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分析如何提高abs塑料颗粒耐候性?

文章出处:公司动态 责任编辑:东莞市大君塑胶新材料科技有限公司 发表时间:2025-05-24
  

提高abs塑料颗粒的耐候性(即抵抗紫外线、热氧、湿度等环境因素导致的老化、黄变、脆化等问题)可通过配方改性、工艺优化和表面处理等方式实现。

abs塑料颗粒

以下是具体方法及原理:

一、配方改性:添加耐候助剂
通过在 ABS 基材中加入各类助剂,针对性提升抗紫外线、抗氧化、抗水解等能力,是最直接有效的耐候性改良手段。
1. 紫外线吸收剂(UV Absorbers)
作用原理:吸收紫外线能量并转化为无害的热能或低能辐射,阻止紫外线引发聚合物链断裂。
常用类型:
苯并三唑类(如 UV-531、UV-326):吸收 290~400nm 的紫外线,适用于浅色或透明制品。
三嗪类(如 UV-1164):高效吸收紫外线,耐萃取性好,适合户外长期暴露场景。
添加比例:0.3%~1.5%(根据户外使用时长和光照强度调整)。
应用场景:汽车外饰件、户外家具、行李箱等。
2. 受阻胺光稳定剂(HALS, Hindered Amine Light Stabilizers)
作用原理:通过捕获自由基、分解氢过氧化物、传递激发态能量等多重机制抑制光氧化反应,耐候效率是传统紫外线吸收剂的 2~4 倍。
常用类型:
单官能型(如 Tinuvin 770)、多官能型(如 Chimassorb 944)。
添加比例:0.1%~1.0%,常与紫外线吸收剂复配使用(协同效应显著)。
优势:无颜色限制(适用于深色制品),耐抽出性好,不影响制品透明度。
3. 抗氧化剂(Antioxidants)
作用原理:抑制热氧老化过程中自由基的产生和链式反应,与耐候助剂协同提升长期稳定性。
常用类型:
主抗氧剂(受阻酚类,如 Irganox 1010):捕获过氧化自由基,中断氧化链反应。
辅抗氧剂(亚磷酸酯类,如 Irgafos 168):分解氢过氧化物,防止聚合物降解。
添加比例:主抗氧剂 0.1%~0.5%,辅抗氧剂 0.1%~0.3%,复配使用效果更佳。
4. 抗水解剂
作用原理:ABS 中的腈基(-CN)在高温高湿环境下易水解,抗水解剂(如碳化二亚胺类)可与水解产生的羧酸反应,阻止链断裂。
添加比例:0.3%~0.8%,适用于卫浴用品、厨房电器等潮湿场景。
5. 无机填料与颜料
纳米填料:
二氧化钛(TiO₂,金红石型):不仅是白色颜料,更是物理紫外线屏蔽剂(粒径 20~40nm 时屏蔽效果最佳),添加 2%~5% 可显著提升耐候性,但会增加制品重量。
氧化锌(ZnO)、石墨烯:分散均匀时可增强聚合物基体对紫外线的散射和吸收。
有机颜料:
选择耐光等级高的颜料(如酞菁蓝、喹吖啶酮红,耐光等级≥7 级),避免使用易光降解的偶氮类颜料。
二、工艺优化:分子结构与共混改性
通过调整 ABS 的分子结构或与其他高耐候材料共混,从本质上提升耐候性能。
1. 化学改性:引入耐候基团
接枝共聚:在 ABS 分子链中引入耐候性单体(如甲基丙烯酸甲酯 MMA,形成 ABS/MMA 共聚物),可提升表面硬度和耐紫外线性能,典型产品如 “ABS/PMMA 合金”(俗称 “奇美珠光料”)。
氯化改性:对 ABS 进行氯化处理(如氯含量 20%~30%),形成 C-ABS,氯原子可捕获自由基,同时提升耐热性和耐候性,但加工难度增加。
2. 共混改性:与耐候聚合物复合
PC/ABS 合金:
PC(聚碳酸酯)本身耐候性优异,与 ABS 共混(比例通常为 50:50 或 60:40)可显著提升耐热性和抗紫外线性能,用于汽车仪表盘、高端电子外壳。
需添加相容剂(如马来酸酐接枝 POE)改善界面相容性。
ASA 共聚物:
用丙烯酸酯(A)替代 ABS 中的丁二烯(B),形成丙烯腈 - 苯乙烯 - 丙烯酸酯共聚物(ASA),丙烯酸酯链段无双键结构,耐候性提升 3~5 倍,广泛用于户外建材(如屋面瓦、百叶窗)。
PA/ABS 合金:
尼龙(PA)耐油性和耐热性优异,与 ABS 共混可提升高温下的耐候性,用于发动机周边部件。
3. 交联改性
通过电子束辐照或化学交联剂(如过氧化二异丙苯)使 ABS 分子链形成网状结构,抑制链段在紫外线照射下的断裂,提升抗黄变和抗开裂能力,但会牺牲部分加工流动性。
三、表面处理:物理屏障防护
在制品表面形成保护层,隔离紫外线、氧气和水分,适用于对基材改性成本敏感的场景。
1. 涂覆耐候涂料
UV 固化涂料:喷涂含紫外线吸收剂的丙烯酸酯或聚氨酯涂料,经紫外光固化后形成 0.05~0.1mm 厚的透明防护层,耐候性提升显著,用于汽车格栅、户外标识牌。
氟碳涂料:含氟树脂(如 PVDF)涂层具有极强的耐候性(寿命可达 20 年以上),但成本较高,适用于高端建筑装饰件。
2. 电镀或镀层处理
真空镀铝 / 镀铬:在制品表面形成金属反射层,减少紫外线直接入射,同时提升美观性,用于汽车装饰条、家电面板。
化学镀镍磷合金:镀层厚度 5~10μm,兼具耐蚀性和耐候性,用于卫浴五金件。
3. 等离子体处理
通过低温等离子体(如氩气、氧气等离子体)轰击制品表面,形成纳米级氧化层,增强表面极性,提升后续涂层附着力,间接改善耐候性。
四、耐候性测试标准与评估
改良后的 ABS 需通过标准测试验证耐候性能,常见方法包括:
紫外老化测试:
设备:紫外老化箱(如 QUV 试验机),模拟 290~400nm 紫外线,测试参数:光照强度 1.3W/m²@340nm,循环周期(光照 8h / 冷凝 4h),评估指标:黄变指数(ΔYI)、冲击强度保持率。
氙灯老化测试:
设备:氙灯老化箱(如 Atlas Ci65),模拟全光谱太阳光(280~800nm),测试参数:辐照度 550W/m²,黑板温度 65℃,评估指标:色差(ΔE)、拉伸强度保留率。
自然暴露测试:
在典型气候区(如海南、漠河)户外放置 1~5 年,定期检测性能变化,是最真实的耐候性评估方式。
五、成本与性能平衡建议
轻度耐候需求(如室内短期使用):
方案:添加 0.5% 紫外线吸收剂(如 UV-531)+0.3% 主抗氧剂,成本增加约 5%~8%。
中度耐候需求(如户外 1~3 年):
方案:ABS/ASA 共混(20%~30% ASA)+0.8% 受阻胺光稳定剂,成本增加约 15%~20%,耐候性提升 3 倍以上。
重度耐候需求(如长期户外高光照环境):
方案:PC/ABS 合金(60% PC)+1% 复合耐候助剂(UV 吸收剂 + HALS)+ 表面 UV 涂料,成本增加 30%~50%,耐候寿命可达 5 年以上。
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