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abs塑料顆粒主要生產(chǎn)工藝有哪些?

文章出處:公司動(dòng)態(tài) 責任編輯:東莞市大君塑膠新材料科技有限公司 發(fā)表時(shí)間:2025-09-05
  

abs塑料顆粒是通用工程塑料的核心品類(lèi),其生產(chǎn)工藝圍繞 “單體聚合→產(chǎn)物處理→造粒成型” 三大核心環(huán)節展開(kāi),不同工藝的核心差異在于聚合反應方式,主流工藝可分為以下 4 類(lèi),各類(lèi)工藝的原理、流程、特點(diǎn)及適用場(chǎng)景存在顯著(zhù)區別:

?abs塑料顆粒

一、乳液接枝 - 本體 SAN 摻混工藝(主流工藝,占比超 70%)
這是目前全球應用較廣泛的工藝,核心邏輯是 “分步聚合 + 物理?yè)交臁?,通過(guò)分別控制橡膠相(丁二烯)和樹(shù)脂相(SAN)的性能,最終實(shí)現 ABS 的綜合力學(xué)特性。
工藝核心流程
丁二烯橡膠乳液制備
在反應釜中,以丁二烯為單體,水為介質(zhì),加入乳化劑(如十二烷基硫酸鈉)、引發(fā)劑(如過(guò)硫酸鉀),在 60-80℃下進(jìn)行乳液聚合,生成粒徑 100-300nm 的聚丁二烯(PB)乳膠粒子,為后續接枝提供 “彈性核心”。
接枝聚合(關(guān)鍵步驟)
將 PB 乳膠粒子、苯乙烯(S)、丙烯腈(A)單體按比例(通常 S:A=7:3)加入接枝反應釜,加入引發(fā)劑(如偶氮二異丁腈)和鏈轉移劑,在 70-90℃下反應 2-4 小時(shí)。此時(shí) S 和 A 會(huì )在 PB 乳膠粒子表面接枝聚合,形成 “PB 彈性核 + SAN 樹(shù)脂殼” 的復合粒子(接枝膠乳),避免后續加工中橡膠相團聚。
SAN 樹(shù)脂制備(本體聚合)
單獨將苯乙烯和丙烯腈按相同比例(S:A=7:3)加入本體聚合釜,在 80-120℃下進(jìn)行預聚合(轉化率達 30%-40%),形成粘稠的 SAN 預聚液;再進(jìn)入雙螺桿反應器繼續聚合至轉化率 80% 以上,得到 SAN 樹(shù)脂熔體(剛性樹(shù)脂相)。
摻混、脫揮與造粒
將接枝膠乳與 SAN 樹(shù)脂熔體按比例(通常接枝膠乳占 30%-50%)送入雙螺桿擠出機,同時(shí)加入抗氧劑、潤滑劑等助劑;擠出機內完成 “膠乳破乳→樹(shù)脂熔融摻混→水分 / 未反應單體脫除”(脫揮真空度≥-0.09MPa),最后通過(guò)模頭擠出、切粒機切為 2-3mm 的圓柱狀顆粒,經(jīng)冷卻、篩選后得到成品。
工藝特點(diǎn)
優(yōu)勢:橡膠相分散均勻(粒徑可控),ABS 沖擊強度高(缺口沖擊≥20kJ/m2),批次穩定性好,可靈活調整 SAN 與接枝膠乳比例以適配不同需求(如高剛性、高韌性)。
劣勢:流程長(cháng)(需兩套聚合系統),設備投資高,能耗略大(脫揮環(huán)節)。
適用場(chǎng)景:汽車(chē)零部件(保險杠、儀表盤(pán))、家電外殼(冰箱、洗衣機)、電子外殼(電腦主機、路由器)等對力學(xué)性能要求均衡的領(lǐng)域。
二、連續本體聚合工藝(高效低成本工藝)
該工藝無(wú)需單獨制備乳膠,直接在連續反應裝置中完成 “單體聚合→造?!?,核心優(yōu)勢是流程短、成本低,適合大規模量產(chǎn)通用級 ABS。
工藝核心流程
預聚合階段
將苯乙烯(S)、丙烯腈(A)、聚丁二烯橡膠(PB,預先溶解為橡膠溶液,濃度 10%-15%)、引發(fā)劑(如過(guò)氧化二苯甲酰)按比例(S:A:PB≈65:20:15)送入預聚合釜,在 85-95℃下反應 1-2 小時(shí),轉化率達 25%-35%,形成粘度 1000-5000cP 的聚合液。
連續聚合階段
