谭伟鸿

（东莞市华富立装饰建材有限公司，广东 东莞 523560）

0 引言

在现如今工程材料需求下，随着改性ABS 具有耐热、强抗冲击性、表面硬度高、耐化学性和尺寸稳定性等特征，已经成为强化工程材料的重要手段。经过研究，改性材料的强度还要完善工程材料的性能，成为新型共挤复合材料开发及成型关键技术研究人员的重点项目。ABS 作为改善材料性能的增韧剂，可以有效满足当前工程材料市场发展需求。在实际生产中随着ABS 的改性，让工程材料起到节能、降耗等作用，极大提高工程材料市场经济效益。

1 国内外现状、水平及发展趋势

我国家具行业早在2015 年就已经达到主营收入7872.5 亿元，比往年同期上涨9.29%，总利润额达到500.86 亿元，比同期上涨14.03%，同比轻工业平均增长速度高出了6.46 个百分点。其中装饰片材在该行业里占有数百亿的营业额。

装饰片材的基材目前最常用的是PVC 塑料和ABS 塑料两类，其中PVC 是一种脆性材料，在加工成制品时往往需要加入不同比例的低分子量的增塑剂，不会和PVC 产生键合，也不会发生化学反应。因此，在相关溶剂和水油的作用下，在表面发生摩擦和挥发等现象会在媒介迁移和力学降解下产生抽离，与PVC 基材分离。由于PVC 片材具有迁移性和抽离性、以及对环境和健康具有潜在危害性，其应用在与我们日常生活息息相关的家具中的时候，我们应给予足够重视。ABS 塑料是丙烯腈、丁二烯、苯乙烯共聚塑料简写，由于自身性能的优越性，不需要过多的加工助剂，从而大幅降低了助剂对环境的不良影响，因此环保的ABS 片材被广泛应用在高档家具上。而且，ABS 是综合力学性能最好的一种材料，其强度和韧度相对都比较高，是一种强韧材料。ABS制品的使用温度在-40～100℃，PVC 制品的使用温度在-30～80℃，可知与PVC 相比，ABS 制品具有更宽的应用范围。采用ABS 加工而成的片材秉承了ABS 自身的优良性能，与传统的PVC 封边条相比，不仅具有与其相当的强度，而且具有PVC 封边条所无法比拟的强韧性优势，是新一代高档家具封边收口装饰的理想材料。ABS 会让现代家具除了美观耐用外，收缩率比较低，热变形温度比较高，可以让塑形后家具尺寸稳定，不会因为温度或者湿度产生收缩和膨胀等变形情况。这一特性对封边条及家具制品的存储和运输意义重大，而传统的PVC 封边条的热变形温度低以及添加了具有一定迁移性和抽出性的增塑剂和其他助剂，其尺寸稳定性较ABS 封边条差，当存储及运输不当容易产生变形及收缩，影响家具外观和牢固度。

2 项目研发目的和意义

ABS 基材的装饰片材在更广泛的范围内大面积推广已经成为家居行业的发展趋势，装饰片材是人们生活工作不可或缺的重要家居装饰材料，由于社会经济不断发展和人们水平的提高，在对家具装饰选择上要求也越来越高，选择材料具有较强的针对性，这对家居装饰片材生产企业带来技术及成本的挑战，东莞市华富立装饰建材有限公司作为本行业内的龙头企业、唯一上市公司，有责任和义务攻克家居装饰片材在生产技术及设备上的共性技术难题，为产业发展和促进家居材料及装饰行业的发展做出贡献。

针对中高端家具装饰片材对环保、性能、外观等多方面的要求，如对重金属、甲醛、VOC、有毒化学品的限制和禁止，对阻燃效果等安全性能的期望，对正常使用年限延长的期望，对外观效果独特性/美观性的更高要求等，本项目选择基础性能优良、环保的ABS 塑料进行改性，在满足装饰片材性能基础上提升其耐候性和阻燃性，再通过共挤出工艺得到复合材料、进一步提升耐候性、抗刮性以及美观效果，得到的基于改性ABS 的共挤复合材料满足家具装饰市场不断更新的要求。

