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丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯

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（重定向自ASA樹脂）
丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯
英文名 Acrylonitrile styrene acrylate
识别
CAS号
PubChem 168508
性质
化学式 C
18H
23NO
2
相关物质
相关化学品
若非注明，所有数据均出自标准状态（25 ℃，100 kPa）下。

丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯（英語：Acrylonitrile styrene acrylate），又稱丙烯酸酯-苯乙烯-丙烯腈（Acrylic styrene acrylonitrile）、ASA樹脂，是一種無定形熱塑性塑膠，作為丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS樹脂）的替代品而開發，具有更佳的耐候性。它是一種以丙烯酸酯橡膠改性的苯乙烯-丙烯腈之共聚物 。

歷史

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1960年代，孟山都（Monsanto Company）的 James A. Herbig 與 Ival O. Salyer 率先嘗試以丙烯酸丁酯作為橡膠相，製造後來成為 ASA 的材料。隨後，巴斯夫（BASF）的 Hans-Werner Otto 與 Hans Peter Siebel 改進此研究，採用丙烯酸丁酯與丁二烯的共聚物作為橡膠相[1]。

生產

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ASA 可透過三種單體（苯乙烯、丙烯腈、丙烯酸酯）直接反應製得，也可採用接枝法，但工業上通常使用後者。在苯乙烯與丙烯腈共聚時，加入經接枝的丙烯酸酯彈性體，該彈性體以粉末形式導入[2]。

截至 2003 年，全球僅有少數大型 ASA 製造商，例如巴斯夫（BASF）、通用电气（General Electric）、拜耳（Bayer）、Miele、日立製作所與LG化学。其製程與 ABS 相似，但存在若干關鍵差異與難點；2003 年前後的年需求量約為 ABS 的 1–5%[3]。

性質

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ASA 在結構上與 ABS 極為相似。其球形顆粒為輕微交聯的丙烯酸酯橡膠取代丁二烯橡膠，作為橡膠增韌（Rubber toughening），透過化學方式與苯乙烯－丙烯腈共聚物鏈進行接枝，並嵌入苯乙烯－丙烯腈基質中。丙烯酸酯橡膠與丁二烯橡膠的差異在於不含雙鍵，使材料具備約 ABS 十倍的耐候性與抗紫外線輻射能力、更高的長期耐熱性，以及更佳的耐化學性。ASA 對環境應力龜裂的抵抗力明顯優於 ABS，尤其對酒精與多種清潔劑。通常採用 n-丁基丙烯酸酯橡膠，但也可能遇到其他酯類，例如 2-乙基己基丙烯酸酯。ASA 的玻璃轉移溫度低於 ABS，分別為 100°C 與 105°C，賦予材料更優異的低溫性能[4]。

ASA 具有優異的戶外耐候性；長期曝曬仍可保持光澤、顏色與機械性能。它耐化學品、耐熱性佳、表面高光澤、抗靜電性良好，同時堅韌且剛性高，常用於需要耐候的場合，例如商業壁板、車輛外部零件或戶外家具[5]。

ASA 可與某些塑膠相容，例如聚氯乙烯（PVC）與聚碳酸酯（PC）。ASA-PVC 複合材料已被採用[5]。

ASA 可透過擠出與共擠出、熱成型、射出成型、擠出吹塑及結構發泡成型等方式加工[5]。

ASA 略具吸濕性；加工前可能需要乾燥。

ASA 的成型收縮率極低[6]。

ASA 可與其他聚合物共擠出，使僅有 ASA 層暴露於高溫或風化環境。ASA 薄膜應用於模內裝飾，例如成型汽車外板[7]。

ASA 可與自身或某些其他塑膠焊接。超音波焊接可將 ASA 與 PVC、ABS、SAN、PMMA及其他材料接合[5]。

ASA 可使用環己烷、1,2-二氯乙烷、二氯甲烷或 2-丁酮等溶劑進行溶劑熔接。這些溶劑也能將 ASA 與 ABS 及 SAN 接合。ASA 在這些溶劑中的溶液亦可作為接著劑使用[5]。

ASA 可用氰基丙烯酸酯類接著劑黏合；但未固化的樹脂可能導致應力龜裂。ASA 與壓克力系接著劑相容。厭氧型接著劑對 ASA 效果不佳。環氧樹脂與氯丁橡膠接著劑可用於 ASA 與木材及金屬的黏合[5]。

與聚碳酸酯相比，ASA 具有更高的耐環境應力龜裂性，在戶外應用中黃變程度也較低。與聚丙烯相比，ASA 的成型收縮率較低（0.5% 對 1.5%），剛性、耐衝擊性、熱變形溫度與耐候性皆更高[3]。

應用

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ASA／ 聚碳酸酯（PC）複合材料已開發完成並商業化供應[8][9]。

在3D列印中，ASA抗紫外線能力與機械性質使其成為製造3D列印線材的優秀材料[10]，常用於列印出一般原型製作與零件，尤其適合戶外應用。這些零件首要必須能吸收一定量的衝擊與衝擊能量而不破裂[11]。已有大量研究透過多種方法[12]，包括田口方法 ，來優化 3D 列印參數，使 ASA 得以應用於高端用途[13]。3D 列印的 ASA 可用於水淡化的吸附器[14]。

