PC/ABS合金技术工程师必备技术基础知识

聚碳酸酯 (PC) 是一种综合性能优良的热塑性工程塑料，具有耐高温、阻燃性和电绝缘性好、尺寸稳定、无毒无味等特性，广泛应用于汽车、医疗器械、电子电器、光学透镜、光盘制造等行业。但是 PC 也存在熔体黏度高、流动性差、对缺口敏感、易应力开裂、耐有机化学品性能差、价格偏高等缺点，这限制了它在诸多领域中的应用。工业上常将 PC与其他树脂或增强材料进行共混，以达到改善其成型加工性能、减少制品残余内应力、降低材料成本的目的。

丙烯腈 – 丁二烯 – 苯乙烯塑料 (ABS) 综合了三种单体的性能，其低温抗冲击性能、耐化学药品性及成型加工性能良好，价格相对便宜，被广泛应用于汽车、电器、仪器仪表等领域，但其存在阻燃性能、耐高温性及耐候性较差等缺点。

因此，通过共混来优化其性能以扩大应用领域的研究也越来越多。通过将 PC 和 ABS 熔融共混制备的 PC／ABS 合金，综合了两种聚合物的优良性能，改善了 PC 和 ABS 在某些性能上的不足。

与纯 PC 相比，PC／ABS 合金流动性提高，加工性能更佳，制品应力敏感度下降；与纯 ABS 相比，PC／ABS的力学性能、耐热性、阻燃性能都有显著提高，因此被广泛应用于生产汽车内饰件、通信设备、电子电器、照明设备等。


为了满足不断发展的市场需求，高性能 PC／ABS 合金的研发显得尤其重要，有必要对近年来 PC／ABS 合金研发和生产中出现的新配方、新技术、新工艺等进行研究和讨论。

与纯 PC 相比，PC／ABS 合金流动性提高，加工性能更佳，制品应力敏感度下降；与纯 ABS 相比，PC／ABS的力学性能、耐热性、阻燃性能都有显著提高，因此被广泛应用于生产汽车内饰件、通信设备、电子电器、照明设备等。


为了满足不断发展的市场需求，高性能 PC／ABS 合金的研发显得尤其重要，有必要对近年来 PC／ABS 合金研发和生产中出现的新配方、新技术、新工艺等进行研究和讨论。

PC/ABS合金共混理论依据

为了保证优良的共混效果，不同类型高分子材料共混时要考虑五个原则：极性匹配、表面张力和扩散能力相近、等黏度、溶解度参数相近。此外，还要考虑两相材料的工艺相容性，即在一定温度、压力下，两相或溶混、或分离、或发生相转变的内在可能性。


为了改善聚合物之间的相容性，提高合金材料的力学性能，最有效的方法是在共混体系中加入相容剂。相容剂可以降低聚合物之间的表面张力和分散相粒径，增加界面层的厚度，提高共混相结构的稳定性，从而提高合金的力学性能。


目前用于改善 PC／ABS 合金相容性的相容剂主要包括马来酸酐接枝类、甲基丙烯酸甲酯接枝类及胺基苯乙烯 – 丙烯腈 (SAN) 反应型相容剂等。

PC/ABS合金的发展历史如下：

1、1963年美国Borg-Warner公司研制成功第一代PC/ABS合金。

2、此后美国、欧洲、日本各大公司也相继研究出了不同品牌的PC/ABS合金，并推向市场。

3、目前国际上已经能提供多种性能特征的数十种PC/ABS合金，以满足汽车、电子电气、办公用品等领域的需求。

PC/ABS，聚碳酸酯和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物和混合物，是由聚碳酸酯（Polycarbonate）和聚丙烯腈（ABS）合金而成的热可塑性塑胶，结合了两种材料的优异特性，ABS材料的成型性和PC的机械性、冲击强度和耐温、抗紫外线（UV）等性质。

干燥处理：加工前的干燥处理是必须的

湿度：应小于0.04%

建议干燥条件：90~110C，2~4小时

熔化温度：230~300C

模具温度：50~100C

注射压力：取决于塑件

注射速度：尽可能地高

PC/ABS合金制备的方法从工艺来分，主要分为一步法和两步法这两种：

（1）一步法：

混料→挤出→造粒→ABS/PC合金。

（2）两步法：

混料（部分ABS）→挤出→造粒→增容(ABS)→挤出→造粒→ABS/PC合金。

干燥处理：加工前的干燥处理是必须的

湿度：应小于0.04%

建议干燥条件：90~110C，2~4小时

熔化温度：230~300C

模具温度：50~100C

注射压力：取决于塑件

注射速度：尽可能地高

PC/ABS合金制备的方法从工艺来分，主要分为一步法和两步法这两种：

（1）一步法：

混料→挤出→造粒→ABS/PC合金。

（2）两步法：

混料（部分ABS）→挤出→造粒→增容(ABS)→挤出→造粒→ABS/PC合金。

ABS树脂的生产方法很多，目前世界上工业装置上应用较多的是乳液接枝掺合法和连续本体法。

乳液接枝掺合法是在ABS树脂的传统方法--乳液接枝法的基础上发展起来的，根据SAN共聚工艺不同又可分为乳液接枝乳液SAN掺合、乳液接枝悬浮SAN掺合、乳液接枝本体SAN掺合三种，其中后两者在目前工业装置上应用较多。

