Spis treści
Pochodzenie akrylonitrylo-butadieno-styrenu (ABS)
Akrylonitrylo-butadieno-styren, powszechnie znany jako ABS, jest kopolimerem i kluczowym składnikiem w różnych zastosowaniach przemysłowych i komercyjnych. ABS jest produkowany na skalę przemysłową poprzez kopolimeryzację szczepioną, w której styren i akrylonitryl są polimeryzowane w obecności polibutadienu.
Proces ten prowadzi do powstania terpolimeru ABS. Alternatywnie, ABS może być również wytwarzany przez mechaniczne mieszanie kopolimeru styren-akrylonitryl (SAN) z polibutadienem, w wyniku czego powstają tak zwane mieszanki polimerów ABS. Przezroczysty ABS jest wytwarzany na przykład przez dodanie polimetakrylanu metylu (PMMA).
Około 50% ABS produkowanego w Europie Zachodniej jest zużywane przez przemysł motoryzacyjny i elektryczny, ponieważ ABS dobrze nadaje się do powlekania metalami i polimerami. polimery i jest wykorzystywany w różnych zastosowaniach, takich jak zabawki, części samochodowe i urządzenia gospodarstwa domowego.
To termoplastyczne tworzywo sztuczne charakteryzuje się uderzającą wszechstronnością i umiarkowaną krystalicznością, która charakteryzuje jego podstawowe cechy, wysoką udarność, wytrzymałość i odporność na ciepło. Ten unikalny skład ABS pozwala mu przejść od solidności do pewnej elastyczności.
EIGENSCHAFTEN | ABS | POLYSTYROL (PS) | POLYETHYLEN (PE) |
|---|---|---|---|
| Schlagzähigkeit | Hoch | Niedrig | Niedrig |
| Hitzebeständigkeit | Gut | Schlecht | Schlecht |
| Chemische Beständigkeit | Mäßig | Schlecht | Gut |
| Oberflächenhärte | Hoch | Gering | Gering |
ABS oferuje kilka zalet w porównaniu z innymi polimerami. W porównaniu z polistyrenem i polietylenem ma wysoką udarność i dlatego nadaje się do zastosowań wymagających długiej żywotności.
ABS ma również dobrą odporność na ciepło, co jest cenną właściwością w różnych zastosowaniach technicznych. Ponadto ABS ma wyższą twardość powierzchni w porównaniu do polistyrenu i polietylenu, co skutkuje lepszą odpornością na zarysowania i ogólną trwałością.
Krystaliczność ABS
ABS charakteryzuje się zrównoważoną mieszanką struktur amorficznych i krystalicznych, co skutkuje uporządkowanym, ale elastycznym układem molekularnym.
Krystaliczność krystaliczność materiału wskazuje stopień, w jakim jego cząsteczki są ułożone w uporządkowaną, regularną strukturę. W przypadku czystych polimerów porządek ten może być często bardzo wyraźny, co skutkuje wysokim stopniem krystaliczności.
Z drugiej strony ABS wykazuje umiarkowaną krystaliczność, co umożliwia mu połączenie wytrzymałości, odporności na obciążenia dynamiczne i stabilności wymiarowej. Ten umiarkowany stopień krystaliczności wynika głównie z interakcji różnych monomerów w kopolimerze, które wnoszą różne właściwości do całej mieszaniny.
A Różnicowy kalorymetr skaningowy (DSC) umożliwia precyzyjną analizę krystaliczności materiałów takich jak ABS poprzez śledzenie energii cieplnej, którą materiał pochłania lub uwalnia podczas kontrolowanego wzrostu temperatury. Metoda ta pozwala na identyfikację charakterystycznych punktów przejściowych, takich jak temperatura topnienia i temperatura mięknienia, a także wspiera badania nad przejściami fazowymi w materiale.
Zacznijmy od wytrzymałości: ABS ma imponującą wytrzymałość na rozciąganie i uderzenia. Oznacza to, że nawet jeśli dzieci je upuszczą, nadepną na nie lub w inny sposób poddadzą je naprężeniom mechanicznym, klocki nie pękną ani nie odprysną łatwo. Ta odporność na naprężenia mechaniczne gwarantuje, że
Klocki LEGO są nie tylko bezpieczne w użyciu, ale także wyjątkowo trwałe.
Trwały blask kolorów komponentów ABS, takich jak klocki LEGO, można wyjaśnić stabilnością łańcuchów polimerowych w obszarze krystalicznym. Struktura ta utrudnia dyfuzję tlenu i światła UV, które mogłyby zniszczyć pigmenty barwiące.
Konfiguracja molekularna ABS przeciwdziała procesowi fotoutleniania, umożliwiając blokom konstrukcyjnym zachowanie jasnego koloru przez długi czas. Ta właściwość jest niezbędna w przypadku zabawek, gdzie trwałość koloru odgrywa ważną rolę w postrzeganiu wizualnym i atrakcyjności.
Badania naukowe pokazują, że stabilność koloru polimerów można dodatkowo poprawić za pomocą przeciwutleniaczy i stabilizatorów UV, które są osadzone w matrycy polimerowej i spowalniają proces starzenia.
