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ASA塑料加工工艺参考

日期:2017-01-12
   ASA树脂也称AAS树脂,是由丙烯腈(A)、苯乙烯(S)和丙烯酸酯(A)组成的三元接枝共聚物,与ABS相比,由于引入不含双键的丙烯酸酯橡胶取代了丁二烯橡胶,因而耐候性有了本质的改善,比ABS高出10倍左右,其他力学性能、加工性能、电绝缘性,耐化学品性与ABS相似。此外,ASA着色性良好,由于树脂本身耐候性优异,可以染成各种鲜艳颜色而不易褪色。用ASA树脂加工的制品,不用喷漆涂装、电镀等表面防护,可直接在户外使用,在日光下暴晒9~15个月,冲击强度和伸长率几乎没有下降,颜色也几乎没有变化。
物化性能
三元共聚物ASA可以用拥有专利权的专利反应工艺,或接枝工艺来生产。在反应法中,ASA是通过在苯乙烯和丙烯睛(SAN)的聚合反应过程中接技一种丙烯酸酯弹性体而制得,弹性体细粉末均匀地分散入并接校在SAN分子链上。
ASA杰出的耐候性来自于丙烯酸酯弹性体。对许多塑料而言,在日光辐射特别是在光谱的紫外线一端辐射与大气中氧气共同作用下,会发生脆化和变黄。ASA部件发生这种变化所需的时间比其它塑料长得多。
ASA部件即使在低温下也具有很高的光滑度,很好的化学稳定性和耐热性能,以及很高的冲击强度。ASA在1.82MPa的压力下,标准热变形温度为180—220°F;抗张强度为27.6~48.3MPa;断裂伸长率为 25—40%;弯曲模量1516~1723MPa;带切口的悬臂梁式冲击强度为9.0一11.0英尺•磅/英寸。
ASA能耐下列物质的作用:饱和烃、低芳烃汽油和润滑油、植物油与动物油、水、盐的水溶液、稀酸和稀碱。然而,它容易受浓无机酸、芳烃、氯代烃、酯。醚、酮和某些醇类的侵蚀。ASA比ABS有更好的抗环境应力断裂性能。ASA材料的阻燃级别是UL94—HB。

   1、橡胶相玻璃化温度(Tg)对ASA冲击强度的影响 根据共聚合的橡胶相种类的不同,ASA的同系物有ABS、AES(乙烯-丙烯共聚橡胶作为橡胶主链)。研究表明,低Tg的橡胶相对SAN具有更好的冲击效果,几种橡胶相的Tg如下: 因此,在相同的橡胶含量下,常温冲击强度的顺序为ABS>AES>ASA,在耐低温冲击方面,也是ABS最优,AES其次,ASA较差。

   2、橡胶接枝率对ASA性能的影响 ASA树脂的增韧机理主要是通过诱发银纹而吸收冲击能量,影响银纹产生的关键因素在SAN与橡胶相的界面结合力,界面结合力弱,产生的银纹就少,只能得到低的冲击强度。这就是为什么用丁腈橡胶与SAN掺混而制得ABS与用接枝了SAN的丁苯橡胶与SAN掺混而制得ABS相比,接枝了SAN而掺混的ABS冲击强度远远高于直接掺混而制得ABS的原因。因为接枝后,SAN树脂与橡胶界面粘结力增大,但接枝率超过一定程度,冲击强度不再提高,反而有下降趋势,这是因为随着橡胶主干接枝率的提高,橡胶弹性可能下降,而降低了橡胶由熵变而产生的效应。另外,接枝率上升,树脂流动性下降,因此,考虑到ASA树脂力学性能与加工性能的均衡性,应控制合适的接枝率。 SAN的种类、分子量对ASA性能的影响 提高掺混的SAN的分子量,ASA树脂的冲击强度提高,流动性下降;选用丙烯腈含量高的SAN掺混,树脂的拉伸强度、冲击强度、熔体强度得以提高,流动性下降,耐化学品性提高。因此,改变与接枝的ASA粉掺混的SAN的种类、牌号,可以生产具有不同物性的产品,使牌号多样化。

