聚苯乙烯的改性对共聚物的优点是最有说服力的证明。聚苯乙烯是仅次于聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯的通用高分子产品,产量很大,应用很广,具有优良的介电性能,光稳定性,染色性,易于加工成型。但是由于聚苯乙烯的主链上密布着苯基这种侧基,阻碍了主碳链的旋转,使聚苯乙烯大分子的柔顺性变得相当差,常温下弹性差,使聚苯乙烯塑料的性脆、耐冲击性差,用它制造的产品也承受不住较高的压力和温度。
聚苯乙烯改性的主要作工是美国博格-华纳公司的马邦化学品部于1954年开发的ABS树脂,它是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三种单体聚合而成的接枝共聚物,如果取这种单体的英文名称的第一个字母:丙烯腈(Acrylonitrile)、丁二烯(Butadiene)、苯乙烯(Styrene),就组成了ABS树脂这个名称。
ABS树脂的生产方法有接枝共聚合法和机械混炼法两种:乳液接枝共聚合法和悬浮接枝共聚合法是接枝共聚合法的两个分支。前者先用丁二烯和苯乙烯制成丁苯胶乳,然后加入丙烯腈和苯乙烯两种单体进行接枝共聚合反应,得ABS树脂。悬浮接枝共聚合法是将聚丁二烯溶解在单体苯乙烯和丙烯腈中,加水作为分散介质,在60℃~70℃进行接枝共聚合反应,也得ABS树脂。
机械混炼法。先用硬脂酸作为乳化剂,过硫酸钾为引发剂,用乳液共聚法将苯乙烯和丙烯腈两种单体聚合成AS树脂,再将丁腈橡胶和AS树脂进行机械混炼,得ABS树脂。
制出来的ABS树脂可用注塑、挤出、真空、吹塑和辊压等成型的方法加工成塑料。还可以用机械、粘接、涂层、真空蒸发等方法进行二次加工,以适应各种需要。
由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯组成ABS树脂以后,这三种单体为使ABS树脂具有优良的性能而起到了重要的作用,其中丙烯腈使ABS树脂具有良好的耐化学腐蚀性和表面使用温度;丁二烯使ABS树脂具有耐冲击性和坚韧性;苯乙烯使ABS树脂具有良好的加工性、染色性和刚性。通过接枝共聚合,彻底地改变了聚苯乙烯的最大缺点——性脆,使ABS具有以下性能特点:①优良的抗冲击性,特别是在低温下抗冲性仍很好。②优良的抗蠕变性能,能在较高的应力(140千克/厘米2)下长期使用。③在抗冲击性较好的情况下,保持良好的抗拉强度、弯曲强度、硬度。④绝缘性、加工性、尺寸稳定性都很好。
由于ABS树脂具有许多的优点,可以被广泛用到汽车工业上作为零部件。在机械工业中用来制齿轮、泵叶轮、把手、塑料管道、射流元件、各种仪器仪表的外壳、电镀塑料零件、冰箱和制冷装置的设备。在电气工业中用来制造各种通讯电器的零件、电话器材。低发泡的ABS塑料能代替木材,作为建筑材料、家具、木制器材代用品、电视机外壳。
ABS塑料的缺点就是耐热性不够好,长期的使用温度只有40℃~60℃,耐候性也不够好,而且容易老化,这是因为在它的分子中存在着双键。丁二烯的化学式是CH2=CH-CH=CH2,它的分子中存在着两个双键,通过共聚合反应以后,丁二烯分子在ABS大分子的主链上具有以下结构:CH2-CH=CH-CH2其中留下一个双键。这样,在ABS大分子中就存在许多双键。双键是不稳定的,它在阳光、紫外线和加热等作用下,容易发生化学反应,而引起大分子的降解(分解为小分子),使ABS树脂的性能变劣。