Cum este fabricat acrilonitril butadienă stiren: procesul complet de fabricație
Acrilonitril butadien stiren (ABS) este produs printr-un proces numit polimerizare în emulsie sau în masă continuă , în care trei monomeri - acrilonitril, butadienă și stiren - sunt legați chimic într-un termoplastic dur, rezistent la impact. Rezultatul este unul dintre cele mai utilizate materiale plastice de inginerie din lume, găsit în orice, de la tablourile de bord ale mașinilor până la cărămizile LEGO. Cel mai apropiat concurent al său structural în multe aplicații industriale este plastic nailon de inginerie , în special nailon 6 și nailon 6/6, deși cele două diferă semnificativ în ceea ce privește modul în care sunt fabricate și modul în care funcționează.
Pentru a înțelege cum este fabricat ABS, vă ajută să știți ce contribuie fiecare dintre cei trei monomeri ai săi: acrilonitrilul oferă rezistență chimică și termică; butadiena oferă duritate și rezistență la impact la temperaturi scăzute; iar stirenul conferă materialului rigiditatea, finisajul suprafeței și ușurința de prelucrare. Proporțiile relative ale acestor trei componente - de obicei în jur 20–30% acrilonitril, 5–30% butadienă și 40–60% stiren — poate fi ajustat pentru a adapta proprietățile plasticului final pentru cerințele specifice ale utilizării finale.
Acest articol acoperă chimia și ingineria pas cu pas din spatele producției ABS, cum diferă de alte materiale plastice de inginerie, inclusiv nailon, și ce factori afectează calitatea și performanța materialului final.
Cei trei monomeri bruti și de unde provin
Producția ABS începe la nivel de monomer. Fiecare dintre cele trei materii prime este derivată din materii prime petrochimice și necesită propriul lanț de aprovizionare dedicat înainte de a intra în reactorul de polimerizare ABS.
Acrilonitril (AN)
Acrilonitrilul este produs în principal prin Procesul Sohio (amoxidare SOHIO). , în care propilena reacţionează cu amoniacul şi oxigenul peste un catalizator la temperaturi de 400–510°C. Capacitatea globală de producție de acrilonitril a fost depășită 7 milioane de tone metrice pe an conform rapoartelor recente din industrie (IHS Markit, 2023). În ABS, conținutul de acrilonitril este direct responsabil pentru rezistența chimică la uleiuri, grăsimi și acizi diluați și, de asemenea, crește temperatura de deviere a căldurii a piesei finite.
butadienă (BD)
Butadiena este un produs secundar al cracarei cu abur a naftei sau etanului utilizat pentru a produce etilena. Este recuperat și purificat din tăietura C4 de ieșire de cracker. Legăturile duble ale butadienei o fac foarte reactivă în polimerizarea cu radicali liberi, iar faza de cauciuc polibutadienă (PBR) pe care o formează în ABS este cea care conferă materialului duritatea caracteristică și rezistența la impact - chiar și la temperaturi cât mai scăzute. -40°C . Această performanță la temperatură scăzută este un domeniu în care ABS depășește multe grade de plastic din nailon de inginerie, care poate deveni casant în medii reci, dacă nu este modificat în mod specific.
Stiren (SM)
Stirenul este produs prin dehidrogenarea etilbenzenului, care este el însuși produs din benzen și etilenă. Capacitatea globală de stiren este de aproximativ 35–38 milioane de tone metrice pe an (ICIS, 2023), făcându-l unul dintre cei mai abundenți intermediari petrochimici din lume. În ABS, stirenul este monomerul dominant în greutate și este responsabil pentru rigiditatea materialului, luciu și procesabilitate excelentă în turnarea prin injecție și extrudare.
Două metode primare de fabricație pentru ABS
Există două căi industriale principale pentru fabricarea ABS: polimerizare în emulsie şi polimerizare continuă în masă (vrac). . O a treia metodă, mai puțin obișnuită, este polimerizarea în suspensie. Fiecare metodă produce ABS cu caracteristici morfologice oarecum diferite și ambele rămân în uz comercial astăzi.
