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1、学科代码： 学 号： 052301010061毕 业 论 文 题 目：高强玻纤增强ABS复合材料制备及性能研究学 院：材料与建筑工程学院专 业：年 级:姓 名： 指导教师： 完成时间：目 录摘要1ABSTRACT1第一章 前言21.1 ABS树脂概况21.1.1 ABS树脂研究及生产现状21.1.2 ABS树脂生产技术31.1.3 ABS树脂的单体制备51.1.4 ABS树脂的加工应用51.2玻璃纤维增强热塑性塑料概况61.2.1 玻璃纤维的现状71.2.2 玻璃纤维材料的性能和特点71.2.3 玻璃纤维增强热塑性塑料的应用13-1591.3 高性能化ABS树脂101.3.1 高抗冲ABS树脂
2、101.3.2 耐热ABS树脂111.3.3 阻燃ABS树脂111.3.4 透明ABS树脂121.3.5 消光ABS树脂121.4 ABS的共混改性121.4.1 ABS与PC(聚碳酸酯)的共混131.4.2 ABS与PVC(聚氯乙烯)的共混141.4.3 ABS/PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)的共混161.4.4 ABS与TPU(热塑性聚氨醋)的共混171.4.5 ABS与亲水性聚合物的共混171.4.6 ABS与其他聚合物的共混171.5 玻纤增强ABS181.6 改性机理研究201.6.1 纤维增强理论201.6.2 树脂基复合材料界面结合理论211.6.3 表面技术211.7 本文研究
3、的主要内容和技术路线221.7.1 论文研究的目的和主要内容221.7.2 本课题所采取的技术路线23第二章 实验部分242.1 实验原料242.2 实验仪器242.3制备工艺242.4 性能测试252.4.1 冲击强度测试252.4.2 拉伸强度测试252.4.3 弯曲强度测试252.5 SEM表征25第三章 实验结果与讨论263.1引言263.2 不同的相容剂种类对GF/ABS复合材料性能和结构的影响263.3 玻璃纤维含量对复合材料性能的影响29第四章 结论31致谢32参考文献33I高强玻纤增强ABS复合材料制备及性能研究 摘要本文以ABS树脂及其中间体为主要原料，利用长玻璃纤维进行增强
4、改性，并利用现代仪器分析技术和测试手段，对GF/ABS复合材料结构与性能进行了细致研究，研制出性能优异的复合材料，同时为复合材料加工提供理论依据。结果表明：加入SMA或环氧树脂，玻纤增强ABS复合材料的力学性能明显提高；SMA与环氧树脂复配有明显的协同效果，同时加入SMA和环氧树脂后的复合材料的性能更加优越，界面粘接性能得到很大的改善，在玻纤加入量为30%时，其拉伸强度、弯曲强度、冲击强度较未添加界面相容剂时分别提高了44%、29%、100%。随着玻纤质量分数增加，复合材料的拉伸强度、弯曲强度、冲击强度均逐渐增加。关键字: ABS树脂；玻璃纤维；复合材料；偶联剂；SMA；环氧树脂Abstrac
5、tThis article research the structure and performance of GF/ABS reinforced composite in detail through reinforcing and modifying the performance of the glass-fiber by modern analyzing technology and testing method with ABS resin and its intermediate as main material, get the composites with very exce
6、llent properties, and offer theoretic bases.The results showed that adding SMA or epoxy resin, the compatibility of glass fiber and ABS can be improved; while adding the SMA and epoxy resin, both the mechanical properties and interfacial adhesion of ABS composites can be improved greatly. In additio
7、n, the mechanical properties increased gradually when more glass fiber were added and 44% tensile strength, 29% flexural strength, and 100% impact strength of the composites can be improved in contrast with the composites without adding compatibilizer when 30% glass fiber were added. Key words: ABS
