ABS接枝胶乳凝聚工艺的试验研究

ABS接枝胶乳凝聚工艺的试验研究

刘宁

大庆石化公司化工三厂ABS车间黑龙江大庆163714

摘要：ABS树脂是重要的通用合成树脂，具有抗冲击强度高、耐热和耐低温性能较好等特点，而且加工容易，广泛运用于电子电器、汽车零部件、文教用品、生活用品和工业零件等领域。乳液接枝—本体SAN掺混法是工艺最成熟、产品范围最宽、实用性最强的ABS树脂生产技术，也是目前世界上ABS生产装置应用最为广泛的工艺技术。乳液接枝共聚得到的ABS接枝胶乳凝聚后的粒径大小、均匀度、堆密度，不仅影响后续脱水、干燥过程的效果和损失量以及ABS粉料输送的通畅性，粉尘爆炸危险程度等，也影响其与SAN掺混的难易程度和效果。因此本文ABS接枝凝聚工艺进行了试验的研究。

关键词：ABS接枝胶乳；凝聚；工艺

前言：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(ABS)是五大通用塑料之一，其生产工艺主要有乳液接枝-本体苯乙烯-丙烯腈共聚物(SAN)掺混法、本体法以及悬浮法等，但最为成熟的是乳液接枝-本体SAN掺混法，而ABS接枝粉料是乳液接枝-本体SAN掺混的重要组成部分。

1、凝聚机理分析

ABS接枝胶乳是一种稳定的乳液体系。一方面，在接枝过程中使用的乳化剂是阴离子表面活性剂，接枝反应结束后，其粒子表面会覆盖一层乳化剂分子，粒子之间存在斥力；另一方面，接枝胶乳粒径一般在200～1000nm，微粒子体系存在布朗运动，同时受到重力的作用，使胶乳粒子达到一种动态平衡，整个胶乳体系保持稳定。带有电荷的粒子及形成的双电子层反离子会和周围的介质发生强烈作用形成水化层，这就阻碍反离子的结合及粒子的聚集。一般情况下，离子带电量越多、越大，则扩散层越厚，分散体系越稳定。加入凝聚剂，即胶乳体系引入了反离子电解质，因电荷发生中和作用，使扩散层受到压缩，电势下降，粒子间斥力减小，胶乳的稳定性变差，容易发生碰撞形成较大的粒子团从而出现凝聚。

2、试验过程

目前常用的ABS接枝粉凝聚工艺有两种：一是正凝聚法，即将接枝胶乳直接加入到凝聚剂溶液中；二是反凝聚法，即将一定浓度的凝聚剂加入到接枝胶乳中。实验发现，反凝聚法凝聚的粒子大、分布均匀，且凝聚后的粒子硬度适中，有利于离心脱水和干燥过程。

2.1正凝聚法

试验中将凝聚剂硫酸镁溶液加入到三口瓶中，开启搅拌加热到设定温度，在恒速搅拌下向三口瓶中一次性加入ABS接枝胶乳，在指定温度下凝聚10分钟，在93℃熟化15分钟，最后向三口瓶中加入一定量去离子水，冷却浆料5分钟。

2.2反凝聚法

试验中将胶乳加入到三口瓶中，开启搅拌，加热到设定温度，在恒速搅拌下向三口瓶中一次性加入凝聚剂硫酸镁溶液，在指定温度下凝聚10分钟，在93℃熟化15分钟，最后向三口瓶中加入一定量去离子水，冷却浆料5分钟。

3、结果与讨论

3.1凝聚方式对ABS接枝胶乳凝聚效果的影响

通过试验，在水胶比为1:1，凝聚剂用量为3.0g，凝聚温度为86℃，搅拌转速100rpm下，采用不同的凝聚方式对ABS接枝胶乳进行凝聚。对得到的ABS接枝胶粉进行筛分分析，可以看出采用正凝聚的方法得到的ABS接枝粉粒径主要分布在小粒径范围，成粉过细，而采用反凝聚的方法得到的ABS接枝粉粒径分布比较理想，粒径大，细粉少。所以，本文采用反凝聚法研究凝聚工艺参数对ABS接枝胶乳凝聚效果的影响。