Polimerizare în emulsie (cel mai frecvent)
Polimerizarea în emulsie este cel mai utilizat proces industrial pentru producția de ABS și reprezintă cea mai mare parte a producției globale. Se desfășoară în două etape:
- Etapa 1 – Sinteza latexului de polibutadienă: Monomerul butadienei este emulsionat în apă cu un agent activ de suprafață și polimerizat folosind un inițiator cu radicali liberi (de obicei persulfați sau sisteme redox) la 50-80°C pentru a forma particule de latex de cauciuc polibutadienă. Dimensiunea particulelor este controlată cu atenție, de obicei în intervalul de 100-400 nanometri , deoarece acest lucru afectează direct proprietățile de impact ale ABS-ului final. Particulele mai mici oferă un luciu mai mare, dar o rezistență la impact mai mică; particulele mai mari produc o duritate mai mare.
- Etapa 2 — Copolimerizarea grefei: Latexul de polibutadienă este amestecat cu monomeri de acrilonitril și stiren, împreună cu inițiator și emulgator suplimentar. Monomerii de stiren și acrilonitril polimerizează pe suprafețele particulelor de cauciuc prin grefare cu radicali liberi, precum și formând lanțuri libere de copolimeri SAN (stiren-acrilonitril) în soluție. Rezultatul este o structură complexă în două faze: particule de cauciuc acoperite cu SAN grefat, dispersate într-o matrice SAN continuă.
- Etapa 3 – Coagulare și uscare: Latexul este destabilizat prin adăugarea de coagulanți (acizi sau săruri) pentru a determina flocularea particulelor. Turta umedă este apoi spălată, deshidratată și uscată pentru a produce pulbere sau pesmet ABS, care este mai târziu compusă și peletizată.
Un avantaj cheie al polimerizării în emulsie este controlul precis asupra dimensiunii particulelor de cauciuc și a densității grefei, ceea ce le permite producătorilor să ajusteze rezistența la impact și aspectul suprafeței. Procesul este, totuși, intensiv în apă și generează efluenți care trebuie tratați.
Polimerizare în masă continuă (vrac).
Polimerizare continuă în masă - cunoscută și sub denumirea de proces în vrac sau proces de soluție — dizolvă cauciucul polibutadienic direct într-un amestec de monomeri de stiren și acrilonitril, fără apă. Cauciucul dizolvat suferă o inversare de fază pe măsură ce polimerizarea continuă: ceea ce începe ca cauciuc într-o soluție de monomer se transformă în particule de cauciuc discrete dispersate într-o matrice SAN solidă pe măsură ce conversia crește. Acest proces este utilizat de câțiva producători importanți, inclusiv INEOS Styrolution și Trinseo și produce ABS cu niveluri mai mici de monomeri reziduali şi better color consistency than emulsion-produced grades, making it well suited for medical and food-contact applications.
În comparație cu polimerizarea în emulsie, procesul în vrac nu generează apă uzată, dar este mai greu de controlat morfologia particulelor de cauciuc și, de obicei, produce ABS cu rezistență la impact puțin mai mică. Mulți producători amestecă emulsie-ABS și bulk-SAN pentru a obține o combinație de performanță la impact și claritate vizuală.
Microstructura care face ca ABS să funcționeze
Ceea ce diferențiază ABS de materialele plastice mai simple, cum ar fi polistirenul sau nailonul de uz general, este acesta morfologie în două faze : o matrice sticloasa rigida de copolimer stiren-acrilonitril (SAN) cu particule de cauciuc dispersate peste tot. Când un impact sau o fisură încearcă să se propagă prin material, acesta întâlnește particulele de cauciuc, care acționează ca absorbanți de energie. Particulele de cauciuc cavitează (formează mici goluri interne) și provoacă deformare plastică - un mecanism numit întărirea cauciucului — care disipează energia de fractură și previne cedarea fragilă.
