ABS耐候性能研究

邓俊杰

(安徽江淮汽车集团股份有限公司技术中心，安徽合肥 230601)

ABS耐候性能研究

邓俊杰

(安徽江淮汽车集团股份有限公司技术中心，安徽合肥 230601)

通过荧光紫外灯老化试验，对比不同基料、抗氧剂体系、耐候剂体系丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)的耐候性能。试验结果表明：本体法ABS 8391耐候性较好;抗氧剂1010/168复配具有较好的协同作用;受阻胺光稳定剂770与紫外光吸收剂UV-P比例在7∶3时耐候性能最佳。也对可能产生的耐候机制进行了讨论。

丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物；荧光紫外老化；耐候性

0 引言

丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)是将聚丙烯腈(PAN)、聚丁二烯(PB)、聚苯乙烯(PS)的各种性能有机结合，综合性能优异的高分子材料，广泛应用于汽车内、外饰部件；但由于PB结构中双键影响，ABS耐候性能较差，紫外线作用下易氧化降解变色[1-2]。为此，针对ABS的耐候性能改善研究较多[3-6]，但针对ABS配方设计中的各项因素综合考虑的较少。作者通过荧光紫外老化试验，综合基料、抗氧剂、光稳定剂、光吸收剂，探讨改善ABS耐候性能的新方法。

1 实验部分

1.1 原材料

所用原材料包括：本体法ABS树脂：上海高桥ABS 8391和ABS 8434；乳液法ABS树脂：LG甬兴121H和天津大沽DG417；抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂1076：巴斯夫公司生产；受阻胺光稳定剂 770、紫外光吸收剂UV-P：迪比喜化学贸易有限公司生产。

1.2 主要仪器设备

主要仪器设备包括：双螺杆挤出机，京杰恩特机电有限公司生产，型号SHJ-20；注塑机，海天塑机集团有限公司生产，型号MA350；色差仪，苏州宇宏光电科技有限公司生产，型号CR-400；紫外老化箱，美国Q-LAB公司生产，型号QUV-SPARY。

1.3 工艺流程

根据配方(表1)将ABS、抗氧剂、光稳定剂、光吸收剂等经双螺杆挤出机造粒后注塑成片状色板(80 mm×60 mm×4 mm)，待进行耐候测试。

表1 耐候ABS试验配方

1.4 试验与检测

人工加速老化试验按照GB/T 16422.3-2014 《塑料 实验室光源暴露试验方法 第3部分:荧光紫外灯》进行，测试条件为：紫外暴露8 h，黑板温度(60±3) ℃，冷凝4 h，温度(50±3) ℃，12 h为一个循环(荧光紫外灯(UV-B)使用波长：280～315 nm，辐射强度：0.55 W/m2),老化168 h，之后采用色差仪进行色差评定。

2 结果与讨论

2.1 基料的老化测试结果

从表2可以看出：ABS材料本身存在双键，耐候性能较差，经紫外老化后有偏黑、偏绿、偏黄的趋势，其中偏黄最明显；对比1号试样、2号试样和3号试样、4号试样试验结果，针对不同ABS树脂，耐候性存在差异，其中ABS 8391的ΔE为10.05，耐候性最佳，其次为ABS 8434，ABS DG417的耐候性最差。这是由于ABS受合成工艺限制，本体法ABS中残留物较少，纯度较高，耐候性要好于乳液法ABS[2]。

表2 基料的老化试验结果(紫外老化168 h)

备注：L为亮度指数(ΔL为正表示变白，为负表示变黑)；a为红绿指数(Δa为正表示变红，为负表示变绿)；b为黄蓝指数(Δb为正表示变黄，为负表示变蓝);ΔE为总色差变化。

2.2 抗氧剂的老化试验结果

从表3可以看出：采用不同抗氧剂体系的ABS材料经长时间紫外照射后，材料颜色偏黑、偏绿、偏黄比较明显；对比3号试样和5号试样试验结果，采用1010/168抗氧剂体系的耐候ABS(3号试样)经紫外光照射后ΔL/Δa/Δb颜色变化相对偏小，ΔE为10.05，耐候性能优于采用1076/168抗氧剂体系的耐候ABS(5号试样)。这是由于酚类抗氧剂1010或1076与亚磷酸酯168之间复配时存在协同效应[5]，而抗氧剂1010比抗氧剂1076相对分子质量高，其耐热性、耐水解能力、耐迁移性等较好，进一步增加产品的抗氧效果，从而获得较好的长期老化性能。

表3 复配抗氧剂体系的老化试验结果(紫外老化168 h)

2.3 耐候体系的老化试验结果

从表4可以看出：采用不同耐候体系的ABS材料经长时间紫外照射后，材料颜色偏黑、偏绿、偏黄比较明显；在同等耐候剂条件下，经紫外光照后，ABS材料颜色偏黑、偏绿差异较小，但偏黄差异较明显。

表4 耐候体系的老化试验结果(紫外老化168 h)

从图1可以看出：在耐候剂含量相同的情况下，随着受阻胺光稳定剂 770和紫外光吸收剂UV-P含量不同，ABS材料的耐候性能有较大差异，添加单一组分的耐候剂，材料耐候性较差(5号样品只添加紫外光吸收剂UV-P，老化后ΔE为11.23；9号样品只添加受阻胺光稳定剂770，老化后ΔE为9.35)，在770和UV-P复配比例在7∶3时，Δb和ΔE变化最小，材料的耐候性能最佳；这是由于UV-P作为苯并三唑类紫外线吸收剂，可以吸收300～400 nm的紫外线，并以能量转换的形式将吸收的能量以热能或无害的低能辐射释放出来或消耗掉，阻止高能量的紫外线引起高聚物进行光氧化降解，具有短期抗老化效果，而770作为受阻胺类光稳定剂，可以在ABS材料受热或紫外光辐照下产生氮氧自由基，该自由基可捕获ABS氧化产生的自由基，终止材料的光氧化降解反应，具有长期抗老化效果[3-4]；UV-P能够吸收基材中的紫外光，防止ABS的双键裂化，而770能够抑制自由基的扩散，两者结合具有较好的协同作用。

图1 受阻胺光稳定剂770在耐候剂中的含量对ABS材料耐候性能的影响

3 结论

(1)本体法ABS的耐候性要优于乳液法ABS；

(2)相对于1076/168抗氧剂体系，复配的1010/168抗氧剂体系具有较好的耐候性能；

(3)受阻胺光稳定剂 770和紫外光吸收剂UV-P的复配比例在7∶3时，两者具有较好的协同作用，ABS材料的耐候性能最佳。

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ResearchonWeatherabilityofABS

DENG Junjie

(Center of Technology, Anhui Jianghuai Automobile Group Co.,Ltd., Hefei Anhui 230601, China)

The weatherability of ABS samples with different base materials, antioxidant system, weather resistance agent system were tested by fluorescence ultraviolet aging. The results show that ABS 8391 synthesized by bulk process has better weatherability; antioxidant 1010 compounded with antioxidant 168 has outstanding synergistic effect; ABS has the best weather resistance when the ratio of hindered anime light stabilizers (HALS) 770 and ultraviolet absorbers UV-P is 7∶3. A possible weatherability mechanism was also proposed.

ABS;Fluorescence ultraviolet aging;Weatherability

2017-07-29

邓俊杰(1986—)，男，硕士研究生，工程师，主要从事非金属材料及车内空气质量相关技术研究工作。E-mail：dengjunjie666@163.com。

10.19466/j.cnki.1674-1986.2017.12.018

U463.54

B

1674-1986(2017)12-075-03