İçindekiler
Akrilonitril bütadien stirenin (ABS) kökeni
Yaygın olarak ABS olarak bilinen akrilonitril bütadien stiren, bir kopolimerdir ve çeşitli endüstriyel ve ticari uygulamalarda önemli bir bileşendir. ABS, stiren ve akrilonitrilin polibütadien varlığında polimerize edildiği aşı kopolimerizasyonu ile endüstriyel ölçekte üretilir.
Bu işlem terpolimer ABS oluşumuna yol açar. Alternatif olarak ABS, stiren-akrilonitril kopolimerinin (SAN) polibütadien ile mekanik olarak karıştırılmasıyla da üretilebilir ve ABS karışım polimerleri olarak adlandırılır. Şeffaf ABS, örneğin polimetil metakrilat (PMMA) eklenerek üretilir.
Batı Avrupa’da üretilen ABS’nin yaklaşık %50’si otomotiv ve elektrik endüstrileri tarafından tüketilmektedir, çünkü ABS metaller ve polimerlerle kaplanmaya çok uygundur. polimerler ve oyuncaklar, otomotiv parçaları ve ev aletleri gibi çeşitli uygulamalarda kullanılır.
Bu termoplastik, temel özelliklerini, yüksek darbe mukavemetini, tokluğunu ve ısı direncini karakterize eden ılımlı bir kristallik ile çarpıcı bir çok yönlülük sunar. ABS’nin bu benzersiz bileşimi, sağlamlıktan belirli bir esnekliğe geçmesini sağlar.
EIGENSCHAFTEN | ABS | POLYSTYROL (PS) | POLYETHYLEN (PE) |
|---|---|---|---|
| Schlagzähigkeit | Hoch | Niedrig | Niedrig |
| Hitzebeständigkeit | Gut | Schlecht | Schlecht |
| Chemische Beständigkeit | Mäßig | Schlecht | Gut |
| Oberflächenhärte | Hoch | Gering | Gering |
ABS diğer polimerlere göre çeşitli avantajlar sunar. Polistiren ve polietilen ile karşılaştırıldığında yüksek darbe dayanımına sahiptir ve bu nedenle uzun hizmet ömrü gerektiren uygulamalar için uygundur.
ABS ayrıca çeşitli teknik uygulamalar için değerli bir özellik olan iyi bir ısı direncine sahiptir. Ayrıca ABS, polistiren ve polietilene kıyasla daha yüksek bir yüzey sertliğine sahiptir, bu da çizilmeye karşı daha iyi direnç ve genel dayanıklılık sağlar.
ABS'nin kristalliği
ABS, amorf ve kristal yapıların dengeli bir karışımı ile karakterize edilir, bu da düzenli ancak esnek bir moleküler düzenleme ile sonuçlanır.
Bu kristallik bir malzemenin moleküllerinin ne ölçüde düzenli, düzenli bir yapıda düzenlendiğini gösterir. Saf polimerler söz konusu olduğunda, bu düzen genellikle çok belirgin olabilir ve yüksek derecede kristallik ile sonuçlanabilir.
Öte yandan ABS, mukavemet, tokluk ve boyutsal kararlılığın bir kombinasyonuna sahip olmasını sağlayan orta derecede kristallik sergiler. Bu orta dereceli kristallik, esas olarak kopolimerdeki farklı monomerlerin etkileşiminden kaynaklanır ve bu monomerler genel karışıma farklı özellikler katar.
A Diferansiyel Taramalı Kalorimetre (DSC) ABS gibi malzemelerin kristalliğinin, kontrollü bir sıcaklık artışı sırasında malzemenin absorbe ettiği veya saldığı termal enerjiyi izleyerek hassas bir şekilde analiz edilmesini sağlar. Bu yöntem, aşağıdaki gibi karakteristik geçiş noktalarının belirlenmesine olanak tanır erime sıcaklığı ve yumuşama noktasının yanı sıra malzemedeki faz geçişlerine ilişkin araştırmaları da desteklemektedir.
Dayanıklılıkla başlayalım: ABS etkileyici bir gerilme ve darbe dayanımına sahiptir. Bu, çocuklar onları düşürse, üzerlerine bassa veya başka bir şekilde mekanik strese maruz bıraksa bile tuğlaların kolayca kırılmayacağı veya parçalanmayacağı anlamına gelir. Mekanik strese karşı bu direnç şunları sağlar
LEGO yapım parçalarının kullanımı sadece güvenli değil, aynı zamanda son derece dayanıklıdır.
LEGO tuğlaları gibi ABS bileşenlerinin kalıcı renk parlaklığı, polimer zincirlerinin kristalin bölgedeki kararlılığı ile açıklanabilir. Bu yapı, renk pigmentlerini bozabilecek oksijen ve UV ışığının difüzyonunu engeller.
ABS’nin moleküler konfigürasyonu foto-oksidasyon sürecine karşı koyarak yapı taşlarının parlak renklerini uzun süreler boyunca korumasını sağlar. Bu özellik, renk haslığının görsel algı ve çekicilikte önemli bir rol oynadığı oyuncaklar için çok önemlidir.
Bilimsel çalışmalar, polimerlerin renk stabilitesinin, polimer matrisine gömülü olan ve yaşlanma sürecini yavaşlatan antioksidanlar ve UV stabilizatörleri ile daha da geliştirilebileceğini göstermektedir.
Ayrıca, ABS’nin boyutsal kararlılığı LEGO yapım parçaları için belirleyici bir rol oynar. Tam boyutlar ve uyumun doğruluğu, yapım parçalarının montajı ve demontajı için çok önemlidir.