Acest mecanism de întărire a cauciucului este bine înțeles și a fost studiat pe larg. Potrivit lui Bucknall (1977) și confirmat ulterior de numeroase studii TEM, eficacitatea întăririi cauciucului în ABS depinde de:
- Dimensiunea particulelor de cauciuc (interval optim: 0,1–1,0 µm)
- Gradul de altoire între cauciuc și matricea SAN
- Conținut de cauciuc (de obicei 15-25% din greutatea ABS finală)
- Densitatea de reticulare în faza de cauciuc
- Compatibilitate între cauciucul altoit și matricea SAN
Această inginerie microstructurală este unul dintre motivele pentru care ABS are un preț mai mare față de materialele plastice de bază și necesită un know-how de producție mult mai sofisticat decât polimerii simpli de condensare, cum ar fi plastic nailon de inginerie .
Integrarea amestecării, peletizării și aditivilor
Pulberea sau pesmetul ABS brut din reactorul de polimerizare nu este încă un produs finit. Trebuie să treacă printr-o etapa de combinare , în care este amestecat în topitură cu o gamă de aditivi pentru a obține proprietățile finale dorite. Acest lucru se face de obicei pe un extruder cu două șuruburi care funcționează la temperaturi de topire de 200–240°C .
| Tip de aditiv | Încărcare tipică (%) | Funcție în ABS |
|---|---|---|
| Stabilizatori termici | 0,1–0,5 | Preveniți degradarea cauciucului butadien la temperaturile de procesare |
| Antioxidanți | 0,1–0,3 | Protejați împotriva oxidării în timpul procesării și întreținerii |
| stabilizatori UV | 0,2–1,0 | Reduceți îngălbenirea și cretarea la suprafață în aplicații în aer liber |
| Ignifuge | 10–20 | Obțineți evaluări UL 94 V-0 sau V-2 pentru carcasele electronice |
| Lubrifianți | 0,5–2,0 | Îmbunătățește eliberarea mucegaiului și reduce vâscozitatea topiturii |
| Coloranti / pigmenti | 0,1–3,0 | Oferă culoare fără a necesita vopsire |
| Armare cu fibra de sticla | 10–30 | Creșteți rigiditatea și temperatura de deviere a căldurii |
| Modificatori de impact | 2–10 | Îmbunătățiți și mai mult impactul la temperaturi scăzute pentru aplicații solicitante |
După amestecare, amestecul topit este extrudat printr-o matriță, răcit într-o baie de apă și tăiat în pelete uniforme. Acești peleți - de obicei cu diametrul de 2-4 mm - sunt ceea ce cumpără convertizorii (mașini de turnare prin injecție, extrudere și suflatoare) pentru a-și produce piesele. Etapa de peletizare asigură, de asemenea, un amestec omogen: orice distribuție neuniformă a particulelor de cauciuc sau aditivilor din reactor este corectată în timpul amestecării cu forfecare înaltă în extruderul cu două șuruburi.
ABS vs. Plastic Nylon de inginerie: diferențe de producție și de proprietate
ABS și plastic nailon de inginerie (în primul rând nailon 6, nailon 6/6 și nailon 12) sunt ambii membri importanți ai familiei de termoplastice de inginerie, dar sunt realizate printr-o chimie complet diferită și oferă profile de performanță distincte. Înțelegerea acestor diferențe este esențială pentru selecția materialelor în proiectarea produsului.