   3、橡胶含量对ASA性能的影响 一般说来,掺混的SAN品种固定时,提高橡胶含量,拉伸强度、弯曲强度、热变形温度、MI下降,而冲击强度、拉伸断裂伸长率提高。因此,通过调节橡胶含量,可以制备通用型和高冲型ASA树脂。

   4、ASA树脂的耐老化性能 能使ASA中SAN树脂相老化的光波波长是250~290nm,该波段在日光中含量较少,通过添加合适的紫外线吸收剂、光稳定剂和炭黑等紫外线屏敝剂,可以对SAN起到很好的防护作用。对于橡胶相,太阳光中波长小于700nm的光波都是有足够的能量对丁二烯起光氧化作用,但只有小于300nm的光波对丙烯酸酯起光氧化作用。紫外线吸收剂对光波的吸收具有选择性,一般可有效吸收270~400nm的光波。所以对于ABS,只有加入炭黑、钛白粉等屏敝剂才能对树脂起到明显的防护作用,紫外线吸收剂起到的防护作用有限。对于ASA,加入适量的光稳定剂和紫外线吸收剂、颜料,就可以起到很好的防护作用。 ASA树脂的共混改性 ASA树脂具有优异的耐气候性,良好加工性能,耐化学药品性,均衡的力学性能。但通用ASA树脂也存在热变形温度低,耐寒性差等缺点,限制了ASA在某些领域的应用。因此,有必要将ASA进行共混改性,以拓展其应用领域。 ASA树脂耐热改性 通用ASA树脂的热变形温度与通用ABS相似,约80~85℃,(1.82MPa,6.4mm,未退火)。一般说来,选用高丙烯腈含量、高分子量的SAN掺混,减少丙烯酸酯橡胶,可以提高HDT,但提高的幅度不大。通过引入空间位阻大、刚性高的单体,可以制备耐热ASA树脂,已工业化的方法主要有以下几种: 1)用α-甲基苯乙烯全部或部分替代苯乙烯单体共聚合,可以制备耐热ASA树脂。但用该法制备的ASA树脂的HDT提高的程度有限。由于α-SMAN的Tg为140~150℃,所以最高热变形温度可提高至110~115℃,但流动性下降,颜色发黄,光泽变差,制品发脆。 2)用SMA作为耐热组分与ASA共混,可以制备耐热ASA,但耐热温度提高也有限。 3)引入N-苯基马来酰亚胺(NPMI)单体共聚,既保持了平面五元环结构,又增加了侧链的极性与空间位阻,可以赋予ASA树脂更高的热变形温度与热稳度性,如将NPMI与PS共聚,共聚物的Tg可高达195℃,再将共聚物与ASA掺混,可赋予ASA较高的HDT。根据共聚物不同的掺混比例,可制备不同耐热等级的ASA树脂,甚至可开发HDT高达120℃以上的极超耐热ASA树脂,该方法是目前提高ASA树脂耐热性的最好方法之一。目前,锦湖日丽用NPMI法,已开发系列商品化耐热ASA牌号。 4)将PC与ASA共混,制备ASA/PC合金,也可以制备耐热ASA。 ASA/AES共混合金 由于ASA的橡胶相Tg为-45℃,所以ASA树脂耐低温冲击强度不高,将ASA与AES共混,既保持了树脂耐候性,又提高了树脂的耐寒性,可满足低温使用的场合。 ASA/PC合金 ASA树脂与PC 具有一定的相容性,将ASA与PC共混,可以大大提高ASA的冲击强度,热变形温度,同时,保持了树脂优异的耐候性、光泽度,应用于汽车、商用机器设备、消费电子产品。添加相容剂,改善ASA树脂与PC树脂界面的结合,有利于提高合金性能,ASA/PC合金的性能特点主要表现在以下几个方面: 1)力学性能:ASA/PC合金的弯曲强度、弯曲模量、拉伸强度与PC相当,薄壁冲击强度高于ASA,与PC相当。在厚制品应力开裂、低温冲击、缺口敏感性方面优于PC,在抗冲击强度方面显示出良好的协同效应,特别适合于制作结构制品。高的力学强度还有利于制品的薄壁设计,使制品轻量化。 2)耐温性能:ASA/PC合金的热变形温度介于ASA和PC之间,呈现一定的线性关系。 3)流变性能和加工性能:ASA/PC合金的熔体指数比PC高,可成型大型薄壁制件,升高温度和压力都可以提高ASA/PC的MI,升温比提高压力更有效。 4)耐候性:ASA/PC的耐候性优于ABS/PC,不经涂装可直接应用于室外制品,既使用于室内制品,良好的耐候性意味着长期使用,也能保持着色制品鲜艳如初的色彩。选用合适的阻燃剂,可生产阻燃耐候的ASA/PC树脂。 ASA/PBT合金 ASA与PBT不相容,必须添加合适的相容剂,才能制备具有良好性能的ASA/PBT合金,一般选用与PBT具有一定相容性的ASA同系物作为相容剂,如PMMA、MBS、SMA等。ASA与PBT共混,可以大大改善ASA的加工流动性,进一步提高ASA树脂耐化学品性,耐刮伤性,同时改善了PBT的尺寸稳定性,耐候性优秀,冲击强度高,特别适用生产大型薄壁制品,如汽车保险杠、防擦条、商用机器壳体、手提电脑外壳等。
 
