧性；加人
通
和脱黏
消耗能量，进 高韧性；相容剂提高均相与分散
相之间的相容性，达到提高材料韧性的目的。但
改性 、相容剂对材料韧性 高并不明显，
用弹性体和 无 颗 无 ABS
合 到 刚
。
， 弹 性 体 和 无
颗 合协同增韧ABS及其复合材料是今后研究
的热点。
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