3 项目达到的技术水平及市场前景

3.1 ABS 的共混改性技术

共混改性聚合物在技术上实现了众多优点，包括性能高、功能多、精细化，这些都成为发展新品种的优势和途径。因此，共混改性聚合物在品种上比较多，其性能也可以调控、生产周期时间短，可以有效降低应用上的成本支出，成为材料市场研发的重要技术。ABS 树脂的性能高与功能多特点成为共混改性在技术开发中比较重要的手段，由于ABS 树脂内含有苯基、不饱和双键和氰基，导致ABS 树脂可以和多种聚合物较容易的相容，这种特性为ABS 共混改性创作了生产和应用条件。可以通过共混改性为ABS 提高强度、耐化学腐蚀、耐热，从而提高阻燃性与抗静电，在生产和应用上极大降低成本。

3.1.1 ABS 与PVC 的共混

ABS 的主要特征有较高的耐冲击性、加工中容易成型、触感好、电镀容易等；PVC 的主要特性可以阻燃、耐化学腐蚀、价格低廉等。因此，将ABS 和PVC 共混，结合了两者共同的优点，让两者共混材料在电器外壳、电器元件、汽车仪表板、各类器材等原材料应用上受到关注和应用，成为此类型工厂欢迎的新型材料。

从ABS 和PVC 相容特性上看，其中有两种结构存在ABS上，分别是苯乙烯、丙烯腈共聚物（即为SM），两者作为连接相存在，又叫树脂相；聚丁二烯作为分散相，又叫橡胶相。在共聚物中PVC 和SM 树脂相融合虽然比较好，但是与橡胶相相容难，为此，ABS 与PVC 共混物是属于半相容体系。在半相容体系中，ABS 与PVC 界面的状态成为相容性重要影响因素，在两者界面中受到SAN 中的丙烯腈含量干扰。据相关报道可以知道，SM 中AN 的含量质量比为12%～26%时，与PVC 可以良好进行混合，一旦超出这个质量比，混合效果将有所下降。ABS 与PVC 体系是具有“海岛”结构特征，让PVC、SM 形成了连续相，在共混过程中ABS 橡胶相的粒子直径基本不会有所改变，成为分散相。当受到外部力量的冲击会让这种新材料的橡胶相成为接受冲击力的集中处，让材料生成银纹，这种变化会让橡胶粒子改变，导致银纹根据变化被终止或者产生新银纹，从而加大了材料外部抗冲击性。

从组合情况上来看ABS 与PVC 的情况，会发现SM 树脂是聚合物共混体系中比较有复杂性质的。在ABS 生产上从原材料类型到工艺条件再到生产方式都有较多种类，这就让SM 树脂在组成上比较烦琐，质量也高低不同，变化情况非常大。从ABS 与PVC 共混体系上看，在SM 中降低丙烯腈的含量可以提高流动性与强度，并且降低了热变形温度、增加了断裂伸长率；而降低丁二烯的含量则可以提高其硬度与强度，不过会减弱冲击韧性，还会降低耐低温性；降低苯乙烯含量会对热变形温度有所提高，断裂伸长率与冲击韧性相对地会对加工性能有所降低。增加PVC树脂含量可以让共混体系拉伸强度和弯曲度有所提高，同样也会提高伸长率，不过这种情况会降低共混体系的热稳定性。PVC树脂具有分子量分布广的特性，冲击性能力会有所减弱，但有利于提高熔体在剪切中的敏感性能，可以改善其加工的性能。不同SM 型号选择的不同在与PVC 共混时会出现不同结果。例如，在冲击强度上出现极大值，共混物的范围值可能会出现在15%～30%的PVC 含量内，也可能会在40%～50%含量范围，个别条件下会在70%含量上出现。

