ABS树脂是一种重要的工程塑料，在工业生产中具有广泛的应用。本文将探讨ABS树脂的制备方法，以及不同方法之间的特点和优劣。
简述：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物，又称 ABS 树脂，是一种兼具丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三组分优势的热塑性工程塑料，下图所示。其中，丙烯腈（AN）为其提供耐热性、耐化学腐蚀性和抗拉伸性，丁二烯（Bd）主要起增韧作用，提高材料的抗冲击性能，而苯乙烯（St）使其具有良好的刚性、易加工性以及光泽度，各组分之间相辅相成，使 ABS 树脂具有优异的综合性能。
制备方法：
（1）机械掺混法
在上世纪四十年代，美国橡胶公司首次通过机械共混法将丁腈橡胶或丁苯橡胶与苯乙烯丙烯腈共聚物两种材料制备了ABS树脂。尽管机械掺混法制备ABS树脂的工艺工程简单、加工成本低，但橡塑两相相容性不够彻底，导致所得树脂的外观、加工性能和耐老化性能均较差。虽然机械掺混法早已被淘汰，但共混工艺作为乳液接枝-SAN掺混法生产ABS树脂的主要工序之一以及合金生产的主要加工手段仍被广泛采用，并在发展过程中衍生出许多新的技术内容。
（2）乳液接枝法
乳液接枝法制备 ABS 树脂接枝共聚物的方法是在聚丁二烯胶乳中以苯乙烯及丙烯腈单体进行接枝聚合，合成得到的 ABS 树脂性能优良，在 1954 年由美国 Borg-Warner 公司开发，并成功地将乳液接枝法生产 ABS 工业化。乳液接枝法是接下来几十年 ABS 树脂生产技术逐渐发展优化的重要基础。乳液接枝法制备 ABS 时所需的反应温度和压力较低，因此对反应釜没有很高的要求，设备成本投入较低，产品质量稳定。乳液聚合反应条件容易控制，可以调整 ABS 树脂中橡胶相的占比、单体的比例，能够控制和改变橡胶相的粒径、接枝 SAN 分子和游离 SAN 分子的分子量等，灵活性较高，有利于配方设计调整以生产多种不同 ABS 产品。
采用乳液接枝法一步合成的ABS树脂产品具有较高质量，然而其局限性在于针对特定牌号的ABS树脂产品需要一套特定的生产工艺参数，不利于实现树脂产品的多样化。随后发展的乳液接枝ABS-SAN树脂掺混法将乳液接枝工艺与掺混工艺相结合，从而弥补了这一缺点。
（3）乳液接枝-SAN 掺混法
20 世纪 70 年代日本和美国开发出了乳液接枝-SAN 掺混法生产技术，为ABS 树脂的规模化生产开辟了大道，大大丰富了 ABS 树脂的牌号多样性。乳液接枝-SAN 掺混法大体可分为两步，第一步是用乳液聚合的方法制备 ABS 粉料，其中聚丁二烯胶含量最高，因此也称为 ABS 高胶粉；然后将高胶粉与 SAN树脂掺混，用双螺杆挤出机进行熔融挤出并切粒干燥即可得到 ABS 粒料成品。
乳液接枝掺混法按中间产物 SAN 树脂的不同制备方法分类，可划分为乳液接枝-乳液 SAN 掺混法，乳液接枝-悬浮 SAN 掺混法，乳液接枝-本体 SAN 掺混法。其中乳液接枝－乳液 SAN 掺混法同单纯的乳液接枝都已经被发达国家淘汰，乳液接枝－悬浮 SAN 掺混法在 80 年代中期前的装置应用广泛，适合中小型装置；乳液接枝 ABS-本体 SAN 掺混法现阶段在合成 ABS 的工艺中应用最为普遍，它工艺较为成熟，能制备多种牌号的产品，生产投入成本适中，过程控制简单。
工艺流程：乳液接枝-本体 SAN 掺混法的生产装置可分为四个部分，聚丁二烯聚合、ABS 聚合与干燥、丙烯腈苯乙烯树脂聚合和掺配混炼。这几个装置单元独立性强，相互之间的影响微小，便于各个生产步骤的调整变化，因此乳液接枝-本体掺混法工艺制备 ABS 树脂十分灵活，能生产很多种类和牌号。乳液接枝-本体 SAN 掺混法的工艺流程如下图所示。第一步是通过乳液聚合一步法或先乳液聚合再附聚的方法得到大粒径聚丁二烯胶乳，一般为 300nm 左右，然后通过乳液接枝的方法将苯乙烯和丙烯腈单体键合到聚丁二烯上，产物为 ABS 接枝胶乳，对此胶乳进行凝聚、洗涤、离心、烘干，产物为 ABS高胶粉。最后将 ABS 接枝物粉料与连续本体法制备的 SAN 树脂以一定比例共混挤出后造粒、干燥得到 ABS 树脂成品。
（4）连续本体聚合
连续本体聚合工艺是在二十世纪七十年代由美国DOW化学公司和日本三井东亚公司共同研发的，其步骤包括溶胶制备、预聚合、聚合、脱挥和造粒等工艺环节。该工艺流程可按照特定步骤进行，首先在溶胶阶段将一定量的聚丁二烯橡胶溶解于预先配制的苯乙烯和丙烯腈单体中，随后加入适量溶剂，经过全混流反应器和多级活塞流反应器，先进行相转变再深化聚合程度，直至达到适当的反应程度（通常转化率达到75%以上）。随后进行脱挥处理，以回收溶剂和未参与反应的单体，同时对ABS产物进行提纯。最后，将处于熔融状态的聚合物直接通过挤出造粒工艺得到最终产物。
参考文献：
[1]王雅群. 高抗冲ABS树脂的合成[D]. 青岛科技大学, 2023. DOI:10.27264/d.cnki.gqdhc.2023.000193.
[2]胡艺伟. 高分子附聚法制备高性能ABS树脂[D]. 长春工业大学, 2023. DOI:10.27805/d.cnki.gccgy.2023.000988.
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