ABS-пластик — это акрилонитрилбутадиенстирол, аморфный термопласт, в котором жёсткий сополимер стирола и акрилонитрила улучшен полибутадиеновым каучуком. Его выбирают за сочетание жёсткости, ударной вязкости и качества поверхности.
Это крупнотоннажный конструкционный пластик, класс, который стоит выше товарных смол, таких как полиэтилен, полипропилен, полистирол и ПВХ, при промежуточном уровне стоимости.
Вопросы здоровья, связанные с ABS, касаются остаточных мономеров и паров при сильном перегреве: при правильной переработке и вентиляции он не оказывал вредного воздействия на персонал, занятый переработкой. Для контакта с пищевыми продуктами в США 21 CFR 181.32 разрешает ABS с содержанием акрилонитрила менее 30% только в виде плёнок, покрытий, трубопроводов для пищевых продуктов и изделий многократного использования, и только в пределах ограничений на выделяемый мономер акрилонитрила.
Как производят ABS-пластик
ABS производят из трёх мономеров — акрилонитрила, бутадиена и стирола — путём полимеризации стирола и акрилонитрила на полибутадиеновом каучуке и вокруг него. Каждый мономер вносит часть своих свойств:
- Стирол: жёсткость, лёгкость переработки и более низкая стоимость. Обычно составляет не менее половины смолы.
- Акрилонитрил: тепло- и химическая стойкость.
- Бутадиен: каучукоподобная пластичность и ударопрочность.
Производители варьируют доли акрилонитрила и бутадиена от марки к марке, чтобы настроить баланс свойств. Регистрационная формула, (C₈H₈·C₄H₆·C₃H₃N)ₓ под CAS RN 9003-56-9, называет три мономера, не фиксируя их соотношение.
ABS производится промышленно двумя основными способами: эмульсионным и массовым. В эмульсионном способе бутадиен полимеризуют в воде в каучуковый латекс, стирол и акрилонитрил прививают на латекс, а привитый каучук смешивают с сополимером стирола и акрилонитрила. Обычно это периодический процесс, подходящий для глянцевых марок.
В массовом способе каучук растворяют в стироле, добавляют акрилонитрил, и раствор непрерывно полимеризуется; затем непрореагировавшие мономеры отгоняют под вакуумом, а полимер гранулируют.
Свойства ABS-пластика
ABS прочен и трудно ломается при нормальном использовании, но надрез или холод резко снижают его ударную вязкость.
ABS аморфен, поэтому не имеет температуры плавления. Он размягчается при переходе через температуру стеклования около 105 °C и перерабатывается как расплав при 220–260 °C; “температуры плавления”, указываемые для ABS, — это либо одна, либо другая цифра.
ABS жёсток, устойчив к царапинам и размеростабилен, а его глянцевая поверхность принимает цвет, краску и гальваническое покрытие. Он также хороший электрический изолятор, и универсальная марка имеет предел текучести при растяжении 45 МПа по ISO 527.
В таблице приведены типичные значения для универсальной марки, GP-22, и ударопрочной марки, HI-10, из ISO-паспортов их производителя.
| Свойство | Метод испытания | GP-22 | HI-10 |
|---|---|---|---|
| Плотность (кг/м³) | ISO 1183 | 1040 | 1030 |
| Ударная вязкость по Шарпи с надрезом, 23 °C (кДж/м²) | ISO 179/1eA | 22 | 35 |
| Ударная вязкость по Шарпи с надрезом, −30 °C (кДж/м²) | ISO 179/1eA | 8 | 13 |
| Температура тепловой деформации, 1,8 МПа (°C) | ISO 75 | 94 | 93 |
| Температура размягчения по Вика, B/50 (°C) | ISO 306 | 96 | 90 |
| Линейная усадка при формовании (%) | ISO 294-4 | 0.4–0.7 | 0.4–0.7 |
Это типичные значения для неокрашенного материала, а не пределы спецификации.
Наиболее явное отличие от жёсткого ПВХ — поведение при горении: ПВХ с кислородным индексом около 47 прекращает гореть после удаления пламени, тогда как ABS с индексом около 19 продолжает гореть на воздухе.
