Разновидности инженерных пластиков. Акрилонитрил-бутадиен-стирол. Часть 2

Типичный размер частиц составляет от 1 до 10 мкм. Высокая ударопрочность смол ABS обычно достигается с размером частиц менее 1 мкм, что может быть легко получено в процессе эмульсионной полимеризации. Поэтому в настоящее время смолы ABS в основном производятся при помощи эмульсионной полимеризации. Эмульсионная полимеризация приводит к получению АБС-смол с резиновыми частицами размером менее 1 мкм, которые позволяют получать глянцевые поверхности, в то время как при массовой полимеризации получают смолы с крупными частицами, и, следовательно, получают продукты с низким глянцевым эффектом. В процессе эмульсии ABS-смолы получают добавлением инициатора, регулятора молекулярной массы, эмульгатора и других добавок к полибутадиеновому каучуку с последующей прививочной полимеризацией сополимера стирол / акрилонитрил. Вода присутствует в непрерывной фазе и играет роль материала для теплообменной реакции. Реагенты присутствуют в прерывистой фазе. По мере протекания реакции частицы смол ABS образуются в воде, и, таким образом, повышенная теплота реакции, свойственная полимеризации ABS, может быть легко удалена водой.

Полибутадиеновый каучуковый латекс получают в соответствии с транс-1,4, цис-1,4 аддитивной свободнорадикальной эмульсионной полимеризацией бутадиена. В этой реакции можно использовать инициатор, такой как KPS или NaPS. Маслорастворимые инициаторы, такие как гидропероксид кумола, обычно используются в качестве инициатора для полимеризации АБС. Эмульгатор играет роль, способствующую образованию прерывистой фазы из реагентов, и типичный пример включает канифоль, жирные SLS, олеат и т. д. Эмульгатор состоит из гидрофильной части и гидрофобной части, и он играет роль в формировании границы раздела между водой и реагентами и в стабилизации эмульсии. Регулятором молекулярной массы обычно является TDDM, и он играет роль в получении смолы ABS, имеющей желаемую молекулярную массу, путем остановки полимеризации без влияния на скорость полимеризации. По завершении полимеризации полимерные частицы получают путем добавления кислот или солей для удаления стабильности эмульсии, а затем промывают и сушат для получения конечной смолы ABS.

Реакцию проводят путем введения бутадиенового мономера, эмульгатора, инициатора и агента переноса цепи в реактор периодического действия, а затем повышения температуры при перемешивании реакционной смеси. Соотношение бутадиена и воды обычно составляет около 1: 1. Эмульгатор добавляют в соотношении примерно от 1 до 5 частей по отношению к 100 частям бутадиенового мономера, и его используют в форме соли канифоли или жирного мыла. После реакции прививания используют эмульгатор, который может иметь агломерирующее свойство для кислоты или соли. В качестве инициатора реакции могут быть использованы водорастворимые инициаторы, такие как KPS или маслорастворимые инициаторы, использующие окислительно-восстановительную систему. Использование маслорастворимого инициатора может обеспечить высокую скорость реакции при относительно низкой температуре по сравнению с использованием водорастворимого инициатора. Размер частиц может регулироваться соотношением между используемым мономером и водой, температурой реакции и т. д.

Агент переноса цепи используется для контроля плотности сшивания полибутадиенового каучука, который значительно влияет на свойства конечного полимера АБС. Как правило, плотность сшивания регулируется так, чтобы она составляла, по меньшей мере, 60%. После завершения реакции непрореагировавший бутадиеновый мономер извлекают и повторно используют в реакции полимеризации. Хотя при получении полибутадиенового латекса желаемый размер частиц может быть достигнут путем полимеризации, частицы, имеющие желаемый размер, могут быть получены путем полимеризации частиц малого размера с последующей агломерацией латекса. Химическая агломерация использует кислоту или кислый олигомер, а физическая агломерация использует гомогенизатор или замораживание. В большинстве случаев производители компаундов АБС используют химическую агломерацию. Такой метод является более выгодным, чем прямая полимеризация, с точки зрения эффективности производства, и его используют многие компании-производители. Таким способом можно производить различные виды полибутадиенового латекса даже на небольшом оборудовании.

Как правило, АБС-смолы производятся в форме бимодального типа, состоящей из двух видов размеров частиц для улучшения свойств поверхности и ударопрочности. В этом случае либо привитая полимеризация также осуществляется в параллельном присутствии двух видов полибутадиенового латекса с различными размерами частиц, либо соответствующие полибутадиеновые латексы после завершения привитой полимеризации могут быть смешаны в определенном соотношении для приготовления продукта. Размер частиц обычно находится в диапазоне от 0,1 до 0,4 мкм. Полибутадиеновый латекс, содержащий крупные и мелкие частицы, вводят в реактор привитой полимеризации. Мономеры стирола и акрилонитрила добавляют в определенном количестве в реактор и добавляют регулятор молекулярной массы, инициатор, активатор и эмульгатор, необходимые для реакции. Затем реакция протекает при повышенной температуре. Эмульгатор, который можно использовать в этой реакции, идентичен эмульгатору, используемому для получения полибутадиенового латекса, и растворимое в масле вещество с окислительно-восстановительными свойствами, используется в качестве инициатора в этой реакции. Соотношение между полибутадиеновым латексом и стирольным и акрилонитрильным мономерами контролируется в соответствии с целью использования и обычно находится в соотношении 1: 1 по массе.

Соотношение между стирольным и акрилонитрильным мономерами контролируется в соответствии с целью использования и обычно составляет 7: 3 по массе. Используемые количества регулятора молекулярной массы, инициатора и активатора определяют молекулярную массу конечной смолы ABS. Таким образом, когда они используются в небольшом количестве, может возникнуть явление снижения степени конверсии полимеризации. Количество стирол / акрилонитрильного сополимера, прививаемого на полибутадиеновый латекс, увеличивается с увеличением размера частиц полибутадиенового латекса, но уменьшается с увеличением плотности сшивания. В соответствии с таким изменением скорости прививки свойства конечных смол ABS также изменяются. Виды инициаторов также сильно влияют на скорость прививания. Водорастворимый инициатор, такой как KPS, позволяет прививать сополимер стирола / акрилонитрила снаружи, а не изнутри полибутадиенового латекса, тогда как маслорастворимый инициатор позволяет прививать сополимер стирола / акрилонитрила внутри. Время реакции обычно составляет от 4 до 6 часов, и после завершения реакции полученный продукт транспортируют на стадии коагуляции и сушки.