注塑工艺
ASA 注塑成型参考工艺        
项目
单位
ASA801
ASA7045
干燥温度
75~85
85~95
干燥时间
h
3~4
3~4
注塑温度
喷嘴
200~220
220~240
一段
200~230
220~250
二段
200~230
220~250
三段
180~210
200~230
模具温度
40~80
60~90
注塑压力
一级压力
MPa
80~120
80~120
二级压力
MPa
60~90
60~90
三级压力
MPa
40~60
40~60
背压
MPa
1~4
1~5
 
二次加工
ASA树脂可以用大多数传统方法进行加工。这些方法包括型材及片材挤塑和共挤塑、注塑、结构泡沫模塑和挤压吹塑。挤塑片材可以热成型。
 
吹塑应在有槽的、有冷却和热绝缘的加料段的挤压机中进行。螺杆应有略深的螺纹,以减少摩擦热。使用带有蓄料器的挤压机效果最好。
 
要把ASA树脂切片进行预干燥。要在加工之前,用一个空气循环炉在185°F下把切片预干燥4—6小时。ASA部件可以用热旋转焊接技术;在某些场合,超声焊接也是可能的。ASA部件还可以用2一丁酮、二氯乙烯或环己烷进行溶剂焊接。不用进行表面预处理,部件就很容易接受并保持印刷和涂漆。也可能用传统方法进行真空镀金属。
 
应用范围
ASA杰出的耐候性使它在下述领域内十分有用:建筑领域、用作水槽、排水管及管件、标志牌、邮筒、轻便家用护墙板、花盆、百叶窗框装饰。
 
休闲娱乐:户外家具、挡风板、游泳池泵及过滤器外壳、温泉、水池用台阶及小船。
 
汽车和运输:外侧视镜壳体、托架。保险杆封皮、装饰。
常见问题
溢料飞边、气泡、缩痕、熔接痕、烧焦及黑纹、银丝及斑纹、表面划痕、表面雾状及花纹、烧焦变色及杂质、烧黑、光泽不良、龟裂泛白、颜色不均、脆弱、分层剥离、翘曲变形、脱模不良、模具严重腐蚀。

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