ABS樹脂作為五大合成樹脂之一，以其優異的抗沖擊性、尺寸穩定性、表面光澤度及易加工性，廣泛應用于家電、汽車、電子電器等領域。然而，ABS樹脂中的不飽和碳碳雙鍵使其在熱、氧、紫外光等作用下易發生降解變色，限制了其應用范圍。

目前，ABS的生產工藝主要包括乳液接枝-摻混法和連續本體法。其中，乳液接枝-本體SAN摻混法占全球產量的85%以上，其橡膠含量高、粒徑小，但顏色偏黃；而連續本體法生產的ABS白度高、橡膠粒徑大，但橡膠含量較低。

不同生產工藝和組成結構對ABS樹脂的耐候性有顯著影響。為了深入研究ABS樹脂在光、熱、氧、濕氣等環境下的老化行為，本文選取了典型的乳液法和本體法ABS樹脂，通過戶外暴曬、氙燈老化箱、鼓風熱烘箱和恒溫恒濕箱等實驗手段，系統評估其耐候性差異，為提升產品性能和延長使用壽命提供科學依據。

1 實驗部分

1.1 主要原料

涉及的 ABS 樹脂原材料信息見表 1。

表 1 實驗所用 ABS 樹脂信息

1.2 性能測試與表征

1.2.1 頂空氣相色譜分析

頂空加熱溫度 120℃，靜態恒溫 5h，頂空進樣針溫度 130℃，進樣量 0.3mL；色譜柱溫變化（程序升溫）：起始溫度為 40℃，保持 10min，然后以 5℃/min 的速率升至 200℃，保持 10min。

1.2.2 戶外暴曬實驗

按 GB/T 3681-2000《塑料大氣暴露實驗方法》進行戶外暴曬，暴曬地點為廣州，樣品與水平成 45°角固定，并朝南放置。

1.2.3 氙燈老化

按 ISO 4892.2：2006 進行氙燈老化試驗。試驗采用 cycle Ⅰ條件，即：持續光照；輻照度（300~400）nm 為（60±2）W/m2；黑標溫度（65±3）℃；箱體溫度（38±3）℃；相對濕度（65±5）%；噴淋周期：102min 不噴淋 /18min 噴淋。

1.2.4 熱老化

按 GB/T 7141《塑料熱空氣暴露試驗方法》進行熱老化試驗，試驗溫度為 60℃。

1.2.5 濕熱老化

按 GB/T 12000《塑料暴露于濕熱、水噴霧和鹽霧中影響的測定》進行濕熱老化試驗。試驗溫度為 50℃，濕度為 90%RH。

1.2.6 顏色測試

按 GB/T 3979-2008《物體色的測量方法》評價色板的顏色變化，并輔助目視。

2 結果與討論

2.1 乳液法和本體法 ABS 樹脂中的雜質分析

ABS 樹脂中所含金屬離子可通過電感耦合等離子體原子發射光譜法（ICP-AES）測出，而有機小分子物質可以通過頂空氣相色譜法（HS-GC）分析得出。表 2 為采用 ICP-AES 測得 ABS 樹脂中總金屬離子含量的結果。總共測試了 ABS 樹脂中 19 中常見的金屬離子，并統計總含量。

表 2 不同乳液法和本體法 ABS 樹脂中金屬離子含量檢測結果

由表 2 可知，本體法 ABS 樹脂所含金屬離子含量遠小于乳液法 ABS。進一步分析可知，主要是因為乳液法 ABS 樹脂在合成時加入大量的乳化劑和凝聚劑，這些助劑都含有大量的金屬離子，而本體法 ABS 合成時無需加入這些助劑。

對于 ABS 樹脂中殘留的有機小分子物質，采用 HS-GC 方法分析得到的色譜圖，如圖 1 所示。

圖 1 不同乳液法和本體法 ABS 樹脂的氣相色譜圖

由圖 1 可知，幾種乳液法 ABS 樹脂的主要峰出現在保留時間為 6.7min 和 8.6min，而本體法 ABS 樹脂的主要峰出現在 6min 和 7.9min。EABS4 樹脂在保留時間 6.7min 處只有極弱的峰，而 EABS1 樹脂在保留時間 9.6min 處出現一較強峰。通過建立峰面積與總揮發性有機物含量（TVOC）的標準曲線，可以計算出 ABS 樹脂中所含總揮發性有機物含量，其計算結果列于表 3。由表 3 可知，本體法 ABS 樹脂的 TVOC 含量遠小于乳液法 ABS 樹脂。EABS1 樹脂的 TVOC 含量最大。