ABS
- Fabricat prin polimerizare prin adiție cu radicali liberi (emulsie sau vrac)
- Fără produse secundare de condensare - fără apă eliberată în timpul polimerizării
- Structură amorfă - fără punct de topire ascuțit, fereastră largă de procesare
- Absorbție scăzută de umiditate (<0,5% ASTM D570) - stabilă dimensional în medii umede
- Temperatura de deviere a căldurii (HDT): 80–100°C (neumplut), până la 120°C (grade stabilizate la căldură)
- Finisaj excelent al suprafeței, ușor de vopsit, placat sau lipit
- Rezistență chimică limitată la cetone, esteri și solvenți clorurati
Inginerie Nylon Plastic
- Realizat prin polimerizare prin condensare (creștere în trepte) - apa este eliberată ca produs secundar
- Structură semi-cristalină - punct de topire ascuțit (220–265°C pentru PA66)
- Temperatură mai mare de utilizare continuă: 120–150°C (PA66 neumplut)
- Absorbție mare de umiditate (1–9% în funcție de grad) — afectează stabilitatea dimensională
- Rezistență chimică superioară la hidrocarburi, combustibili și uleiuri lubrifiante
- Rezistență excelentă la oboseală și rezistență la uzură - preferat pentru angrenaje și rulmenți
- Necesită uscare înainte de procesare (de obicei 4-8 ore la 80°C)
În practică, ABS tinde să domine în electronicele de larg consum, interioarele auto, carcasele aparatelor și jucăriile, unde calitatea suprafeței, stabilitatea dimensională și ușurința operațiunilor secundare (vopsire, placare) sunt priorități. Plastic nylon de inginerie , în special PA66 și PA6 umplute cu sticlă, domină în componentele auto sub capotă, carcasele sculelor electrice și angrenajele industriale - aplicații care necesită o rezistență mai mare la căldură și o rezistență mai bună la expunerea la combustibil și ulei.
Există, de asemenea, o mare categorie de Aliaje ABS/nailon (amestecuri ABS PA), în care cei doi polimeri sunt combinați împreună cu agenți de compatibilitate pentru a obține un echilibru de duritate, rezistență chimică și finisare a suprafeței, care nu poate fi atins doar de niciun material. Aceste aliaje sunt utilizate în piesele ornamentale exterioare ale autovehiculelor și mânerele sculelor electrice.
Clasele de specialitate ABS și modul în care diferă producția lor
ABS-ul standard descris mai sus este doar punctul de plecare. Producătorii oferă zeci de grade de specialitate, fiecare necesitând modificări ale procesului de polimerizare sau formulării de amestecare:
ABS cu căldură ridicată
Obținut prin înlocuirea unor comonomeri de stiren cu alfa-metilstiren (AMS) sau N-fenilmaleimidă (NPMI). Acești monomeri cu inel rigid sau voluminosi cresc temperatura de tranziție sticloasă a matricei SAN de la aproximativ 105°C la 120–130°C , extinzând gradul de utilizare în aplicațiile de interior auto. ABS cu căldură ridicată este poziționat din ce în ce mai mult ca o alternativă directă la unele tipuri de plastic din nailon în aplicații în care este necesară stabilitatea dimensională la temperatură ridicată, dar absorbția de umiditate trebuie redusă la minimum.
ABS ignifug
Produs prin combinarea ABS standard cu retardanți de flacără bromurați sau pe bază de fosfor și sinergiști cu trioxid de antimoniu. Clasele ABS ignifuge trebuie să fie îndeplinite UL 94 V-0 la 1,5 mm grosimea peretelui, care este obligatorie pentru majoritatea carcaselor electronice. Adăugarea de retardanți de flacără reduce de obicei rezistența la impact cu 15-25%, astfel încât conținutul de cauciuc și dimensiunea particulelor din formulările FR-ABS sunt adesea ajustate în sus pentru a compensa.
ABS de calitate galvanică
Proiectat pentru galvanizarea cu crom și necesită un control foarte specific al morfologiei particulelor de cauciuc. Faza de cauciuc butadienă este gravată selectiv de acidul cromic în timpul pretratării, creând o suprafață micro-aspră care ancorează stratul de metal. ABS-ul de galvanizare are de obicei conținut mai mare de butadienă (20–25%) şi carefully controlled particle size distribution. Parts must be molded under tightly controlled conditions — any sink marks, flow lines, or residual stress will show through the plated surface as defects.
