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透明PMMA/ABS材料的特点概述

作者:admin    添加时间:2013-07-16 02:13:20    浏览量:5292

设计透明PMMA/ABS的目的

透明ABS是改性ABS中附加值最高的产品,在有透明要求的领域得到了广泛应用,如透明容器、家用电器可视窗、电冰箱用食品盘和灯罩等,国内市场对透明ABS需求巨大,但由于其制备工艺复杂、设备成本高、雾值较高的特点,导致价格昂贵,大大增加了使用成本,并月国内尚未规模化生产,市场供应主要依赖进口。

 

近年来在市场驱动下,通过将PMMA与ABS合金化赋予ABS透明性成为研究热点,国内几大改性企业加快了研发力度,先后推出了透明PMMA/ABS合金,极大地满足了市场需求,降低了材料成本。

 

透明PMMA/ABS材料的设计原理

普通ABS由两个不相容的相,即聚丁二烯橡胶接枝共聚物相和SAN树脂相所组成,其不同微相之间折射率的差别造成的光散射效应使材料丧失了透明性。接枝橡胶粒径大小和两相折射率的差值,决定了ABS的透明性。如果粒径足够小,小到可与可见波长相比,则可认为两相在光学上是均一的,于是产品表现为半透明。如果折射率完全相等,则产品表现为全透明。

 

    透明ABS树脂的设计原理在于保持其微观相分离的高级结构的前提下,通过共混、共聚等手段调节材料的化学结构,降低橡/塑相的折射率差。从而消除光散射效应而实现可见光区透明。一般情况下,当两相折射率相差小于0. 009时就可以达到足够的透明度。从理论上讲,胶乳的粒径只要小于可见光的波长370nm,就可以透明。但实际上由于两相折射率有微小差异,接枝橡胶粒径小于100nm也可以透明,这是因为可见光的波长是4 3 0~760nm。当橡胶粒子粒径比可见光波长小很多时(70nm左右),这样小的粒子可以看作是悬浮在透明介质中的均匀的透明体而不影响光线通过。

 

影响透明PMMA/ABS的因素

透明PMMA/ABS合金的设计原理与透明ABS类似,为了匹配组分间的折射率,合金通常包含三个组分:SAN, PMMA、增韧剂。获得高透明度的关键技术是选择合适的原材料,商业化的透明ABS通常选择MBS作为增韧剂,主要生产商有Rohm&Hass、LG Chem.和Mit-subishi Rayon,粒径范围在70~400nm,通常选择粒径为150~300nm的MBS使合金材料兼备透明性和韧性;另外,AN含量不仅决定了组分间的相容性,同时SAN的折射率随AN含量而改变,所以在固定组分比的前提下调节AN含量,可能使材料完全丧失透明性;其次,透明材料中即使存在微量的杂质也会引起光散射,导致透光率下降,这必须引起注意。所以在设计PMMA/ABS合金时,根据产品对透光率的要求选择合适的原材料,并且在进行理论计算的前提下通过具体实验优化配方,才能事半功倍。

 

透明PMMA/ABS材料的关键性能

衡量材料透明性的关键指标包括透光率和雾度,通过计算光线通过样品后的散射损失量来获得相关数据。在实际应用中很多人将透光率和雾度混淆,其实这两个指标是从不同角度衡量材料透明性的好坏。

 

    透光率为透射光(散射角度<0. 1 °)强度与总入射光强度之比,而雾度为光线通过极化球后大于2. 5°的散射光强度与总入射光强度之比,表示如下:

    透光率:Transparency=(Ir<0. 10/Ii) X 100%

雾度:Haze=[Is>2. 5°/  (Is+ Ir) ] X 100% 

其中,Is:散射光强度;Ir:沿直线透射光强度;1i:入射光强度

    为了更好地区分透光率和雾度,我们将材料分为四种。

    ①高透光率、低雾度,如PMMA ;

    ②高透光率、高雾度,如散光PMMA ;

    ③低透光率、低雾度,如染色PMMA ;

    ④低透光率、高雾度,如ABS 0

    除了材料本身的性质,透光率与制品表面粗糙程度有关,表面越平滑、缺陷越少,透光率越高,可视图像越清晰;而雾度与产品成型工艺有关,比如成型温度过高、剪切过大很容易造成材料分相或降解,表现出来是制品白雾,材料由透明变成乳白色或浑浊,严重则透明性完全丧失。

 

透明PMMA/ABS材料的发展状况

近年来,透明PMMA/ABS合金的市场日益壮大,主要涉及家电、OA、包装材料、玩具、吸尘器外壳等领域,透明PMMA/ABS合金的主要生产商有第一毛织(BF、 SF系列)、LG ( XG系列)、金发科技(RS系列)和上海锦湖日丽(HAM系列)。上海锦湖日丽塑料有限公司从2005年开始就配合国内几大电视主机厂成功研发出透明PMMA/ABS合金,主要性能指标为:透光率>88%,  Haze<3.0%,铅笔硬度H级(lkg),  3.2mm缺口冲击强度>120J/m,并开发出超高流动的合金材料,为客户提供熔接线和发雾解决方案,成功应用于长虹40寸以上的LCD前壳、海尔洗衣机可视面板和三菱空调外壳。