这三种乳液接枝掺合工艺都包括下面几个中间步骤：丁二烯乳胶的制备、接枝聚合物的合成，SAN共聚物的合成，掺混和后处理。

丁二烯胶乳的合成是ABS生产过程中的一个主要单元，一般采用乳液聚合工艺生产。此生产技术目前比较成熟，控制胶乳中总的固含量（一般总的固含量越高生产成本越低），控制橡胶粒子的大小，在0.05-0.6μm,最好在0.1-0.4μm范围内,粒径呈双峰分布,这样可使ABS树脂产品具有优异的表面性能和韧性。

聚丁二烯与苯乙烯、丙烯腈接枝是ABS生产工艺中的核心单元。粒径呈双峰分布的聚丁二烯胶乳连续送入乳液接枝反应器与苯乙烯和丙烯腈单体混合物进行接枝共聚反应。单体与聚丁二烯之比提高则接枝聚合物和SAN共聚物的分子量及接枝度增加，内部接枝率一般随橡胶粒径的增加和橡胶交联密度的降低而增加。在粒径和橡胶交联密度恒定时接枝度和接枝密度是决定ABS产品性能的因素。

苯乙烯与丙烯腈共聚物合成方法有三种：乳液法、悬浮法和本体法。本体法采用热引发、连续聚合，产品纯净、质量较高，污染少，在SAN合成中正取代悬浮法，尤其在大型ABS生产装置上。悬浮法采用引发剂，间歇聚合、产品不如本体法纯净，产生的废水对环境有污染，但工艺简单，流程短，投资少，聚合热易撒出，对中小型装置而言悬浮法较为经济。乳液法流程长，技术落后，发达国家已基本淘汰。

最后将得到的ABS接枝聚合物与SAN共聚物以不同比例进行掺混，可以得到多种ABS树脂产品，掺混方法使产品具有很大的灵活性。

第二种方法：在“湿工艺”中先将接枝胶液脱去大量水，得到的胶粒或胶块和SAN粒子一起送入特殊的挤出机进行干燥、混合和造料。在“干工艺”中，先用离心机将接枝胶液中大量水分脱去，然后用氮氧干燥，干燥的接枝胶粒和SAN粒子混合，挤出、干燥。

PC/ABS合金综合性能均衡，在很多领域都得到了应用。

• 汽车内外饰：仪表板，饰柱，仪表前盖，格栅，内外饰件；

  
  

• 商务设备机壳和内置部件：笔记本/台式电脑，复印机，打印机，绘图仪，显示器；

  
  

• 电信：移动电话外壳，附件以及智能卡（SIM卡）；

  
  

• 电器产品：电子产品外壳，电表罩和壳体，家用开关，插头和插座，电缆电线管道；

  
  

• 家用电器：如洗衣机，吹风机，微波炉内外部件。

改革开放30多年来，中国PC/ABS塑料原料市场从无到有，从小到大、从总量快速扩张到结构明显升级，逐步形成了有中国特色的多样化、多层次的消费市场。PC/ABS塑料原料市场规模比改革初期扩大了几倍乃至几十倍，其发展成就令世人瞩目。

PC/ABS合金新品种主要用于手机外壳、计算机和商业机器壳体、电器设备、草坪园艺机器、汽车零件仪表板、内部装修以及车轮盖。

首先，国内生产企业应充分利用国内生产能力增加和在塑料改性及塑料合金方面积累的经验，加快PC合金等复合材料开发、生产及应用，其中最为重要的是PC/ABS合金，PC与ABS共混物可以综合PC和ABS的优良性能，一方面可以提高ABS的耐热性、抗冲击和拉伸强度，另一方面可以降低PC成本和熔体粘度，改善加工性能，减少制品内应力和冲击强度对制品厚度的敏感性。

世界各大公司纷纷开发推出PC/ABS合金新品种，如阻燃、玻纤增强、电镀、耐紫外线等品种，主要用于汽车工业、计算机、复印机和电子电气部件等。

PC/ABS是世界上销售量最大的商业化聚合物合金，国外PC/ABS合金生产商主要包括日本帝人化成公司、美国的GE公司、德国Bayer公司、美国DOW化学公司、日本三菱等。

目前PC/ABS合金技术以其特殊的性能填补单品种塑料性能上的空白，PC/ABS合金化研究已经成为高分子合金研究热点。

（1）PC/ABS合金将向高性能和功能化发展，其应用领域将不断拓宽。

PC/ABS合金经过几十年的探索与发展已取得了很大的进展。随着高分子材料应用领域的日益扩大和工业生产对所用材料性能要求的提高，单一品种的聚合物已无法满足现实需要。国际上已经能提供多种性能特征的数10种PC/ABS合金，以满足汽车、电子电气、办公用品等领域的需求。今后PC/ABS合金将进一步向高性能和功能化方向发展，其应用领域将不断拓宽。

（2）目前，PC/ABS合金材料的阻燃已趋向于无卤化。

无卤阻燃剂已成为世界各国研究的热点，是阻燃剂开发应用的主要趋势。同时阻燃剂的开发向多功能化方向发展，目标是提高阻燃效率，减少用量，降低对健康和环境的危害。

（3）适应市场需求，开发高端PC/ABS合金产品，提高产品技术附加值。

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