ABS transparent (MABS)
ABS convențional este opac deoarece faza de cauciuc are un indice de refracție diferit de matricea SAN, împrăștiind lumina. Gradele transparente - numite uneori MABS sau ABS-T - înlocuiesc cauciucul butadienic cu cauciuc metacrilat-butadien-stiren de metil (MBS), al cărui indice de refracție este potrivit cu matricea SAN. Rezultatul este un material cu transmisie a luminii de 85-90% care are încă o rezistență bună la impact, utilizat în ambalaje cosmetice, difuzoare de iluminat și dispozitive medicale.
ABS pentru imprimare 3D (grad FDM)
ABS a fost unul dintre primele materiale utilizate în imprimarea 3D prin modelare prin depunere fuzionată (FDM) și rămâne utilizat pe scară largă în ciuda concurenței din partea PLA și PETG. ABS de calitate FDM este produs din același polimer de bază, dar trebuie să îndeplinească specificații stricte pentru indicele de curgere a topiturii ( de obicei 5–20 g/10 min la 220°C/10 kg ), conținutul de umiditate (<0,1%) și uniformitatea peletelor înainte de a fi extrudate în filament la diametre de 1,75 mm sau 2,85 mm cu toleranță de ±0,02 mm.
Controlul calității în timpul producției ABS
Producția ABS este supusă unui control riguros al calității în fiecare etapă, de la puritatea monomerului brut până la testarea finală a peleților. Următorii sunt parametrii cheie de calitate monitorizați în fabricarea industrială a ABS:
| Proprietate | Metoda de testare | Gamă tipică pentru ABS de uz general |
|---|---|---|
| Indicele fluxului de topire (MFI) | ISO 1133 / ASTM D1238 | 5–30 g/10 min (220°C, 10 kg) |
| Rezistența la impact Izod (crestate) | ISO 180 / ASTM D256 | 150–400 J/m |
| Rezistența la tracțiune la rupere | ISO 527 / ASTM D638 | 38–50 MPa |
| Modulul de încovoiere | ISO 178 / ASTM D790 | 2.000–2.800 MPa |
| Temperatura de deviere a căldurii (HDT) | ISO 75 / ASTM D648 | 80–100°C la 1,82 MPa |
| Conținutul de umiditate | Karl Fischer / Pierdere la uscare | <0,2% (pentru procesare) |
| Conținut de monomer rezidual | Analiza spațiului de cap GC | <100 ppm COV totale (grade de contact cu alimentele) |
| Culoare (Indexul de galben) | ASTM E313 | <10 (clase de alb natural) |
Dimensiunea și distribuția particulelor de cauciuc sunt caracterizate prin microscopie electronică de transmisie (TEM) sau împrăștiere dinamică a luminii (DLS) în stadiul de latex. Gradul de altoire — fracția de SAN legată chimic de particulele de cauciuc — este măsurat prin extracția cu solvent și este un parametru critic pentru asigurarea unei bune compatibilitate între fazele cauciucului și matricei. O eficiență de altoire mai jos cca 20–30% de obicei are ca rezultat o performanță inferioară la impact din cauza aderenței slabe a matricei de cauciuc.
Considerații de mediu în producția ABS
Producția ABS are mai multe provocări de mediu pe care industria s-a străduit să le abordeze:
- Toxicitatea acrilonitrilului: Acrilonitrilul este clasificat ca un cancerigen uman probabil (Grupul 2A, IARC) și necesită controale stricte ale emisiilor la instalațiile de polimerizare ABS. Limitele de expunere la locul de muncă sunt de obicei stabilite la 1–2 ppm TWA în majoritatea jurisdicţiilor.
- Ape uzate din procesul de emulsie: Calea de emulsie generează volume semnificative de apă uzată de coagulare care conțin agenți tensioactivi, agenți de coagulare și urme de monomeri care necesită tratament biologic înainte de descărcare.
- Reciclabilitate: ABS-ul este reciclabil din punct de vedere tehnic (codul de identificare al rășinii #7 sau uneori #9 în anumite sisteme), dar fluxurile de deșeuri de plastic amestecate îngreunează colectarea și sortarea. Remacinarea ABS post-industrială este reutilizată în mod obișnuit în combinare, dar ratele de reciclare ABS post-consum rămân scăzute la nivel global.