Ponadto stabilność wymiarowa ABS odgrywa decydującą rolę w przypadku klocków LEGO. Dokładne wymiary i dokładność dopasowania mają kluczowe znaczenie dla montażu i demontażu klocków.
ABS gwarantuje, że klocki zachowują swój kształt nawet po niezliczonych procesach montażu i demontażu i zawsze dokładnie do siebie pasują. Klocki LEGO muszą zapewniać stałą siłę docisku, aby budowane przez dzieci konstrukcje pozostawały stabilne i nienaruszone.
Temperatura topnienia akrylonitrylo-butadieno-styrenu
Temperatura topnienia ABS, która zwykle wynosi od 190°C do 220°C, pozwala na formowanie go w odporne na ciepło, złożone struktury, które są korzystne dla przemysłu motoryzacyjnego. Temperatura topnienia jest zwykle mierzona za pomocą różnicowego kalorymetru skaningowego.
Właściwości termoplastyczne ABS pozwalają na precyzyjne formowanie wtryskowe, umożliwiając produkcję komponentów z wysoką precyzją i dbałością o szczegóły. Struktura molekularna ABS pomaga zachować jego właściwości mechaniczne nawet po wielokrotnym ogrzewaniu i chłodzeniu, co jest niezbędne w cyklach produkcyjnych w branży motoryzacyjnej.
Ponadto osadzanie dodatków, takich jak stabilizatory UV i modyfikatory udarności, oferuje możliwość specjalnej modyfikacji właściwości materiału ABS w zależności od profilu wymagań. W rezultacie komponenty ABS, takie jak deski rozdzielcze i zderzaki, zachowują swoją funkcjonalność i estetykę nawet przy długotrwałym obciążeniu w różnych warunkach pogodowych i operacyjnych.
Stabilność termiczna ABS
Wszechstronność i stabilność termiczna ABS wynika z jego składu molekularnego, który zapewnia skuteczną równowagę między wytrzymałością, ciągliwością i odpornością na ciepło.
Stabilność termiczną ABS można skutecznie określić za pomocą urządzeń takich jak STA L82 lub chip DSC (DSC) . Urządzenia te umożliwiają szczegółową analizę właściwości termicznych materiałów, w tym ocenę ich zachowania podczas rozkładu termicznego.
Jego zdolność adaptacji umożliwia wytwarzanie różnych kształtów, od sztywnych do lekko elastycznych struktur. Właściwości te czynią go idealnym do produkcji obudów urządzeń elektrycznych, które muszą być odporne zarówno na uderzenia fizyczne, jak i wysokie temperatury. Stabilność termiczna ABS, uzupełniona specjalnymi dodatkami, zapewnia zachowanie integralności strukturalnej i funkcjonalności nawet podczas długich okresów użytkowania i w zmiennych warunkach środowiskowych.
Temperatura zeszklenia akrylonitrylo-butadieno-styrenu
Temperatura zeszklenia temperatura zeszklenia (Tg) ABS wynosi około 105°C i jest krytycznym parametrem, który określa jego zachowanie pod wpływem naprężeń termicznych.
Tg można określić za pomocą kilku metod, w tym analiza termomechaniczna (TMA) i różnicowej kalorymetrii skaningowej (DSC). Urządzenia takie jak DIL L75 lub TMA są w stanie ocenić i zmierzyć właściwości mechaniczne materiału, w tym wytrzymałość i plastyczność.
Poniżej Tg, ABS zachowuje swoją sztywną, szklaną strukturę, podczas gdy powyżej tej temperatury zmienia się w gumopodobny, bardziej elastyczny stan. Ta właściwość jest szczególnie istotna w przypadku stosowania w obudowach elektrycznych, gdzie wymagane są materiały, które mogą wytrzymać wahania temperatury bez znacznego odkształcenia lub utraty wytrzymałości.
Bliskość Tg do temperatury roboczej w wielu zastosowaniach oznacza, że ABS zachowuje swoje właściwości mechaniczne w normalnych warunkach pracy, co czyni go optymalnym materiałem dla komponentów elektronicznych, które wymagają połączenia stabilności mechanicznej i odporności termicznej.
Różne rodzaje ABS
W odniesieniu do różnych typów ABS, różnice w krystaliczności i dodanych dodatkach zapewniają zakres o różnych właściwościach fizycznych.
Na przykład:
- Zabawki:
- Rury i złączki:
ABS, który imponuje odpornością chemiczną i trwałością.
- Akcesoria komputerowe:
Bardziej elastyczny ABS, który jest często używany ze względu na swoją trwałość i stabilność wymiarową.
Zastosowanie: Charakteryzacja polimerów przy użyciu próbki akrylonitrylo-butadieno-styrenowej
W analizie termicznej często charakteryzuje się przejściem szk listym w temperaturze ~ 100 °C. Na temperaturę zeszklenia wpływa ilość użytych monomerów. Wykrywanie Tg jest zatem dobrym sposobem oceny jakości surowców.
W tym przykładzie zmierzono dwie różne próbki ABS przy użyciu Chip-DSC 1 z szybkością ogrzewania 25 K/min. Obie krzywe przedstawiają pierwszy cykl ogrzewania i w obu przypadkach można rozpoznać typowe zeszklenie ABS w temperaturze około 100 °C.