Недостатки ABS-пластика
ABS уязвим к солнечному свету, пламени, растворителям и теплу, и деталь должна быть спроектирована или специфицирована с учётом каждого из них:
- Солнечный свет: УФ-свет охрупчивает поверхность. Наружные детали нуждаются в УФ-стабилизированной марке или атмосферостойком стирольном пластике, таком как ASA.
- Горючесть: стандартные марки имеют только рейтинг HB в испытании на горение IEC 60695-11-10, поэтому детали, требующие рейтинга V, нуждаются в огнезащитной марке.
- Растворители: кетоны, сложные эфиры и хлорированные растворители воздействуют на ABS. Растворители для покрытий и печати должны выбираться так, чтобы не вызывать растрескивание под напряжением детали.
- Тепло: стандартная марка деформируется при 94 °C под нагрузкой 1,8 МПа, поэтому более горячие детали нуждаются в теплостойкой марке или смеси PC/ABS.
Чистые отходы ABS, такие как измельчённые литники от литья, хорошо перерабатываются повторным расплавлением. Бывшие в употреблении детали могут потерять свойства с возрастом или быть смешанными с полиолефинами, полистиролом или полиамидами, поэтому переработанный ABS идёт в детали, не требующие высокой ударной вязкости или чистых цветов.
Марки ABS-пластика
марки ABS различают по показателю текучести расплава, ударной вязкости с надрезом, температуре размягчения по Вика и модулю упругости при растяжении — четырём свойствам, по которым ISO 19062-1 классифицирует ABS, и производители продают их семействами, созданными для одного процесса или одного свойства:
- Универсальные: легкоплавкие марки для литья под давлением со сбалансированной ударной вязкостью и теплостойкостью, используемые для широкого спектра деталей и особенно корпусов; GP-22 — одна из них.
- Высокотекучие: марки для тонких стенок и длинных путей течения, такие как GP-35.
- Высокая ударопрочность: самые прочные марки, с более низкой текучестью, которые экструдируются, а также перерабатываются литьём под давлением; HI-10 — одна из них.
- Термостойкость: марки для деталей, где стандартный ABS достигает своего температурного предела.
- Огнестойкость: классифицируется по толщине в соответствии с IEC 60695-11-10.
- Гальванизация: марки, предназначенные для нанесения гальванического металлического покрытия.
- Экструзия и термоформование: низкотекучие марки для листов, профилей, кромочных лент и труб.
- Прозрачность: MABS, в который к трём мономерам добавляется метилметакрилат.
ABS также продаётся в смеси с поликарбонатом (PC/ABS) для более высокой термостойкости, а лист ABS co-экструдируется под покровным слоем PMMA или ASA там, где поверхность должна быть более глянцевой или атмосферостойкой.
Большинство производителей выпускают либо стандартный ABS, продаваемый неокрашенным для колеровки переработчиком, обычно с мастербатче, либо предварительно окрашенный специальный ABS.
Показатель текучести расплава идентифицирует марку ABS только вместе с условиями её испытания. В паспортах данных ISO приводится скорость объёмного течения расплава ABS при 220 °C под нагрузкой 10 кг (ISO 1133), где GP-22 показывает 19 см³/10 мин; в паспорте данных той же марки по ASTM D1238 она также указана как 1,5 г/10 мин при 200 °C под нагрузкой 5 кг и 4,8 см³/10 мин при 230 °C под нагрузкой 3,8 кг. Прежде чем сопоставлять сертификат анализа с паспортом данных или предложение одного поставщика с предложением другого, проверьте, что температура, нагрузка и единица измерения совпадают.
Для чего используется пластик ABS
ABS используется главным образом для автомобильных деталей, бытовой электроники и бытовой техники. По способу переработки основные области применения следующие:
- Литьё под давлением: корпуса для электроники и бытовой техники, малые бытовые приборы, детали стиральных и посудомоечных машин, электрические компоненты, игрушки, внутренние и наружные автомобильные детали и гальванизированные детали.
- Экструзия листов и термоформование: детали холодильного, санитарно-технического и транспортного оборудования и промышленная упаковка.
- Экструзия профилей и труб: мебельные профили, кромочные ленты и трубы.