3.2聚剂用量对ABS接枝胶乳凝聚效果的影响

凝聚剂用量是指100g胶乳加入的凝聚剂质量，即百克胶乳凝聚剂用量。凝聚剂用量直接关系到凝聚颗粒的大小和后续的工艺。通过试验，在水胶比为1:1，凝聚温度为86℃，搅拌转速300rpm下，采用不同的凝聚剂用量对ABS接枝胶乳进行凝聚。对得到的ABS接枝胶粉进行筛分分析，可以看出凝聚剂的用量对ABS接枝粉的的粒径有很大影响，用量过少则得到的胶粉粒径过细，用量过多则得到的胶粉粒径过粗，大粒径胶粉比例增大，不易后续工艺的进行。试验中凝聚剂用量为2.0%、2.4%、2.8%时，凝聚效果较为理想，根据节约成本的原则，选择凝聚剂用量为2.0%较适宜。

3.3搅拌转速对ABS接枝胶乳凝聚效果的影响

通过试验，在水胶比为1:1，凝聚剂用量为2.0g，凝聚温度为86℃下，采用的不同搅拌转速对ABS接枝胶乳进行凝聚。对得到的ABS接枝胶粉进行筛分分析，可以看出搅拌转速对于凝聚效果有至关重要的影响，搅拌转速的提高使的接枝粉的粒径有变小的趋势，搅拌转速过低，则接枝粉的粒径过大；搅拌转转速过高，则接枝粉的粒径过小。为了得到较为理想的凝聚效果，搅拌转速在300rpm左右时较为合适。

3.4凝聚温度对ABS接枝胶乳凝聚效果的影响

通过试验，在水胶比为1:1，凝聚剂用量为2.0g，搅拌转速300rpm下，采用的不同凝聚温度对ABS接枝胶乳进行凝聚。对得到的ABS接枝胶粉进行筛分分析，可以看出凝聚温度对凝聚效果的影响很大，随着凝聚温度提高，接枝粉粒径有增大的趋势，温度过低则粉粒过细，温度过高则会产生大颗粒接枝粉，这都会降低凝聚效果。为了得到较为理想的凝聚效果，凝聚温度为88℃时较为合适。

3.5水胶比对ABS接枝胶乳凝聚效果的影响

水胶比是指凝聚过程中加入的无离子水和ABS接枝胶乳的质量比。通过试验，在凝聚剂用量为2.0g，凝聚温度为88℃，搅拌转速300rpm下，采用不同的水胶比对ABS接枝胶乳进行凝聚。对得到的ABS接枝胶粉进行筛分分析，可以看出水胶比对凝聚效果的影响是不容忽视的，水胶比过低时，会导致粒径过大和过小，降低凝聚效果。水胶比在1.5时可以达到较好的效果。

结语：

1、反凝聚法得到的ABS接枝粉粒径分布比正凝聚法理想。

2、凝聚剂的用量对ABS接枝粉的的粒径有很大影响，用量过少则得到的胶粉粒径过细，用量过多则得到的胶粉粒径过粗，大粒径胶粉比例增大，不易后续工艺的进行。

3、搅拌转速对于凝聚效果有至关重要的影响，搅拌转速的提高使的接枝粉的粒径有变小的趋势，搅拌转速过低，则接枝粉的粒径过大；搅拌转转速过高，则接枝粉的粒径过小。

4、凝聚温度对凝聚效果的影响很大，随着凝聚温度提高，接枝粉粒径有增大的趋势，温度过低则粉粒过细，温度过高则会产生大颗粒接枝粉，这都会降低凝聚效果。

5、水胶比对凝聚效果的影响是不容忽视的，水胶比过低时，会导致粒径过大和过小，降低凝聚效果。

6、ABS接枝胶乳以硫酸镁为凝聚剂时的凝聚工艺为：反凝聚方式，凝聚剂用量为2%，搅拌转速为300rpm，凝聚温度为88℃，熟化温度为93℃，凝聚时间为10min，熟化时间为15min，水胶比为1.5时可以达到较好的凝聚效果

参考文献：

［1］左立娟，孙士昌，张红梅，黄立本.ABS接枝胶乳凝聚后粒子成型[J].合成橡胶工业，2012，35：125-128.

［2］索延辉，张传贤.ABS树脂生产实践及应用[M].北京：中国石化出版社，2015，343.

［3］黄立本，张立基，赵旭涛.ABS树脂及其应用[J].天津化工,2017,31(04):23-25.

［4］刘姜,王亮,张辉.G-ABS胶乳连续凝聚工艺分析[J].合成树脂及塑料,2017,34(05):65-69.