目前，制备可循环利用、使用寿命较长的新型塑料制品是当下塑料领域研究开发的重点工作之一[1-2]。丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂(ABS)作为一种常用的合成树脂[3]，其力学性能良好，且易于加工成型，在汽车[4]、家电[5]、管道型材[6]、体育用品[7]方面具有重要的用途。但由于ABS的光泽度和耐磨性相对较差[8]，限制了其现阶段在乒乓球拍及球桌方面的应用，所以制备光泽度良好，耐磨性能优良的改性ABS复合材料也是当下的研究方向之一[9-11]。苯乙烯-丙烯腈共聚物(AS)的理化性能与ABS的性能较为接近，且具有良好的耐冲击，高光泽度，成本较低等优点，考虑将其加入ABS中，以改善ABS的光泽度及耐磨性能，具有一定的应用前景[12-13]。本实验以ABS为基质材料，AS为改性剂，制备了ABS/AS复合材料，并重点分析了AS的用量对ABS/AS复合材料的力学性能、光泽度及耐磨性能的影响。1实验部分1.1主要原料丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)， BZ-3F219，浙江金利达有限公司；苯乙烯-丙烯腈共聚物(AS)， PN-127，镇江奇美化工有限公司；抗氧剂1010，市售，江阴天鹏试剂有限公司。1.2仪器与设备高速混合机，SHR-100，浙江瑞安仪器设备公司；双螺杆挤出机，SJP53，苏州金威机械设备公司；球形接触摩擦磨损测试仪，UMT-3MT，华海商贸有限公司；扫描电子显微镜(SEM)，SU8020，日本电子公司；鼓风干燥机，CRT-1305，天津镇海设备有限公司；邵氏硬度计，LX-D，扬州源峰仪器设备公司；傅立叶变换红外光谱仪，FTIR-650，德国耐驰公司；摆锤冲击试验机，UJ-55，江苏华科仪器制造厂；光泽度仪，VG-7000，日本东芝公司。1.3样品制备表1为样品的基本配方。将ABS、AS及抗氧剂1010等材料烘干，按照表1的配方，将材料投入到高速混合机中混合5 min，将混合料投入到双螺杆挤出机中，温度设置为210 oC，通过改变AS的用量，即可制备得到含不同AS质量分数的ABS/AS复合材料。10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2021.01.001.T001表1样品的基本配方Tab.1Basic formula of sample配方ABSAS抗氧剂1010a10003b9553c90103d85153e80203%%1.4性能测试与表征冲击性能测试：按GB/T 529—2008进行测试。邵氏硬度(邵氏D)：按GB/T 531.1—2008进行测试。FTIR测试：采用红外光谱仪进行测试，红外测试范围4 000~500 cm-1。维卡软化点测试：按GB/T 1634—1979进行测试，载重5 kg，升温速率5 oC/min。SEM分析：对样品表面喷金处理后观察样品磨损后的形貌，加速电压5 kV。光泽度分析：按GB/T 8807—1988进行测试，测试入射角为60º。耐磨性分析：在摩擦磨损测试仪上测试材料的耐磨性，实验以5组数据的平均值作为最后结果，样条尺寸25 mm×25 mm×6 mm，样条的磨损率计算公式为：S=∆mρFL (1)式（1）中：ρ为材料的密度，g/cm3；Δm为材料的质量变化，g；F为样品所受到的摩擦力，N；L为滑行的距离，m。2结果与讨论2.1ABS/AS复合材料的邵氏硬度和红外光谱图1为不同AS用量对ABS/AS复合材料邵氏硬度的影响。AS组分用量较少时，ABS/AS复合材料的邵氏硬度增加的较为明显，AS用量增加至15%后，复合材料的邵氏硬度变化不大。分析认为，在ABS基体中加入AS，相当于引入了更多的苯环和强极性的氰基，苯环的加入提高了分子链的旋转阻力，氰基增加了分子间的相互作用力，因此，复合材料的邵氏硬度增加[14]。图2为ABS/AS复合材料的红外谱图。在3 574 cm-1处出现的红外峰是由于苯环的伸缩振动引起的，在1 613 cm-1和1 407 cm-1两处的红外峰归因于苯环骨架的伸缩振动，1 022 cm-1处的红外峰是由与C—H键的面外弯曲振动引起的，在ABS和AS及其复合材料中均能找到，表明了ABS和AS成功共混到一起。10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2021.01.001.F001图1不同AS用量对ABS/AS复合材料邵氏硬度的影响Fig.1Effect of different AS amounts on the shore hardness ofABS/AS composites10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2021.01.001.F002图2ABS/AS复合材料的红外谱图Fig.2FTIR of ABS/AS composites2.2ABS/AS复合材料的冲击强度图3为AS用量对ABS/AS复合材料冲击强度的影响。从图3可以看出，复合材料的冲击强度随着AS用量的增加呈现上升的趋势。分析认为，AS材料的韧性较大，加入ABS基体中可以承受较高的外力作用，因此冲击强度逐渐增大，对于提高乒乓球样品的使用寿命具有较好的作用[15]。