含有銀化合物的 ASA 於 2008 年上市，其表面因銀的微動力效應（Oligodynamic effect）而具抗菌性[7]。

當其他聚合物因熱變形（導致製品變形）而需降低其熱變形溫度時，ASA 可作為添加劑使用[7]。

ASA 廢料可與砂混合用於鋪面結構。動態模數結果顯示，ASA 混合料的高溫抗變形能力優於瀝青混合料。ASA 混合料具有優異的抗車轍與抗水損害性能。ASA 與瀝青混合料的抗拉強度比均大於 0.8，符合 Superpave 規範。在相同孔隙率下，ASA 混合料的平均滲透係數為瀝青混合料的 6–10 倍。ASA 混合料的平均骨材流失率為瀝青混合料的 9.2–10.8 倍。整體而言，砂與 ASA 塑膠混合料可作為常用於道路表層的瀝青混合料之適當替代品[15]。ASA 與砂亦可用於3D列印與射出成型，作為低成本分散式回收方法[16]。

ASA 亦廣泛應用於汽車產業[17]。

參考資料

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  1. ^ Scheirs, J.; Priddy, D. Modern Styrenic Polymers: Polystyrenes and Styrenic Copolymers. Wiley. 2003. ISBN 978-0-471-49752-3. 
  2. ^ McKeen, Laurence W. Chapter 2 - Styrenic Plastics. The Effect of Creep and Other Time Related Factors on Plastics and Elastomers Second. William Andrew Publishing. 2009: 33–81. ISBN 978-0-8155-1585-2. 
  3. ^ 3.0 3.1 Scheirs, J.; Priddy, D. Modern Styrenic Polymers: Polystyrenes and Styrenic Copolymers. Wiley. 2003: 341 [2017-01-11]. ISBN 978-0-471-49752-3. 
  4. ^ PETG vs ABS vs ASA. filament2print. [31 January 2020]. 
  5. ^ 5.0 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 Staff, PDL. Handbook of Plastics Joining: A Practical Guide. Elsevier Science. 1997: 515 [2017-01-11]. ISBN 978-0-8155-1766-5. 
  6. ^ Shrinkage value of Plastics Material & Injection Molding - Chart. Omnexus. [31 January 2020]. 
  7. ^ 7.0 7.1 7.2 Fink, J.K. Handbook of Engineering and Specialty Thermoplastics, Polyolefins and Styrenics. Wiley. 2010 [2017-01-11]. ISBN 978-1-118-02928-2. 
  8. ^ SABIC - GELOY Resin. www.sabic.com. 
  9. ^ Ramteke, Amol A.; Maiti, S. N. Mechanical properties of polycarbonate/modified acrylonitrile-styrene-acrylate terpolymer blend. Journal of Applied Polymer Science. 5 April 2010, 116 (1): 486–492. doi:10.1002/app.31560. 
  10. ^ ~/media/Main/Files/Material_Spec_Sheets/MSS_FDM_ASA. stratasys.com. [2017-01-11]. （原始内容存档于2016-11-14）. 
  11. ^ 3D-Druck: Aktuelle Anwendungsbeispiele. 15 February 2016. 
  12. ^ El Magri, Anouar; Ouassil, Salah-Eddine; Vaudreuil, Sébastien. Effects of printing parameters on the tensile behavior of 3D -printed acrylonitrile styrene acrylate ( ASA ) material in Z direction需要付费订阅. Polymer Engineering & Science. 2022, 62 (3): 848–860. ISSN 0032-3888. S2CID 245825632. doi:10.1002/pen.25891 （英语）. 
  13. ^ Hameed, Abdul Zubar; Aravind Raj, Sakthivel; Kandasamy, Jayakrishna; Shahzad, Muhammad Atif; Baghdadi, Majed Abubakr. 3D Printing Parameter Optimization Using Taguchi Approach to Examine Acrylonitrile Styrene Acrylate (ASA) Mechanical Properties. Polymers. January 2022, 14 (16): 3256. ISSN 2073-4360. PMC 9416275 可免费查阅. PMID 36015513. doi:10.3390/polym14163256 可免费查阅 （英语）. 
  14. ^ Khalil, Abdullah; Ahmed, Farah Ejaz; Hilal, Nidal. The emerging role of 3D printing in water desalination需要付费订阅. Science of the Total Environment. 2021-10-10, 790. Bibcode:2021ScTEn.79048238K. ISSN 0048-9697. PMID 34107408. doi:10.1016/j.scitotenv.2021.148238.  已忽略未知参数|article-number= (帮助)
  15. ^ Jin, Dongzhao; Meyer, Theresa K.; Chen, Siyu; Ampadu Boateng, Kwadwo; Pearce, Joshua M.; You, Zhanping. Evaluation of lab performance of stamp sand and acrylonitrile styrene acrylate waste composites without asphalt as road surface materials需要付费订阅. Construction and Building Materials. 2022-07-04, 338. ISSN 0950-0618. S2CID 248437937. doi:10.1016/j.conbuildmat.2022.127569.  已忽略未知参数|article-number= (帮助)
  16. ^ Meyer, Theresa K.; Tanikella, Nagendra G.; Reich, Matthew J.; Pearce, Joshua M. Potential of distributed recycling from hybrid manufacturing of 3-D printing and injection molding of stamp sand and acrylonitrile styrene acrylate waste composite. Sustainable Materials and Technologies. 2020-09-01, 25. Bibcode:2020SusMT..2500169M. ISSN 2214-9937. S2CID 218967394. doi:10.1016/j.susmat.2020.e00169.  已忽略未知参数|article-number= (帮助)
  17. ^ Acrylonitrile Styrene Acrylate (ASA) Plastic | UL Prospector. plastics.ides.com. [2017-01-11]. 
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