SMA树脂
1.概述
　　SMA树脂系苯乙烯（S）-马来酸酐（MA）共聚物。高分子量无规共聚物是其中之一，含马来酸酐5～25mol%。目前，世界此类SMA树脂生产能力已达9万多吨/年（如表1所示）。北美生产的汽车仪表板骨架有三分之二用玻纤增强SMA制造（图1）。据预测，在1998-2003年间，年增长率：美国为2.5%，西欧为1.9%。从有关网站获悉，2001年，SMA树脂的价格为：3000-4000美元/吨。　　
　　在“七五”期间，我国曾有成都科技大学和上海交通大学开展过SMA树脂合成研究。中国石油化工股份有限公司（简称中国石化）上海石油化工研究院（简称上海石化院）同期也开始了SMA树脂合成工艺开发。1994年上海石化院与浙江大学合作开发的SMA树脂中试工艺技术通过中国石油化工股份有限公司的鉴定。1996年在上海石化院建成500吨/年SMA树脂中试装置。该装置可产两种透明级产品，MA摩尔含量分别为12和18%。2000年SMA树脂中试工艺技术通过中国石化组织的鉴定。2001年，上海石化院与化工厂、高校合作，成功地将已有的SMA树脂中试工艺技术应用于引进的千吨级工业装置。达到生产能力3000吨/年，填补了我国SMA树脂工业生产技术的空白。工业化装置自控水平高，产品的质量稳定，某些指标（如残单量、外观色泽）优于中试产品。用户使用后证明产品符合使用要求。2001年SMA树脂工业生产技术通过中国石化组织的鉴定。国内2000年SMA树脂的使用量87吨，比1999年的用量翻了一番；2001年SMA树脂的用量达到175吨，又比前一年翻了一番；2004年SMA树脂的用量已达500吨。可以相信，随着SMA树脂工业化生产技术的发展与成熟。我国在SMA树脂应用方面的研究步伐也会相应加快，对新的聚合物合金，共混物和复合材料的研制与开发会起到促进作用。
表1世界SMA树脂生产、消费情况及发展预测（万吨）    1990 1994 1998 2003（预测）
   美国 西欧 日本 美国 西欧 美国 西欧 日本 美国 西欧 日本
生产能力 5.2       5.2 2.0 >7.0 >2.0    >7.0 >2.0   
实际产量 4.5       3.9    5.3 1.5 0.075         
进口量                      0.225         
消费量 3.4 0.9 0.5-0.7 3.9    5.3 1.5 0.3 6.0 1.65 0.3
 
 

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2.技术路线
　　本院研制的SMA树脂是由苯乙烯与马来酸酐两种单体在一定条件下进行共聚反应而得的无规结构共聚物。共聚物中马来酸酐含量和分子量可调。该共聚反应可表示为：
 
　　S和MA共聚反应可采用的聚合方法有本体法、溶液法、本体-悬浮法和乳液法。早期SMA树脂合成工艺研究中一般采用移热容易的溶液法。因特殊构型反应器和搅拌装置的采用，传热传质能力提高，本体法工艺已显现其生产效率高、产品质量佳、排污少等优点。上海石化院开发的SMA树脂合成技术属该工艺，并结合了真空排气式脱挥技术。

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3.产品牌号
　　主要牌号有SMA 214、SMA 218、SMA M14、SMA M25、SAM 308、SAM 730B等。技术指标符合企业标准Q/SHSRIPT03.001-2002。每袋净重25千克。
3.1透明级
　　透明级品种有BENMA218NF、BENMA218HF、BENMA212NF、BENMA212HF，主要用作玻纤增强AS、ABS的增容剂。产品的部分性能如下：
比重　　 　　　　　　 1.06-1.08 　拉伸强度 MPa 　　　　　　 30-40
伸长率 % 　　　　　　 2-3 　　　　弯曲强度 MPa 　　　　　　 45-55
弯曲模量 MPa 　　　　 2800-3200 　悬臂梁冲击强度 (Izod) J/m 10-20
Vicat温度 (5Kg)　　　 120-130oC 　HDT (1.82MPa) oC　　　　　110-120
熔融指数 (230oC/2.16Kg) g/10min 　 1.2-5.8
3.2抗冲改性级
　　抗冲改性级SMA树脂可用于耐热抗冲要求较高的场合。产品的部分性能如表2：
表2抗冲改性级SMA树脂力学与热性能 牌号 850M 870M 880M 890M
拉伸强度 MPa 23.4 35.3 43.2 48.5
伸长率 % 92.9 15.8 11.2 8.2
弯曲强度 MPa 40.4 65.2 78.9 68.2
弯曲模量 MPa 1256 2074 2482 3005
Izod冲击强度 J/m 332 104 51 29
HDT oC 93 107 111 115
3.3玻纤增强级
　　玻纤增强级SMA树脂可用作结构件材料，如汽车仪表板骨架等。也可改性AS，注塑暖风机壳体、扇叶等空调零部件。玻纤增强级SMA树脂的性能如7.1.3节介绍。

