Kako se proizvodi akrilonitril butadien stiren: kompletan proizvodni proces
Akrilonitril butadien stiren (ABS) proizvodi se procesom tzv emulzija ili kontinuirana polimerizacija mase , u kojem su tri monomera — akrilonitril, butadien i stiren — kemijski spojena u čvrstu termoplastiku otpornu na udarce. Rezultat je jedna od najčešće korištene inženjerske plastike na svijetu, koja se nalazi u svemu, od kontrolne ploče automobila do LEGO kockica. Njegov najbliži strukturni konkurent u mnogim industrijskim primjenama je inženjerska najlonska plastika , posebno najlon 6 i najlon 6/6, iako se ova dva značajno razlikuju u načinu izrade i učinku.
Da bismo razumjeli kako se ABS proizvodi, pomaže znati čemu doprinosi svaki od njegova tri monomera: akrilonitril pruža kemijsku i toplinsku otpornost; butadien daje žilavost i čvrstoću pri niskim temperaturama; a stiren daje materijalu krutost, završnu obradu i jednostavnost obrade. Relativni udjeli ove tri komponente — obično oko 20-30% akrilonitrila, 5-30% butadiena i 40-60% stirena — može se prilagoditi kako bi se svojstva konačne plastike prilagodila specifičnim zahtjevima krajnje uporabe.
Ovaj članak pokriva korak po korak kemiju i inženjerstvo iza proizvodnje ABS-a, kako se razlikuje od druge inženjerske plastike uključujući najlon i koji čimbenici utječu na kvalitetu i performanse konačnog materijala.
Tri sirova monomera i odakle dolaze
Proizvodnja ABS-a počinje na razini monomera. Svaka od tri sirovine dobiva se iz petrokemijskih sirovina i zahtijeva vlastiti namjenski opskrbni lanac prije nego što uđe u reaktor za polimerizaciju ABS-a.
akrilonitril (AN)
Akrilonitril se prvenstveno proizvodi putem Sohio (SOHIO amoksidacija) proces , u kojem propilen reagira s amonijakom i kisikom preko katalizatora na temperaturama od 400–510°C. Globalni kapacitet proizvodnje akrilonitrila premašen 7 milijuna metričkih tona godišnje prema nedavnim industrijskim izvješćima (IHS Markit, 2023.). U ABS-u, sadržaj akrilonitrila izravno je odgovoran za kemijsku otpornost na ulja, masti i razrijeđene kiseline, a također povisuje temperaturu otklona topline gotovog dijela.
butadien (BD)
Butadien je nusprodukt parnog krekiranja nafte ili etana koji se koristi za proizvodnju etilena. Dobiva se i pročišćava iz C4 ostatka krekera. Dvostruke veze butadiena čine ga vrlo reaktivnim u polimerizaciji slobodnih radikala, a faza polibutadienske gume (PBR) koju stvara u ABS-u daje materijalu njegovu karakterističnu žilavost i otpornost na udarce — čak i na temperaturama niskim od -40°C . Ova izvedba na niskim temperaturama jedno je od područja gdje ABS nadmašuje mnoge vrste inženjerske najlonske plastike, koja može postati krta u hladnim okruženjima, osim ako se posebno modificira.
Stiren (SM)
Stiren se proizvodi dehidrogenacijom etilbenzena, koji je i sam napravljen od benzena i etilena. Globalni kapacitet stirena iznosi otprilike 35–38 milijuna metričkih tona godišnje (ICIS, 2023.), što ga čini jednim od najzastupljenijih petrokemijskih intermedijera u svijetu. U ABS-u, stiren je dominantni monomer po težini i odgovoran je za krutost materijala, sjaj i izvrsnu mogućnost obrade u injekcijskom prešanju i ekstruziji.
Dvije primarne proizvodne metode za ABS
Postoje dva glavna industrijska pravca za izradu ABS-a: emulzijska polimerizacija i kontinuirana masovna (bulk) polimerizacija . Treća, manje uobičajena metoda je suspenzijska polimerizacija. Svaka metoda proizvodi ABS s nešto drugačijim morfološkim karakteristikama, a obje su i danas u komercijalnoj upotrebi.
