SMA樹脂
作者：管理員 發布于：2012/3/28 0:00:00 文字：【
大】【
中】【
小】
摘要：
SMA樹脂
1.概述
SMA樹脂系苯乙烯（S）-馬來酸酐（MA）共聚物。高分子量無規共聚物是其中之一，含馬來酸酐5～25mol%。目前，世界此類SMA樹脂生產能力已達9萬多噸/年（如表1所示）。北美生產的汽車儀表板骨架有三分之二用玻纖增強SMA制造（圖1）。據預測，在1998-2003年間，年增長率：美國為2.5%，西歐為1.9%。從有關網站獲悉，2001年，SMA樹脂的價格為：3000-4000美元/噸。
在“七五”期間，我國曾有成都科技大學和上海交通大學開展過SMA樹脂合成研究。中國石油化工股份有限公司（簡稱中國石化）上海石油化工研究院（簡稱上海石化院）同期也開始了SMA樹脂合成工藝開發。1994年上海石化院與浙江大學合作開發的SMA樹脂中試工藝技術通過中國石油化工股份有限公司的鑒定。1996年在上海石化院建成500噸/年SMA樹脂中試裝置。該裝置可產兩種透明級產品，MA摩爾含量分別為12和18%。2000年SMA樹脂中試工藝技術通過中國石化組織的鑒定。2001年，上海石化院與化工廠、高校合作，成功地將已有的SMA樹脂中試工藝技術應用于引進的千噸級工業裝置。達到生產能力3000噸/年，填補了我國SMA樹脂工業生產技術的空白。工業化裝置自控水平高，產品的質量穩定，某些指標（如殘單量、外觀色澤）優于中試產品。用戶使用后證明產品符合使用要求。2001年SMA樹脂工業生產技術通過中國石化組織的鑒定。國內2000年SMA樹脂的使用量87噸，比1999年的用量翻了一番；2001年SMA樹脂的用量達到175噸，又比前一年翻了一番；2004年SMA樹脂的用量已達500噸。可以相信，隨著SMA樹脂工業化生產技術的發展與成熟。我國在SMA樹脂應用方面的研究步伐也會相應加快，對新的聚合物合金，共混物和復合材料的研制與開發會起到促進作用。
表1世界SMA樹脂生產、消費情況及發展預測（萬噸） 1990 1994 1998 2003（預測）
美國 西歐 日本 美國 西歐 美國 西歐 日本 美國 西歐 日本
生產能力 5.2 5.2 2.0 >7.0 >2.0 >7.0 >2.0
實際產量 4.5 3.9 5.3 1.5 0.075
進口量 0.225
消費量 3.4 0.9 0.5-0.7 3.9 5.3 1.5 0.3 6.0 1.65 0.3
--------------------------------------------------------------------------------
2.技術路線
本院研制的SMA樹脂是由苯乙烯與馬來酸酐兩種單體在一定條件下進行共聚反應而得的無規結構共聚物。共聚物中馬來酸酐含量和分子量可調。該共聚反應可表示為：
S和MA共聚反應可采用的聚合方法有本體法、溶液法、本體-懸浮法和乳液法。早期SMA樹脂合成工藝研究中一般采用移熱容易的溶液法。因特殊構型反應器和攪拌裝置的采用，傳熱傳質能力提高，本體法工藝已顯現其生產效率高、產品質量佳、排污少等優點。上海石化院開發的SMA樹脂合成技術屬該工藝，并結合了真空排氣式脫揮技術。
--------------------------------------------------------------------------------
3.產品牌號
主要牌號有SMA 214、SMA 218、SMA M14、SMA M25、SAM 308、SAM 730B等。技術指標符合企業標準Q/SHSRIPT03.001-2002。每袋凈重25千克。
3.1透明級
透明級品種有BENMA218NF、BENMA218HF、BENMA212NF、BENMA212HF，主要用作玻纖增強AS、ABS的增容劑。產品的部分性能如下：
比重 1.06-1.08 拉伸強度 MPa 30-40
伸長率 % 2-3 彎曲強度 MPa 45-55
彎曲模量 MPa 2800-3200 懸臂梁沖擊強度 (Izod) J/m 10-20
Vicat溫度 (5Kg) 120-130oC HDT (1.82MPa) oC 110-120
熔融指數 (230oC/2.16Kg) g/10min 1.2-5.8
3.2抗沖改性級
抗沖改性級SMA樹脂可用于耐熱抗沖要求較高的場合。產品的部分性能如表2：
表2抗沖改性級SMA樹脂力學與熱性能 牌號 850M 870M 880M 890M