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4.产品特性
4.1耐热性
　　SMA树脂具有较高的热形变温度，比PS、AS和ABS高出20-30oC。随MA含量增加，SMA树脂的玻璃化温度Tg、HDT和Vicat温度都提高。SMA树脂与玻纤共混物HDT可达125-140oC。
4.2相容性
　　SMA树脂分子结构中具有非极性的芳环基和极性的酸酐基，因此与多种极性或非极性材料（如PS、AS、ABS、PC和PA等）以及玻纤相容性良好，从而制得性能优良，应用广泛的塑料合金。
4.3加工性
　　SMA树脂的熔融指数（MFI）值大，熔体粘度低，注射成型和挤出成型时流动平稳，易充满型腔，可用通用设备进行挤出吹塑、注射和热成型，并能制成片材。SMA树脂挤出温度230-265oC，冷却固化速度快、制品尺寸稳定，热收缩率仅0.4-0.6%。
4.4化学稳定性
　　SMA树脂能耐多种化学试剂及各种动、植物、矿物油脂的侵蚀，表3说明SMA树脂的耐化学性能。
4.5 抗冲击性
　　透明级SMA树脂性脆，可用增韧剂改性，提高抗冲击性。冲击改性型SMA树脂具有良好的耐冲击性和耐热性。
表3 SMA树脂耐化学性能 试药 结果 试药 结果 试药 结果
咖啡 不变化 黄油 不变化 漂白剂 不变化
红茶 不变化 食油 不变化 甲醇 不变化
牛乳 不变化 食醋 不变化 汽油 溶解
蕃茄酱 不变化 黑胡椒 不变化 苯 溶解
浓硝酸 变黄 冰醋酸 表面侵蚀 不冻浓 不变化
浓硫酸 不变化 矿物油 白化 马达油 不变化
浓盐酸 白化 苛性碱 不变化 蓄电池液 不变化
4.6发泡性
　　SMA树脂具有良好的发泡能力，发泡倍数达5-40倍，可用PS的发泡设备。SMA树脂发泡体耐热性要比PS、PE高20-30oC。例如PS发泡体使用温度为80oC，而SMA树脂发泡体使用温度达100-121oC。
　　此外，SMA树脂发泡体隔音性好，导热系数低，可用作保温绝热材料。
4.7 其它性能
　　SMA树脂具有较高透明度和硬度。此外，SMA树脂有较好粘合性、电镀性和着色性，它可以不用粘接剂直接与金属嵌件同时模塑；SMA树脂制品表面电镀层无气泡，耐龟裂，电镀层性能优于ABS、改性PPO和ABS/PC制品。
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5.获奖和知识产权情况
　　本系列产品获得2000年香港国际发明展览会铜奖、2000年中国石化发明专利三等奖、2003年中国石化科技进步三等奖和2004年上海市科技进步三等奖，并先后向中国专利局申请并获授权十多项专利。
右图 SMA项目获2000香港国际发明展览会铜奖奖牌及证书
表4 SMA树脂研究开发项目专利申请情况表
序号 专利名称 专利号 专利申请日
1 SMA无规共聚物的合成 ZL93114923.1 1993.12.02
2 含SMA共聚物体系的脱挥 ZL97106214.5 1997.01.10
3 用于本体聚合的反应器 98110857.1 1998.05.20
4 SMA聚合工艺 98111083.5 1998.09.16
5 聚合物脱挥装置 ZL98225107.6 1998.09.16
6 立式过滤器 98225108.4 1998.09.16
7 液-固相连续配料装置 ZL99226122.8 1999.03.30
8 SMA共聚物的制备方法 99119956.1 1999.11.03
9 ST中提高MA溶解度的方法 99119957.x 1999.11.03
10 可用作风扇材料的组合物及其制备方法 00127439.2 2000.12.14
11 一种可用作风扇材料的热塑性组合物 01105007.1 2001.01.11