- Dezvoltarea ABS pe bază de bio: Programe de cercetare sunt în desfășurare pentru a produce acrilonitril pe bază de bio din propan sau acid 3-hidroxipropionic (bio-3-HPA), care ar reduce dependența ABS de propilena derivată din fosile. Mai multe companii, inclusiv Asahi Kasei și INEOS, au anunțat programe-pilot de bio-AN începând cu 2023.
- Comparație cu plasticul de nailon de inginerie: Din perspectiva amprentei de carbon, plastic nailon de inginerie (PA6, PA66) și ABS au amprente similare de carbon de la leagăn până la poartă - aproximativ 5-7 kg CO2e per kg de polimer - deși cifrele exacte variază semnificativ în funcție de sursa de energie și de eficiența producției. Bazele de date LCA precum ecoinvent 3.9 (2023) pot fi consultate pentru valori mai precise.
Cum este procesat ABS după fabricație
Odată ce peleții ABS părăsesc linia de amestecare, ei sunt procesați de convertoarele din aval în piese finite. Cele trei metode de procesare dominante sunt turnarea prin injecție, extrudarea și termoformarea, fiecare dintre acestea valorificând comportamentul excelent de procesare a topiturii ABS.
Turnare prin injecție
Turnarea prin injecție reprezintă cea mai mare parte a consumului de ABS. ABS este uscat la <0,1% umiditate înainte de procesare (de obicei 2-4 ore la 80°C), apoi este topit în butoi la 200–240°C şi injected into a steel mold under pressures of 50–150 MPa. Mold temperatures of 40–80°C are used depending on the required surface finish and cycle time. ABS shrinkage in the mold is typically 0,4–0,7% , semnificativ mai mic decât plasticul de nailon de inginerie (0,8–2,0%), care simplifică proiectarea matriței și oferă o precizie dimensională mai bună.
extrudare
Tabla și profilul ABS sunt produse prin extrudare cu un singur șurub sau cu două șuruburi. Grosimile foilor variază de la 0,5 mm la 10 mm și sunt utilizate pe scară largă în aplicații de termoformare, inclusiv căptușeli interioare ale frigiderului, carcase pentru bagaje și carcase pentru echipamente medicale. Extrudarea țevilor ABS este utilizată în sistemele de canalizare de scurgere-deșeuri-ventilație (DWV) din America de Nord, unde țeava ABS concurează cu țeava din PVC pe baza flexibilității instalării la temperaturi mai scăzute.
Termoformare
Foaia ABS este ușor termoformată la temperaturi de 150–175°C , mult sub fereastra de procesare a majorității claselor de plastic din nailon de inginerie. ABS termoformat este utilizat pentru panourile interioare ale vehiculelor, afișajele punctelor de achiziție și carcasele de format mare pentru echipamente industriale. Materialul poate fi tras la un raport adâncime-diametru de până la 1:1 fără probleme de subțiere în operațiunile de formare calificate.
Piața globală de ABS și producătorii majori
Piața globală de ABS a fost evaluată la aproximativ 25-27 miliarde USD în 2022 şi is projected to grow at a CAGR of 4–5% through 2028, driven by automotive lightweighting, consumer electronics demand, and 3D printing adoption (MarketsandMarkets, Grand View Research, 2023). Asia-Pacific dominates production, with China, South Korea, and Taiwan accounting for over 65% din capacitatea globală ABS .