拉伸強度 MPa 23.4 35.3 43.2 48.5
伸長率 % 92.9 15.8 11.2 8.2
彎曲強度 MPa 40.4 65.2 78.9 68.2
彎曲模量 MPa 1256 2074 2482 3005
Izod沖擊強度 J/m 332 104 51 29
HDT oC 93 107 111 115
3.3玻纖增強級
玻纖增強級SMA樹脂可用作結構件材料，如汽車儀表板骨架等。也可改性AS，注塑暖風機殼體、扇葉等空調零部件。玻纖增強級SMA樹脂的性能如7.1.3節介紹。
--------------------------------------------------------------------------------
4.產品特性
4.1耐熱性
SMA樹脂具有較高的熱形變溫度，比PS、AS和ABS高出20-30oC。隨MA含量增加，SMA樹脂的玻璃化溫度Tg、HDT和Vicat溫度都提高。SMA樹脂與玻纖共混物HDT可達125-140oC。
4.2相容性
SMA樹脂分子結構中具有非極性的芳環基和極性的酸酐基，因此與多種極性或非極性材料（如PS、AS、ABS、PC和PA等）以及玻纖相容性良好，從而制得性能優良，應用廣泛的塑料合金。
4.3加工性
SMA樹脂的熔融指數（MFI）值大，熔體粘度低，注射成型和擠出成型時流動平穩，易充滿型腔，可用通用設備進行擠出吹塑、注射和熱成型，并能制成片材。SMA樹脂擠出溫度230-265oC，冷卻固化速度快、制品尺寸穩定，熱收縮率僅0.4-0.6%。
4.4化學穩定性
SMA樹脂能耐多種化學試劑及各種動、植物、礦物油脂的侵蝕，表3說明SMA樹脂的耐化學性能。
4.5 抗沖擊性
透明級SMA樹脂性脆，可用增韌劑改性，提高抗沖擊性。沖擊改性型SMA樹脂具有良好的耐沖擊性和耐熱性。
表3 SMA樹脂耐化學性能 試藥 結果 試藥 結果 試藥 結果
咖啡 不變化 黃油 不變化 漂白劑 不變化
紅茶 不變化 食油 不變化 甲醇 不變化
牛乳 不變化 食醋 不變化 汽油 溶解
蕃茄醬 不變化 黑胡椒 不變化 苯 溶解
濃硝酸 變黃 冰醋酸 表面侵蝕 不凍濃 不變化
濃硫酸 不變化 礦物油 白化 馬達油 不變化
濃鹽酸 白化 苛性堿 不變化 蓄電池液 不變化
4.6發泡性
SMA樹脂具有良好的發泡能力，發泡倍數達5-40倍，可用PS的發泡設備。SMA樹脂發泡體耐熱性要比PS、PE高20-30oC。例如PS發泡體使用溫度為80oC，而SMA樹脂發泡體使用溫度達100-121oC。
此外，SMA樹脂發泡體隔音性好，導熱系數低，可用作保溫絕熱材料。
4.7 其它性能
SMA樹脂具有較高透明度和硬度。此外，SMA樹脂有較好粘合性、電鍍性和著色性，它可以不用粘接劑直接與金屬嵌件同時模塑；SMA樹脂制品表面電鍍層無氣泡，耐龜裂，電鍍層性能優于ABS、改性PPO和ABS/PC制品。
--------------------------------------------------------------------------------
5.獲獎和知識產權情況
本系列產品獲得2000年香港國際發明展覽會銅獎、2000年中國石化發明專利三等獎、2003年中國石化科技進步三等獎和2004年上海市科技進步三等獎，并先后向中國專利局申請并獲授權十多項專利。
右圖 SMA項目獲2000香港國際發明展覽會銅獎獎牌及證書
表4 SMA樹脂研究開發項目專利申請情況表
序號 專利名稱 專利號 專利申請日
1 SMA無規共聚物的合成 ZL93114923.1 1993.12.02
2 含SMA共聚物體系的脫揮 ZL97106214.5 1997.01.10
3 用于本體聚合的反應器 98110857.1 1998.05.20
4 SMA聚合工藝 98111083.5 1998.09.16
5 聚合物脫揮裝置 ZL98225107.6 1998.09.16
6 立式過濾器 98225108.4 1998.09.16
7 液-固相連續配料裝置 ZL99226122.8 1999.03.30
8 SMA共聚物的制備方法 99119956.1 1999.11.03
9 ST中提高MA溶解度的方法 99119957.x 1999.11.03
10 可用作風扇材料的組合物及其制備方法 00127439.2 2000.12.14
11 一種可用作風扇材料的熱塑性組合物 01105007.1 2001.01.11