8、resin ; glass fiber ; composites ; coupling agent ; SMA ; epoxy resin第一章 前言1.1 ABS树脂概况1.1.1 ABS树脂研究及生产现状 （一）ABS树脂研究1ABS树脂是为丙烯腈(A)、丁二烯(B)、苯乙烯(S)的三元共聚物，简称ABS。在ABS树脂出现以前，早就有丁苯橡胶和丁腈橡胶改善聚苯乙烯脆性的研究工作。第二次世界大战后，随着橡胶合成工业的发展，首先在1947年由美国橡胶公司制得ABS树脂，并投入了工业生产。这种最早的ABS是由AS树脂和BA橡胶用机械混炼法制成的，主要用于压延片和挤出管材，由于混炼法制得的ABS树
9、脂质量差，长期使用易变质或分层，因而，又开发了接枝型ABS。1948年，该公司公布了第一项ABS树脂专利(美国专利2439202)。该专利产品是用丁腈橡胶和丙烯腈-苯乙烯共聚物(SAN)共混制得的。这就是最早出现的共混型ABS树脂，其商品名为“Kralstic”，主要用作板材和管材。该方法工艺简单，但产品耐老化性能较差，加工困难。1954年，美国Berg-Warner公司的Marbon分公司将丙烯腈和苯乙烯在聚丁二烯胶乳中进行接枝聚合，制得了接枝型ABS，并首先实现了工业化生产，商品名为“Cycotac”。其热流动性和低温抗冲击性均较共混型ABS树脂优越得多，而且可用于注塑成型。乳液接枝聚合法
10、ABS生产技术的开发，为ABS树脂工业的迅速发展奠定了基础。之后，前西德、法国、英国和日本纷纷引进ABS生产技术，相继建厂。并在引进技术的基础上各自开发ABS生产技术，进而实现工业化生产。20世纪70年代是ABS树脂生产技术的大发展时期，先后开发成功了多种生产工艺。1977年，日本东丽公司开发成功乳液-本体法ABS生产技术。1980年和1984年，美国Dow化学公司和日本三井东压公司分别开发成功本体法ABS生产技术。ABS塑料的最大用途是作为汽油、原油、和水的输送管道及板材。从1947-1960年期间，由于它的价格较贵而发展缓慢，从1960年以后，随着制造工艺的改进，加工技术的进步，特别是新颖
11、丙烯腈制造工艺的发明，和B、S单体随着石油化工的发展进一步降价等原因，使ABS塑料迅速地发展起来。到20世纪末，世界ABS产量跃居合成树脂的第五位。世界上最大的10家ABS树脂生产公司依次是中国台湾奇美实业公司、美国GE公司、美国Bayer公司、西欧Bayer公司、韩国LG化学公司、日本Techno聚合物公司、西欧BASF公司、中国台湾地区化纤公司、韩国BASF公司和西欧GE公司，其合计生产能力为358.3万吨，占世界ABS树脂总生产能力的57.79%，其中中国台湾奇美实业公司ABS树脂总生产能力占世界总生产能力的16.12%，美国GE公司占8.38%。（二）ABS树脂生产现状2-5我国ABS
12、树脂生产始于70年代初期，兰州化学工业公司采用自行研制开发的技术建设了一套2000吨/年的工业试生产装置，产品主要供应军工企业。80年代初期，兰州化学工业公司及上海高桥石化相继引进国外工艺技术及设备分别建了1万吨/年生产装置，并扩建到2万吨/年，90年代末，兰化ABS装置扩建到5万吨/年。90年代中后期，国内ABS行业突飞猛进发展。目前，我国有9家ABS树脂生产企业，总产能约占世界ABS树脂总产能的17.1%。其中浙江宁波LG甬兴化工有限公司的30.0万t/a装置是目前我国最大的ABS树脂生产装置。截至2006年，我国ABS生产能力由2000年的46.5万吨增长到160万吨。我国ABS树脂的生
13、产起步较晚，目前产量和品种也比较少、工艺装备比较落后，还不具备同国外同行业竞争的能力，同时ABS树脂的，市场竞争除了来自ABS树脂生产研究竞争外，PS和PP树脂也是ABS树脂强有力的竟争对手。为了进一步提高我国ABS树脂的竟争能力，我们在引进先进的ABS树脂生产技术的同时还应积极开展对ABS树脂的研究，通过对现有的国产ABS树脂进行某些改性来提高国产ABS树脂的质量，降低成本、满足市场需求；另外，我们还应开发ABS树脂的后加工产品诸如汽车内饰件和保险杠、车门材料、防静电且阻燃家用电器壳体、玩具、文具、医疗器械、安全盔、ABS热水管材等专用料，以进一步拓宽ABS树脂的应用领域。我国的ABS树脂生
14、产最早是在兰化合成橡胶厂和上海高桥化工厂于1984年先后建成投产，生产规模为年生产能力20kt。1997年后，又有吉化公司、大庆石化、广州乙烯公司、镇江石化、宁波甬兴、盘锦双星等先后建成生产能力为50kt以上的生产厂。到20世纪末，我国ABS总生产能力已超过550kt/a，在国内合成树脂生产中排行第五位。由于ABS是由三种单体共聚合而成，故它能表现三种组成的协同性能：丙烯腈使聚合物耐油、耐热、耐化学腐蚀性，具有一定的表面硬度；丁二烯使聚合物具有卓越的柔性、韧性；苯乙烯赋予聚合物以良好的刚性和加工熔融流动性。ABS塑料则具有耐热、表面硬度高、尺寸稳定，坚韧、刚性，耐化学及电性能良好，易于成型加工
15、和机械加工等特点。1.1.2 ABS树脂生产技术在前面部分简单介绍了美国橡胶公司利用丁腈橡胶和丙烯腈-苯乙烯共聚物(SAN)共混制得ABS和将丙烯腈、美国Berg-Warner公司的Marbon分公司苯乙烯在聚丁二烯胶乳中进行接枝聚合制得了接枝型ABS、日本东丽公司的乳液-本体法ABS生产技术，还有美国Dow化学公司和日本三井东压公司分别开发成功本体法ABS生产技术。目前，世界上ABS树脂的生产方法很多，可分为掺合法、联用法、接枝法和接枝-掺合法4大类，10多种生产工艺。掺合法工艺又分为胶乳掺合法和固体掺合法两种。掺合法生产工艺简单、成本低廉，但产品性能低下、加工困难。联用法是将乳液接枝法制得的小橡胶粒径ABS与本体悬浮法制得的大橡胶粒径ABS两者相混，通过产生协同效应而使产品的物理、机械性能和加工性能显著提