Principalii producători mondiali de ABS includ:
- INEOS Styrolution — cel mai mare producător de stirenică din lume, cu operațiuni ABS în Germania, Belgia și SUA
- LG Chem — producător major de ABS din Coreea de Sud, care furnizează OEM pentru automobile și electronice la nivel global
- SABIC — furnizează ABS și aliaje de specialitate ABS pentru aplicații auto și medicale
- Corporația Chi Mei (Taiwan) - unul dintre cei mai mari producători de ABS din Asia-Pacific
- Industriile Toray — produce ABS și ABS/aliaje de nailon plastic pentru aplicații de înaltă performanță
- Trinseo — Producător de ABS din America de Nord și European, care se concentrează pe electronice și medicale
În segmentul de plastic din nailon de inginerie, concurenții majori ai ABS în zonele de aplicare suprapuse includ BASF (Ultramid PA6 și PA66), DuPont (nylon Zytel) și Lanxess (Durethan), toate oferind clase umplute cu sticlă care provoacă ABS-ul armat în ceea ce privește rezistența la căldură și rigiditate.
Întrebări frecvente despre fabricarea ABS
Ce înseamnă ABS în plastic?
ABS înseamnă Acrilonitril Butadien Stiren . Fiecare cuvânt se referă la unul dintre cei trei monomeri din care este făcut polimerul: acrilonitril (A), butadienă (B) și stiren (S). Materialul este numit terpolimer deoarece încorporează trei blocuri chimice distincte, mai degrabă decât unul (homopolimer) sau două (copolimer).
ABS-ul este termoplastic sau termorigid?
ABS este un termoplastic . Aceasta înseamnă că se înmoaie și curge atunci când este încălzit peste temperatura de tranziție sticloasă (aproximativ 105 ° C) și se resolidifică la răcire, fără a suferi nicio modificare chimică. Acest comportament permite reprocesarea și reciclarea ABS. Acest lucru este în contrast cu termorigide precum rășinile epoxidice sau fenolice, care se reticulă permanent în timpul întăririi și nu pot fi retopite.
Care este diferența dintre ABS în emulsie și ABS în vrac?
Emulsie ABS este realizată prin polimerizarea celor trei monomeri într-un sistem de emulsie pe bază de apă, care permite un control foarte precis al dimensiunii particulelor de cauciuc și produce ABS cu o rezistență excelentă la impact. ABS în vrac (masă) dizolvă cauciucul direct în amestecul de monomeri fără apă, ceea ce dă culoare mai bună și niveluri mai mici de monomeri reziduali dar ceva mai puțină rezistență la impact. Majoritatea ABS din comerț este produsă prin polimerizare în emulsie, dar clasele în vrac sunt preferate pentru aplicații medicale și de contact alimentar.
Cum se compară ABS cu plasticul de nailon din punct de vedere al rezistenței?
ABS de uz general are o rezistență la tracțiune de 38–50 MPa și un modul de încovoiere de 2000–2800 MPa. Neumplut plastic nailon de inginerie (PA66) are o rezistență la tracțiune similară (condiționat de 80 MPa), dar este afectat semnificativ de umiditate, scăzând la 50–60 MPa atunci când este echilibrat la 50% umiditate relativă. Nailonul umplut cu sticlă (30% GF PA66) atinge o rezistență la tracțiune de 180–200 MPa și un modul de încovoiere de 9.000–11.000 MPa, depășind cu mult ABS standard. ABS umplut cu sticlă atinge doar 75–100 MPa la tracțiune și un modul de încovoiere de 5.000–7.000 MPa, făcându-l mai slab decât nailonul umplut cu sticlă echivalent din punct de vedere structural.
De ce ABS devine galben în timp?
ABS îngălbenește deoarece faza de cauciuc butadienă este susceptibilă la Oxidarea indusă de UV . Legăturile duble din lanțurile de polibutadienă reacționează cu oxigenul și lumina UV pentru a forma produși de degradare cromoforică (grupări carbonil și hidroxil) care absorb în spectrul vizibil, provocând o decolorare galbenă sau maro. Stabilizatori UV (HALS - stabilizatori de lumină cu amine împiedicate - și absorbanți UV) sunt adăugați în ABS de calitate pentru exterior pentru a încetini acest proces. Calitățile ABS ignifuge și stabilizate la căldură sunt, de asemenea, mai predispuse la îngălbenire datorită interacțiunii sistemelor stabilizatoare cu faza de cauciuc la temperaturile de procesare.
