ABS的生产工艺及技术进展
ABS的生产工艺及技术进展
ABS树脂是在聚苯乙烯树脂改性的基础上发展起来的。
1947年美国橡胶公司采用共混法工艺实现了ABS树脂的工业法生产；1954年美国的Borg-Wamer公司采用乳液接枝聚合开发了接枝型ABS树脂并实现了工业化。
采用乳液接枝法生产的产品的流动性和低温抗冲击性能远优越于共混法的产品，是真正意义上的ABS树脂。乳液接枝法生产ABS树脂工艺的开发促进了ABS工业的迅速发展。
20世纪70年代开始，ABS生产工艺技术进入大发展时期，至今先后开发了乳液接枝-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、连续本体法、本体悬浮法、乳液悬浮法和乳液本体法等生产工艺。
前四种工艺国内都有引进，其中乳液接枝-本体SAN掺混法以技术最成熟、产品范围最宽、性能最好、有利于大型化和降低成本而成为目前世界上应用最广泛的ABS树脂生产工艺，国内近几年引进的大型装置均采用此工艺。而连续本体法由于其具有工艺流程简单、环保和投资省的优势在近年来也得到逐步发展，但由于目前工艺上的局限性，其产品范围和性能有局限性，还有待进一步改进，这也是世界上各大ABS树脂生产厂家的研究开发方向之一。
ABS生产工艺
ABS树脂它由 50% 以上的苯乙烯和可变化量的丁二烯及丙烯腈所组成。
ABS的生产方法很多，约十一种制备工艺，工业生产方法按技术路线可分为3类：化学接枝法、化学接枝共混法和物理掺混法。
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其中化学接枝法分为3种：乳液接枝法、连续本体接枝聚合法、乳液接枝-本体聚合法；
化学接枝共混法分为3种：乳液接枝-乳液SAN（丙烯腈-苯乙烯共聚树脂）掺混法、乳液接枝-悬浮SAN掺混法、乳液接枝-本体SAN掺混法；
物理掺混法是以ABS粉料和SAN粒料为原料，利用挤出机掺混生产ABS树脂，它仅属于塑料加工范畴，不属于传统ABS生产方法。
目前乳液接枝法、乳液接枝-乳液SAN掺混法在发达国家已被淘汰；乳液接枝-本体聚合法因需改变本体聚合配方才能生产出不同品种牌号的产品，应用不普遍；乳液接枝-悬浮SAN掺混法只适合于中小型生产装置。因此现阶段ABS树脂生产的主要方法是：乳液接枝-本体SAN掺混法和连续本体聚合法。其中乳液接枝-本体SAN掺混法已成为ABS树脂最主要的生产工艺。
2.1.1 乳液接枝-本体SAN掺混法…
图乳液接枝-本体SAN掺混法工艺流程简图
接枝用主干胶乳的合成…
主干胶乳与苯乙烯和丙烯腈的接枝共聚…
本体SAN共聚物的合成…
SAN的合成方法有三种：悬浮法、乳液法和本体法。
悬浮法采用引发剂，间歇聚合、产品不如本体法纯净，产生的废水对环境有污染，但工艺简单，流程短，投资少，聚合热易撒出，对中小型装置而言悬浮法较为经济。
乳液法流程长，技术落后，发达国家已基本淘汰。
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本体法由于采用热引发、连续聚合，具有工艺流程简单、操作易、产品质量好、污染少和投资省的优点，在SAN合成中正取代悬浮法，成为新建装置的首选工艺，尤其在大型ABS生产装置上。
连续本体法合成SAN树脂主要包括配料、聚合、脱挥和造粒等过程：按比例配制的苯乙烯和丙烯腈单体在少量溶剂存在的情况下被连续加人到采用蒸发冷凝散热的全混流反应器，或再经过采用特殊内构件散热的多级活塞流反应器进行反应，在物料达到约75%的转化率后送到真空条件下的脱挥器将未反应的苯乙烯和丙烯腈单体和溶剂闪蒸出去并回收循环利用，熔融的物料再经过造粒成为SAN 树脂成品。
目前该工艺已很成熟，可有效控制SAN的分子量、丙烯腈含量，生产出综合性能良好的产品。
2.1.1.4 ABS接枝共聚物与SAN树脂的掺混…
ABS连续本体聚合法
ABS的连续本体法是由日本的TEC-MTC公司于80年代中期率先实现工业化，是近年来发展较快的工艺。它与高抗冲聚苯乙烯(HIPS)的连续本体法很相似，主要区别在于反应多了丙烯腈单体(见图。
图 ABS连续本体法工艺流程简图
ABS的连续本体聚合主要包括溶胶、预聚合、聚合、脱挥和造粒等过程：将一定量聚丁二烯橡胶溶于按比例配制的苯乙烯和丙烯腈单体在少量溶剂存在的情况下被连续加入到一个全混流反应器实现相转变，再经过多级活塞流反应器继续反应，整个聚合过程亦都伴随着接枝反应，接着在物料达到约75%的转化率后送到脱挥器将未反应的苯乙烯和丙烯腈单体和溶剂闪蒸出去并回收循环利用，熔融的物料再经过造粒成为ABS树脂成品。
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上述反应器的结构与HIPS、SAN本体聚合的反应器基本相同，因此ABS的连续本体生产线也可用于HIPS、SAN和GPPS的生产。
ABS的连续本体法的优点在于一是工艺流程简单，只需要一套本体聚合装置；二是操作易、污染少和投资省，国内外新建装置有向该工艺发展的趋势。但由于本体工艺上的局限性，无法生产橡胶含量在20%以上的ABS，其产品的抗冲强度受限制，另外在橡胶粒径控制上相对较难，亦无法达到乳液接枝本体SAN 掺混法能达到的高光泽度，使得产品的范围和性能有一定的局限性，还有待进一步改进。因此ABS的连续本体法目前产品范围较窄。
ABS几种生产工艺的对比
乳液接枝-本体SAN掺混法和连续本体聚合法生产ABS树脂的优缺点比较见表。
表乳液接枝-本体SAN掺混法和连续本体聚合法生产ABS的优缺点比较
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近年来连续本体聚合法ABS工艺进一步完善，使本体法成为主要的ABS生产工艺，从环保和投资的观点看本体法是最佳的ABS生产工艺。本体法ABS技术具有投资省、工艺流程短、灵活性高、无废水排放等优点和低污染、低成本、低能耗的特点，代表着ABS树脂生产技术的发展方向。而且，以该技术生产的ABS
树脂，光泽低、着色易、单体残留量低，再加具备优良的机械性能，因而在汽车、电子电气、塑料合金等众多领域具有很强的竞争优势。
ABS生产工艺技术进展…
几种工艺路线的技术经济比较
美国化学系统公司在1995年对最具代表性的三种工艺的经济型进行分析。此结果以海湾地区的平均价格为基础，对10万吨/年含胶量15%的ABS成本分析后的结果。
当时原料价格：丁二烯442美元/吨，聚丁二烯1102美元/吨，苯乙烯728美元/吨，丙烯腈750美元/吨。
表 ABS树脂生产工艺的经济型比较（美分/磅）
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内容摘自六鉴网(发布《ABS技术与市场调研报告》6 6 / 6