因此，其共混物在组成关系上的特点就有以下两种：①在定值区域内的共混体系会出现极大值。②由于类型的选择不同，极大值会在不同情况下出现并且位置也会有所不同，共混体系ABS 与PVC 的流动性较差，PVC 的热稳定性也不好，导致在加工过程上，会对受热和受剪切力影响下产生降解情况。因此，在加工过程中要加入热稳定剂和润滑剂，减少降解性。通常所用的热稳定剂是金属皂和铅盐稳定剂，润滑剂一般会选择石蜡。从实验证明可以看出，Ba、Cd 皂盐的配比可以是3:1，出来的成品热稳定性能颜色最佳，而石蜡和金属皂热稳定系统进行配合作为润滑剂使用要比铅盐稳定剂配合使用效果好。在实验中也可以发现用低分子量的PVC 树脂能够让共混体系的稳定性有明显提升。因此，随着PVC 分子量的减少，作用力在分子间会减小，熔融黏度有所下降，最后会降低分子间摩擦产生的热，降低了摩擦热效应，让共混体系稳定性能提高。PVC 还可以将AM 氧指数提高至28.5 左右，当阻燃性能的要求高时候，也可以添加阻燃剂，在阻燃剂选择上通常会用SB203 或者卤素阻燃剂。阻燃剂的添加会影响到共混物冲击强度，因此在使用上，单独的SB203 就可以达到最大阻燃的效果，同时也会极大降低冲击强度，在添加上要少量；卤素阻燃剂和锑类阻燃剂有协同效应，能够降低分解反应速率来达到阻燃，同时对共混体系加工性能的影响小，因此ABS 与PVC 体系用复合阻燃剂最佳。

3.1.2 ABS 与PC 的共 混

PC 一般指的是聚碳酸酯，与SAN 树脂的相容性比其他共混物要好，不过与橡胶相的相容较差。在共混体系原材料组分的玻璃化转变成为温度（Tg）的情况有所下降，导致两者会相互靠近，因此用适当的PC 与ABS 共混，最后有可能只有一个Tg。这就让ABS 与PC 共混物成为两相体系，分别是PC 与SAN 相和橡胶相。这两个体系的黏合度比较强，让共混体系可以在工艺中有较好的相容性能。相容性质会让共混物吸收两者优点，从物理性质如冲击强度、挠曲性、耐热性、加工温度都有所提高，从化学性质上对韧性也有明显改善。这种综合性能较高的共混体系比较适用在制作汽车、船用设备零件、电器连接零件、防护用品等工艺中。

在加工中要经常加入相容剂来让共混体系中ABS 与PC 相容性有所提高，相容剂的加入可以很好地提高共混体系界面粘合力度，从而提高共混体系冲击性。可以忽略不计共混体系中的拉伸强度、弯曲强度和弯曲模量，但是会让体系的断裂伸长率大幅度降低。因此，要添加刚性粒子来提高共混体系韧性。

加工过程中，要想提高ABS 和丙烯腈的含量，并且将橡胶含量降低，会让共混物提高耐热性能，过程中加入苯并噻唑化合物、聚酰亚胺等还会提高共混物的热稳定性和耐热性。使用ABS含量比较低的橡胶，还可以提高共混物的弯曲强度，硬度和拉伸强度都会随着提高。与单一的ABS 相比较，ABS 与PC 共混物在加工中流动性比较差，PC 的含量越高越会降低共混物流动性。所以在加工过程中要加入一些共聚物作为改性剂，例如通常会加入环氧乙烷与环氧丙烷嵌段共聚物、烯烃与丙烯酰胺共聚物、甲基丙烯酸甲酯（MMA）与苯乙烯共聚物；为了提高共混物的低温冲击性，加工中会加入丁基橡胶；为了提高冲击强度和热变形温度加工中会加入丙乙烯共聚物等；提高热分解稳定性通常加入丙烯腈、α－甲基苯乙烯、丙烯酸乙酯三元共聚物；提高耐沸水性、流动性会加入聚乙烯、改性聚乙烯，还可以降低成本。在成品应用中，ABS 与PC 共混物主要发展走向是为了提高加工上的流动性，主要应用在吹塑成型、改善刚性、开发低光泽的品种等工业中[1]。

3.1.3 ABS 与PA6 的共混

聚酰胺6（PA6）与ABS 之间有一定的相容性。PA6 是工程材料，具有优良的化学稳定性，耐磨及很好的力学性能，但它也存在一些不足，如耐水性和稳定性较差，在低温及干燥的环境中耐冲击性差；ABS 综合了丙烯腈的刚硬耐磨，丁二烯的韧性和苯乙烯的易加工性的优点。主要用途通常会是在汽车内部装饰、电动工具、运动器械、道路清除器械部件中。