Emulzijska polimerizacija (najčešća)
Emulzijska polimerizacija najrašireniji je industrijski proces za proizvodnju ABS-a i čini većinu globalne proizvodnje. Provodi se u dvije faze:
- Faza 1 — Sinteza polibutadien lateksa: Butadienski monomer se emulgira u vodi s površinski aktivnim sredstvom i polimerizira upotrebom inicijatora slobodnih radikala (obično persulfati ili redoks sustavi) na 50–80°C kako bi se dobile čestice lateksa polibutadien gume. Veličina čestica pažljivo se kontrolira, obično u rasponu od 100–400 nanometara , budući da to izravno utječe na udarna svojstva konačnog ABS-a. Manje čestice daju veći sjaj, ali nižu otpornost na udarce; veće čestice proizvode veću žilavost.
- Faza 2 — Graft kopolimerizacija: Polibutadienski lateks je pomiješan s monomerima akrilonitrila i stirena, zajedno s dodatnim inicijatorom i emulgatorom. Monomeri stirena i akrilonitrila polimeriziraju se na površinama gumenih čestica cijepljenjem slobodnih radikala, kao i stvaranjem slobodnih kopolimernih lanaca SAN (stiren-akrilonitril) u otopini. Rezultat je složena dvofazna struktura: čestice gume presvučene cijepljenim SAN-om, raspršene u kontinuiranoj SAN matrici.
- Faza 3 — koagulacija i sušenje: Lateks se destabilizira dodavanjem koagulansa (kiselina ili soli) kako bi se čestice flokulirale. Mokri kolač se zatim pere, oduzima mu se voda i suši kako bi se proizveo ABS prah ili mrvica, koji se kasnije spaja i peletizira.
Ključna prednost emulzijske polimerizacije je precizna kontrola nad veličinom čestica gume i gustoćom cijepljenja, što proizvođačima omogućuje fino podešavanje čvrstoće udarca i izgleda površine. Proces je, međutim, intenzivan s vodom i stvara otpadne vode koje se moraju pročišćavati.
Kontinuirana masovna (skupna) polimerizacija
Kontinuirana masovna polimerizacija — također poznata kao rasuti proces ili postupak otopine — otapa polibutadiensku gumu izravno u smjesi monomera stirena i akrilonitrila, bez vode. Otopljena guma prolazi faznu inverziju kako polimerizacija napreduje: ono što počinje kao guma u otopini monomera pretvara se u diskretne čestice gume raspršene u čvrstoj SAN matrici kako se pretvorba povećava. Ovaj proces koristi nekoliko velikih proizvođača uključujući INEOS Styrolution i Trinseo i proizvodi ABS s niže razine zaostalog monomera i better color consistency than emulsion-produced grades, making it well suited for medical and food-contact applications.
U usporedbi s emulzijskom polimerizacijom, skupni proces ne stvara otpadnu vodu, ali je teže kontrolirati morfologiju gumenih čestica i obično proizvodi ABS s nešto nižom čvrstoćom na udar. Mnogi proizvođači miješaju emulsion-ABS i bulk-SAN kako bi postigli kombinaciju performansi udarca i vizualne jasnoće.
Mikrostruktura koja omogućuje rad ABS-a
Ono po čemu se ABS razlikuje od jednostavnije plastike poput polistirena ili najlona opće namjene jest dvofazna morfologija : kruta staklasta matrica kopolimera stiren-akrilonitrila (SAN) s gumenim česticama raspršenim posvuda. Kada se udar ili pukotina pokuša proširiti kroz materijal, nailazi na čestice gume, koje djeluju kao apsorberi energije. Čestice gume kavitiraju (tvore sitne unutarnje šupljine) i uzrokuju plastičnu deformaciju — mehanizam tzv. kaljenje gume — koji raspršuje energiju loma i sprječava krti slom.
Ovaj mehanizam očvršćavanja gume dobro je poznat i opsežno je proučavan. Prema Bucknallu (1977.) i kasnije potvrđenom brojnim TEM studijama, učinkovitost ojačavanja gume u ABS-u ovisi o:
- Veličina čestica gume (optimalni raspon: 0,1–1,0 µm)
- Stupanj cijepljenja između gume i SAN matrice
- Sadržaj gume (obično 15–25% težine konačnog ABS-a)
- Gustoća umreženosti unutar gumene faze
- Kompatibilnost između cijepljene gume i SAN matrice
Ovaj mikrostrukturni inženjering jedan je od razloga zašto ABS ima višu cijenu u odnosu na uobičajenu plastiku i zahtijeva znatno sofisticiranije proizvodno znanje i iskustvo od jednostavnih kondenzacijskih polimera poput inženjerska najlonska plastika .