ABS-ul poate fi reciclat?
Da, ABS poate fi reciclat mecanic. Remacinarea post-industrială ABS este reprocesată în mod obișnuit în operațiunile de amestecare cu pierderi minime de proprietate dacă umiditatea este controlată și istoricul termic nu este excesiv. Reciclarea ABS post-consum este mai dificilă din cauza contaminării, amestecării cu alte materiale plastice și pierderii rezistenței la impact din cauza degradării cauciucului butadien în timpul funcționării. Reciclarea chimică a ABS - descompunerea acestuia în monomerii săi constituenți - este posibilă din punct de vedere tehnic prin piroliză, dar rămâne costisitoare și nu este încă comercializată pe scară largă din 2024.
Care este diferența dintre ABS și HIPS?
Polistirenul de mare impact (HIPS) este fabricat printr-un mecanism de întărire a cauciucului similar cu ABS - cauciuc polibutadienic dispersat într-o matrice de polistiren - dar fără acrilonitril. Ca rezultat, HIPS are o rezistență la tracțiune mai mică (25–35 MPa față de 38–50 MPa pentru ABS), o rezistență chimică mai slabă și o temperatură mai scăzută de deformare a căldurii, dar este semnificativ mai ieftin. HIPS este folosit acolo unde costul este primordial (ambalaj de unică folosință, afișaje la punctul de vânzare), în timp ce ABS este preferat acolo unde performanța contează.
Care este rolul copolimerului grefat în ABS?
Copolimerul grefat - lanțuri SAN legate chimic de suprafața particulelor de cauciuc polibutadienă - acționează ca un compatibilizator între fazele cauciucului și matricei . Fără altoire, particulele de cauciuc ar fi pur și simplu incompatibile cu matricea SAN și s-ar scoate sub stres, mai degrabă decât să se deformeze pentru a absorbi energie. Învelișul SAN grefat leagă fizic cele două faze, asigurând că stresul este transferat eficient de la matrice la particulele de cauciuc în timpul impactului, permițând funcționarea mecanismelor de cavitație și crazing care disipează energie.
Cum este utilizat ABS-ul în industria auto?
ABS este utilizat pe scară largă în aplicațiile interioare ale autovehiculelor: panouri de instrumente, panouri ornamentale ușilor, capace pentru stâlpi, carcase oglinzi interioare și carcase pentru spătarul scaunului. ABS-ul de galvanizare este utilizat pentru ornamentele exterioare, inclusiv împrejurimile grilei, mânerele ușilor și capacele oglinzilor. ABS ignifug este utilizat în carcasele conectorilor electrici și capacele cutiei de siguranțe. În multe dintre aceste aplicații, ABS concurează direct cu plastic nailon de inginerie (PA6, PA66), cu alegerea în funcție de rezistența la căldură necesară, expunerea chimică și specificațiile de finisare a suprafeței fiecărei piese.
Ce se întâmplă dacă ABS nu este uscat înainte de procesare?
ABS absoarbe umiditatea din atmosferă, atingând de obicei 0,2-0,3% umiditate la echilibru în condiții ambientale. Dacă este procesată fără uscare, umiditatea se vaporizează în butoiul fierbinte și creează urme de întindere, dungi argintii și bule de suprafață pe partea turnată. În cazuri severe, degradarea hidrolitică a matricei SAN poate reduce greutatea moleculară, scăzând permanent rezistența la impact și vâscozitatea topiturii. Practica standard este de a usca peleții ABS la 80°C timp de 2-4 ore într-un uscător cu dezumidificare la sub 0,1% umiditate înainte de procesare. Această cerință de uscare este similară, dar mai puțin solicitantă decât plasticul de nailon de inginerie, care trebuie uscat mai bine (4–8 ore la 80–90°C) datorită absorbției mai mari a umidității.
Mob: +86-15867822829
Tel: +86-0574-62538663
Fax: +86-0574-62530664
E-mail: 
Urmați-ne
Acasă