在现阶段在工程中应用比较多的就是ABS 与PA 共混物，这种共混物材料的冲击性比较好。ABS 与PA 共混系统通常由非结晶和结晶聚合物组成，这种共混物可以提高ABS 在高温下的稳定性，还会具有比较好的耐弯曲性，并且流动性和外观都是最好的。不过其缺点就是吸水性能不好，导致弹性模量下降。而随着两相的相容性较差，在加工中要在ABS 上放入含有羧基或者酰胺基的乙烯类单体，在共聚物体系中也可以加入PA、苯乙烯介质共聚物等作为增溶剂[2]。

3.1.4 ABS 与TPU 的共混

TPU 是多嵌段共聚物，由二异氰酸酯和扩链剂反应生成硬段，可以提供交联的功能；二异氰酸酯和聚乙二醇反应生成嵌段，从而提高可拉伸性能和低温中柔韧性能。因此，TPU 是硫化橡胶的最佳性质。ABS 与TPU 的相容性比较好，让ABS 与TPU的共聚物生成双连续相，对共混物中起到决定性影响因素的就是TPU 的含量变化。当含量在20%～50%时候，共混物具有较好的综合性能，并且具有阿不思的刚性和加工性，在这个含量范围内，TPU 也会具有较强的冲击强度、耐磨性、低温性、韧性和耐化学药品腐蚀性[3]。

3.2 共挤复合成型技术

由两台或者两台以上挤出机将多种高聚物同时挤出的现象就是多层共挤出工艺，不同熔体在同一个机头合并挤出，从而得到多层复合加工成型的工艺制品。现阶段我国主要采取的是共挤出喂料法、多流道模头法、喂料法与多流道模头法组合法这3种。这种工艺在操作上可以得到不同种类和性能的多层高聚物复合制品，在生产上也可以根据不同厚度、层数和结构进行制品[4]。因此，高聚物成型工艺对于产品具有较好的调控性能，可以根据产品所需调整结构和层次。目前主要应用在制备复合薄膜、建材、管材等材料上。

这种多层共挤出成型工艺过程主要包括5 步。

（1）同时操作两种熔体共同挤出成型，并且具有两层结构的熔体。

（2）两层结构熔体垂直放在口模中，采用第一步操作制作四层熔体。

（3）不断重复操作从而得到两层熔体结构。

（4）挤出前，将已经得到的聚合物共同经过一个狭缝口模。

（5）最后通过拉伸，得到极薄、长宽比很大的各向异性的薄膜。

在应用制备多次薄膜中，每一层的厚度可以用微米或者纳米级别代表，最薄的甚至只有几十纳米，这种共挤出工艺薄膜对氧气的阻隔性比较好，氧气想要透过薄膜的路径较长。因此，对阻隔气体作用较好，并且具有比较好的柔性和透光性能。

3.3 市场优势和技术水平

东莞市华富立装饰建材有限公司作为家居封边材料行业内的龙头企业、唯一上市公司，有责任和义务攻克家居装饰片材在生产技术及设备上的共性技术难题，为产业发展和促进家居材料及装饰行业的发展做出贡献。目前，我们掌握了共混改性的基础配方设计思路、共混设备及工艺的调试技术；具备共挤设备和模具的设计能力、以及共挤复合工艺的开发能力。期望通过对材料配方的设计选择、设备模具的设计选择、整体自动化系统开发，配合成型工艺的研究和调试、基材界面性能的研究，实现高性能ABS 片材产品的自动化生产，技术水平方面领先同行，满足更高性能要求、更加环保的市场需求，满足现代建筑用家居装饰要求和人们对现代生活的美好愿望，同时给东莞市华富立装饰建材有限公司带来丰厚的经济收益和市场前景。

4 结语

综上所述，从改性ABS 技术出发，查询我国专利得知，涉及ABS 改性产品的专利较多，但从应用领域上看相对比较宽泛，并没有针对家居装饰片材开发的改性ABS，因此从改性后的使用性能考虑东莞市华富立装饰建材有限公司的创新技术是具有先进性和独创性的。此外，东莞市兄奕塑胶制品有限公司获得的专利CN101475723A 中提到了一种封边合金封边配方，涉及ABS的改性技术，但配方中的主体是PVC，性能和环保方面更趋向于PVC 改性塑料，也不与本项目创新技术冲突。

因此，本项目涉及的ABS 改性技术以及共挤复合成型技术均具有与现有专利技术更具特色的创新之处，不存在专利保护冲突和知识产权纠纷。