表 3 不同乳液法和本體法 ABS 樹脂中總揮發性有機物含量檢測結果

2.2 不同老化方法的測試結果

2.2.1 戶外暴曬

從圖 2（a）看出 EABS1 樹脂，其膠含量比其他樹脂高很多，因此經戶外暴曬，將會有更多的不飽和雙鍵受光照、熱、氧等作用被降解，樹脂老化程度加劇。

從圖 2（b）所示，可以發現乳液法 ABS 樹脂受光照并不是一直是變黃，而是在初期先變藍之后慢慢開始持續變黃。可能是由于 ABS 樹脂在合成過程中殘留的各種雜質（如苯乙烯或酚類抗氧劑等）吸收了太陽光中的可見光部分（大于 380nm），對 ABS 樹脂起“漂白作用”，從而大大削弱了紫外光的黃化作用，使 ABS 樹脂變藍。

圖 2 乳液法 ABS 樹脂在戶外暴曬的顏色變化

相比乳液法 ABS，本體法 ABS 樹脂的色差快速變大，表現為耐戶外暴曬性能很差，如圖 3（b）所示。

圖 3 本體法 ABS 樹脂在戶外暴曬的顏色變化 

2.2.2 氙燈老化

乳液法 ABS 樹脂在氙燈照射下也是在初期先變藍之后慢慢開始變黃，如圖 4（b）所示。不同于戶外暴曬的是，變藍只維持了很短的時間（<3 天），之后則快速變黃。

圖 4 乳液法 ABS 樹脂受氙燈老化的顏色變化

本體法 ABS 受氙燈照射色差快速增大，比乳液法 ABS 變色快。目測所有樣品的色板，明顯發黃嚴重，如圖 5（a）所示。

圖 5 本體法 ABS 樹脂受氙燈老化的顏色變化

2.2.3 熱老化

由前面分析 ABS 樹脂中金屬離子總含量的結果可知，本體法 ABS 樹脂所含金屬離子雜質明顯少于乳液法 ABS。進一步對比乳液法 ABS 樹脂中金屬離子總含量，可知 EABS5<EABS2<EABS4≈EABS3。由此可認為，ABS 樹脂在熱老化過程中，變色程度不僅受 ABS 樹脂本身黃化影響，而且樹脂中含有的金屬離子雜質可能也會影響其變色。

圖 6 不同 ABS 樹脂受熱老化的顏色變化

2.2.4 濕熱老化

結果與熱老化基本一致，也是本體法 ABS 樹脂耐濕熱老化優于乳液法 ABS 樹脂，且不同本體法 ABS 樹脂的變色差異不明顯而不同乳液法 ABS 樹脂的變色差異大。

圖 7 不同 ABS 樹脂受濕熱老化的顏色變化

2.3 ABS 樹脂在不同老化條件下的比較

對比圖 2(a) 和圖 4(a)、圖 3(a) 和圖 5(a) 可知，無論是乳液法 ABS 樹脂還是本體法 ABS 樹脂，經戶外暴曬和氙燈老化，其顏色變化趨勢都是初期先增大再減小，之后持續增大的過程。這預示著自然暴曬和氙燈老化具有一定的相關性。

對比兩者變色程度，可以發現氙燈老化使 ABS 樹脂在較短時間內快速變色，而戶外暴曬則只能使其緩慢地變色。如果能找到兩者的相關性，則可使用氙燈老化來近似替代戶外老化，就不用通過長期的戶外暴曬試驗來評價材料的耐候性，從而極大地縮短耐候產品的開發周期。以色差為評價指標，對比乳液法 ABS 樹脂和本體法 ABS 樹脂的戶外暴曬和氙燈老化色差數據，可以發現，對于本體法 ABS 樹脂，氙燈老化 28 天的色差變化近似相當于在廣州戶外暴曬 90 天所產出的色差，而對于乳液法 ABS 樹脂，氙燈老化 35 天反映了廣州戶外暴曬約 90 天的色差變化。

從圖 6(a) 和圖 7(a) 可以看出，ABS 樹脂在無紫外光照射條件而僅受熱氧、濕熱作用下的變色較弱。結合戶外和氙燈老化的變色可知，ABS 樹脂在有紫外光照射時變色非常快速。所以，光照是 ABS 樹脂在戶外變色的主要原因。這主要是因為 ABS 樹脂中不飽和雙鍵等生色基團對紫外光非常敏感。