ABS, sayısız montaj ve demontaj işleminden sonra bile yapım parçalarının şeklini korumasını ve her zaman tam olarak birbirine oturmasını garanti eder. Bir LEGO yapım parçası, çocukların yaptığı eserlerin sabit ve sağlam kalmasını sağlamak için tutarlı bir sıkıştırma kuvveti sunmalıdır.
Akrilonitril-bütadien-stirenin erime noktası
ABS’nin tipik olarak 190°C ile 220°C arasında olan erime noktası, otomotiv endüstrisi için avantajlı olan ısıya dayanıklı, karmaşık yapılara kalıplanmasını sağlar. Erime sıcaklığı genellikle bir diferansiyel taramalı kalorimetre kullanılarak ölçülür.
ABS’nin termoplastik özellikleri enjeksiyon kalıplama ile hassas şekillendirmeye olanak tanıyarak bileşenlerin yüksek hassasiyetle ve ayrıntılara dikkat edilerek üretilmesini sağlar. ABS’nin moleküler yapısı, otomotiv üretimindeki üretim döngüleri için gerekli olan tekrarlanan ısıtma ve soğutma işlemlerinden sonra bile mekanik özelliklerini korumasına yardımcı olur.
Buna ek olarak, UV stabilizatörleri ve darbe modifiye ediciler gibi katkı maddelerinin yerleştirilmesi, gereksinim profiline bağlı olarak ABS’nin malzeme performansını özel olarak değiştirme imkanı sunar. Sonuç olarak, gösterge panelleri ve tamponlar gibi ABS bileşenleri, farklı hava ve çalışma koşullarında uzun süreli stres altında bile işlevselliklerini ve estetik kalitelerini korurlar.
ABS'nin termal kararlılığı
ABS’nin çok yönlülüğü ve termal kararlılığı, mukavemet, tokluk ve ısı direnci arasında etkili bir denge sağlayan moleküler bileşiminden kaynaklanmaktadır.
ABS’nin termal kararlılığı, aşağıdaki gibi cihazlar kullanılarak verimli bir şekilde belirlenebilir STA L82 ya da çip DSC (DSC) kullanılabilir. Bu cihazlar, termal ayrışma sırasındaki davranışlarının değerlendirilmesi de dahil olmak üzere malzemelerin termal özelliklerinin ayrıntılı bir şekilde analiz edilmesini sağlar.
Uyarlanabilirliği, sert yapılardan hafif elastik yapılara kadar çeşitli şekillerin üretilmesini mümkün kılar. Bu özellikler onu hem fiziksel darbelere hem de yüksek sıcaklıklara dayanıklı olması gereken elektrikli cihaz muhafazaları için ideal kılar. ABS’nin özel katkı maddeleriyle tamamlanan termal kararlılığı, uzun kullanım süreleri ve değişken çevre koşulları altında bile yapısal bütünlüğünü ve işlevselliğini korumasını sağlar.
Akrilonitril-bütadien-stirenin camsı geçiş sıcaklığı
Bu cam geçiş sıcaklığı (Tg) ABS’nin sıcaklığı 105°C civarındadır ve termal stres altındaki davranışını belirleyen kritik bir parametredir.
Tg, aşağıdakiler de dahil olmak üzere çeşitli yöntemler kullanılarak belirlenebilir termomekanik analiz (TMA) ve diferansiyel taramalı kalorimetri (DSC). gibi enstrümanlar DIL L75 veya bir TMA, mukavemet ve süneklik dahil olmak üzere bir malzemenin mekanik özelliklerini değerlendirebilir ve ölçebilir.
Tg’nin altında ABS sert, cam benzeri yapısını korurken, bu sıcaklığın üzerinde kauçuk benzeri, daha esnek bir duruma dönüşür. Bu özellik, önemli deformasyon veya mukavemet kaybı olmaksızın termal dalgalanmalara dayanabilen malzemelerin gerekli olduğu elektrik muhafazalarında kullanım için özellikle önemlidir.
Birçok uygulamada Tg’nin çalışma sıcaklığına yakın olması, ABS’nin normal çalışma koşulları altında mekanik özelliklerini koruduğu anlamına gelir ve bu da onu mekanik stabilite ve termal direncin bir kombinasyonunu gerektiren elektronik bileşenler için en uygun malzeme haline getirir.
Farklı ABS türleri
Farklı ABS türleri ile ilgili olarak, kristallikteki farklılıklar ve eklenen katkı maddeleri, farklı fiziksel özelliklere sahip bir ürün yelpazesi sağlar.
Örneğin:
- Oyuncaklar:
- Borular ve bağlantı parçaları:
ABS, kimyasal direnci ve dayanıklılığı ile etkileyicidir.
- Bilgisayar aksesuarları:
Dayanıklılığı ve boyutsal kararlılığı için sıklıkla kullanılan daha esnek bir ABS.
Uygulama: Akrilonitril-bütadien-stiren örneği kullanılarak polimerlerin karakterizasyonu
Termal analizde, genellikle ~ 100 °C’deki camsı geçişi ile karakterize edilir. Camsı geçiş sıcaklığı kullanılan monomer miktarından etkilenir. Bu nedenle Tg’nin tespiti, hammaddelerin kalitesini değerlendirmenin iyi bir yoludur.
Bu örnekte, iki farklı ABS numunesi Chip-DSC 1 kullanılarak 25 K/dak ısıtma hızıyla ölçülmüştür. Her iki eğri de ilk ısıtma döngüsünü göstermektedir ve her iki durumda da ABS’nin yaklaşık 100 °C’deki tipik camsı geçişi fark edilebilmektedir.