10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2021.01.001.F003图3AS用量对ABS/AS复合材料冲击强度的影响Fig.3Effect of AS content on impact strength of ABS/AS composites2.3ABS/AS复合材料的维卡软化点图4为不同AS用量对ABS/AS复合材料维卡软化点的影响。从图4可以看出，纯ABS树脂的维卡软化点较低，仅为95.4 oC，加入AS后，维卡软化点呈现近似于线性增加的趋势，在AS的用量为20%时达到最大值104.4 oC，较纯的ABS增加9.43%。分析认为，AS的维卡软化点约为110 oC，高于ABS的维卡软化点，随着AS用量的增加，其值逐渐接近于110 oC[16]。10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2021.01.001.F004图4AS用量对ABS/AS复合材料维卡软化点的影响Fig. 4Effect of AS content on Vicat softening point of ABS/AS composites图5为不同AS用量对ABS/AS复合材料DSC的影响。从图5可以看出，随着AS含量的增加，复合材料的热分解温度也在向高温处发生偏移。表明AS作为改性剂掺入ABS后能够提高复合材料的热稳定性。在95~107 oC范围内发生的变化主要是复合材料发生软化。继续升高温度，在180~210 oC范围内会发生较大的吸热现象，这是由于复合材料受热发生玻璃化转变。10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2021.01.001.F005图5AS用量对ABS/AS复合材料DSC的影响Fig. 5Effect of AS content on DSC of ABS/AS composites2.4ABS/AS复合材料的表面光泽度表面光泽度是乒乓球材料非常重要的性能指标之一，采用60º角测试了样品的光泽度。图6为AS用量对ABS/AS复合材料光泽度的影响。从图6可以看出，随着样品中AS用量的增加，塑料制品的表面光泽度先提高后降低。分析认为，AS和ABS都是透明高分子材料，AS的折射率低于ABS，因此随着AS用量的增加，样品的表面光泽度逐渐提高，在AS用量为15%时达到最大值，继续添加AS，样品的表面光泽度下降，主要是由于AS中较多的氰基提高了材料的结晶度，使复合材料的表面光泽度降低[17]。10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2021.01.001.F006图6AS用量对ABS/AS复合材料光泽度的影响Fig. 6Effect of AS content on vicat softening point of ABS/AS composites2.5ABS/AS复合材料的耐磨性能复合材料的耐磨性能对于乒乓球的使用寿命具有重要影响，在441 N的压力及6.2 m/s的滑动速度下测试了复合材料的摩擦系数及磨损率，图7为测试结果。从图7可以看出，复合材料的摩擦系数随着AS用量的增加而逐渐增大，磨损率则呈现逐渐降低的趋势。分析认为，加入AS后，分子中强极性的氰基数量增多，这些官能团的存在对于复合材料表面的润滑起到了限制作用，随着AS用量的增加，氰基基团含量进一步增加，材料的硬度也在不断增加，使得材料的磨损率发生逐渐降低现象，因此在ABS中加入AS对于提高复合材料的耐磨性能具有一定作用[18]。10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2021.01.001.F007图7AS用量对ABS/AS复合材料耐磨性能的影响Fig.7Effect of AS content on wear resistance of ABS/AS composites2.6ABS/AS复合材料的磨损表面形貌图8为ABS/AS复合材料的磨损形貌。从图8可以看出，ABS/AS复合材料经摩擦磨损实验后，样品的表面出现了不同程度的损伤，纯ABS的磨损表面出现较多的孔洞，材料的耐磨性较差，随着AS用量的增加，样品表面的孔洞数量及尺寸逐渐减小，说明AS可以与ABS较好的黏合，形成较为紧密的结构，摩擦外力对于材料表面的形貌影响较小，对于改善ABS的耐磨性能具有较为明显的作用[19]。10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2021.01.001.F008图8ABS/AS复合材料的磨损形貌Fig.8Wear morphology of ABS/AS composites3结论(1)以ABS为基体，AS为改性剂，制备了不同AS用量的ABS/AS复合材料。研究发现，随着AS用量的增加，对于改善复合材料的邵氏硬度具有较好的作用，冲击强度随着AS用量的增加也不断增大，对于材料使用寿命的提升具有一定作用。(2)纯ABS的维卡软化点较低，加入AS后复合材料的维卡软化点呈现增大的趋势，其值逐渐接近于AS的维卡软化点。随着AS的不断增加，复合材料的力学性能不断增加，但是光泽度则在AS用量为15%时达到最大值，进一步添加AS，样品的光泽度有所降低。结合材料自身的强度和耐磨性能，选用15%下的AS添加量进行复合材料制备。(3)加入AS对于改善ABS基体的耐磨性效果较为明显，随着AS用量的提高，复合材料的摩擦系数升高，磨损率逐渐降低。SEM观察发现，加入较多的AS，磨损后的样品表面结构更为紧密，光滑平整，孔洞较少。