聚合液通過(guò)泵連續送入 “塔式反應器” 或 “雙螺桿反應器”,在 100-140℃、微正壓(0.1-0.3MPa)下繼續聚合,通過(guò)分段控溫(前段低溫控反應速率,后段高溫提轉化率)使最終轉化率達 95% 以上,得到 ABS 熔體(不含水分,無(wú)需破乳)。
造粒與后處理
ABS 熔體直接進(jìn)入水下切粒機(或風(fēng)冷切粒機),切為 2-3mm 顆粒,經(jīng)干燥(水分≤0.1%)、篩選后即可包裝;若需提升性能,可在擠出階段加入抗氧劑、紫外線(xiàn)吸收劑等助劑。
工藝特點(diǎn)
優(yōu)勢:流程短(無(wú)乳膠制備、脫揮環(huán)節),設備投資比乳液法低 30%-40%,能耗低(省去乳膠干燥步驟),生產(chǎn)效率高(單條生產(chǎn)線(xiàn)產(chǎn)能可達 10 萬(wàn)噸 / 年以上)。
劣勢:橡膠相分散均勻性略差(易形成 500nm 以上團聚粒子),沖擊強度比乳液法低 10%-15%(缺口沖擊≈15-18kJ/m2),難以生產(chǎn)高韌性牌號。
適用場(chǎng)景:玩具、日用品(如收納箱、衣架)、低端家電外殼(小型電風(fēng)扇、電飯煲底座)等對沖擊性能要求不高的領(lǐng)域。
三、懸浮聚合工藝(小眾低成本工藝)
該工藝以水為分散介質(zhì),通過(guò)懸浮劑使單體形成液滴,在液滴內完成聚合,核心特點(diǎn)是設備簡(jiǎn)單、操作易控,但產(chǎn)品純度和力學(xué)性能較低,目前應用占比不足 5%。
工藝核心流程
懸浮體系制備
在反應釜中加入水、懸浮劑(如聚乙烯醇、碳酸鈣),攪拌形成穩定懸浮液;再加入苯乙烯、丙烯腈、聚丁二烯橡膠(或丁二烯單體)、引發(fā)劑,攪拌使單體分散為直徑 0.1-1mm 的液滴(懸浮顆粒)。
聚合反應
升溫至 80-90℃,在攪拌下反應 4-6 小時(shí),液滴內先完成丁二烯聚合(若用丁二烯單體)或橡膠溶脹接枝,再進(jìn)行 SAN 聚合,最終形成 “ABS 樹(shù)脂顆?!保ù藭r(shí)為 1-3mm 的聚合顆粒,非成品顆粒)。
后處理與造粒
反應結束后,離心分離出聚合顆粒,水洗去除懸浮劑和殘留單體,干燥后送入單螺桿擠出機,加入助劑熔融擠出、切粒,得到成品 ABS 顆粒。
工藝特點(diǎn)
優(yōu)勢:設備簡(jiǎn)單(無(wú)需復雜脫揮系統),投資成本低,操作難度小,適合小規模生產(chǎn)。
劣勢:產(chǎn)品中易殘留懸浮劑(影響透明度和耐候性),橡膠相分散差(沖擊強度低,≈12-15kJ/m2),顆粒粒徑不均勻。
適用場(chǎng)景:低端注塑件(如塑料瓶蓋、簡(jiǎn)易工具外殼)、改性塑料基材(需進(jìn)一步添加玻纖 / 礦物填充改良性能)。
四、乳液聚合工藝(傳統工藝,逐步淘汰)
這是較早工業(yè)化的 ABS 生產(chǎn)工藝,核心是 “全乳液聚合”,但因產(chǎn)品性能差、污染大,目前僅少數老舊工廠(chǎng)使用。
工藝核心流程
三段乳液聚合
先通過(guò)乳液聚合制備聚丁二烯乳膠;再加入苯乙烯、丙烯腈進(jìn)行接枝聚合(形成接枝乳膠);最后單獨聚合 SAN 乳膠(而非本體 SAN)。
乳膠混合與凝聚
將接枝乳膠與 SAN 乳膠按比例混合,加入電解質(zhì)(如氯化鈣)進(jìn)行 “凝聚”(破乳),形成 ABS 樹(shù)脂顆粒。
洗滌、干燥與造粒
凝聚后的顆粒經(jīng)多次水洗(去除電解質(zhì)和乳化劑)、干燥(水分≤0.2%),再熔融擠出造粒。
工藝特點(diǎn)
優(yōu)勢:早期技術(shù)成熟,設備要求低。
劣勢:水洗產(chǎn)生大量廢水(污染嚴重),產(chǎn)品殘留雜質(zhì)多(乳化劑、電解質(zhì)),沖擊強度和耐熱性差,已逐步被乳液接枝 - 本體 SAN 工藝取代。
適用場(chǎng)景:基本無(wú)主流應用,僅用于生產(chǎn)極低端的一次性塑料制品(如塑料垃圾袋、簡(jiǎn)易包裝)。
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