Kompaundiranje, peletiranje i integracija aditiva
Sirovi ABS prah ili mrvica iz polimerizacijskog reaktora još nije gotov proizvod. Mora proći kroz a korak slaganja , u kojem se taljenjem miješa s nizom aditiva kako bi se postigla željena konačna svojstva. To se obično radi na dvopužnom ekstruderu koji radi na temperaturama taljenja od 200-240°C .
| Vrsta aditiva | Uobičajeno opterećenje (%) | Funkcija u ABS-u |
|---|---|---|
| Toplinski stabilizatori | 0,1–0,5 | Spriječiti degradaciju butadien gume na temperaturama obrade |
| Antioksidansi | 0,1–0,3 | Štiti od oksidacije tijekom obrade i servisiranja |
| UV stabilizatori | 0,2–1,0 | Smanjite žutilo i kredanje površine u vanjskim primjenama |
| Usporivači plamena | 10–20 (prikaz, stručni). | Postignite UL 94 V-0 ili V-2 ocjene za kućišta elektronike |
| Maziva | 0,5–2,0 | Poboljšajte odvajanje kalupa i smanjite viskoznost taline |
| Bojila/pigmenti | 0,1–3,0 | Osigurajte boju bez potrebe za bojanjem |
| Ojačanje staklenim vlaknima | 10–30 (prikaz, stručni). | Povećajte krutost i temperaturu otklona topline |
| Modifikatori utjecaja | 2–10 | Dodatno pojačati niskotemperaturni učinak za zahtjevne primjene |
Nakon miješanja, rastaljena smjesa se istiskuje kroz matricu, hladi u vodenoj kupelji i reže u jednolične pelete. Ove kuglice — obično 2–4 mm u promjeru — ono su što prerađivači (brizgaljke, ekstruderi i puhalice) kupuju za izradu svojih dijelova. Korak peletiranja također osigurava homogenu smjesu: svaka neravnomjerna raspodjela gumenih čestica ili aditiva iz reaktora ispravlja se tijekom miješanja s velikim smicanjem u dvopužnom ekstruderu.
ABS u odnosu na inženjersku najlonsku plastiku: razlike u proizvodnji i svojstvima
ABS i inženjerska najlonska plastika (prvenstveno najlon 6, najlon 6/6 i najlon 12) važni su članovi obitelji inženjerskih termoplasta, ali su izrađeni pomoću potpuno različite kemije i nude različite profile performansi. Razumijevanje ovih razlika bitno je za odabir materijala u dizajnu proizvoda.
ABS
- Proizvedeno adicionom polimerizacijom slobodnih radikala (emulzija ili bulk)
- Nema kondenzacijskih nusproizvoda — nema oslobađanja vode tijekom polimerizacije
- Amorfna struktura — nema oštre točke taljenja, širok prozor obrade
- Niska apsorpcija vlage (<0,5% ASTM D570) — dimenzijski stabilan u vlažnim okruženjima
- Temperatura otklona topline (HDT): 80–100°C (bez punjenja), do 120°C (toplinski stabilizirani razredi)
- Izvrsna završna obrada površine, jednostavno bojanje, ploča ili ljepilo
- Ograničena kemijska otpornost na ketone, estere i klorirana otapala
Inženjerska najlonska plastika
- Napravljen kondenzacijskom (stupnjevitom) polimerizacijom — voda se oslobađa kao nusprodukt
- Polukristalna struktura — oštra točka taljenja (220–265°C za PA66)
- Viša temperatura kontinuirane uporabe: 120–150°C (nepunjeni PA66)
- Visoko upijanje vlage (1–9% ovisno o stupnju) — utječe na stabilnost dimenzija
- Vrhunska kemijska otpornost na ugljikovodike, goriva i ulja za podmazivanje
- Izvrsna otpornost na zamor i habanje — poželjno za zupčanike i ležajeve
- Zahtijeva sušenje prije obrade (obično 4-8 sati na 80°C)
U praksi, ABS ima tendenciju dominirati u potrošačkoj elektronici, interijerima automobila, kućištima uređaja i igračkama, gdje su kvaliteta površine, stabilnost dimenzija i jednostavnost sekundarnih operacija (bojanje, oplata) prioriteti. Inženjerska najlonska plastika , posebno PA66 i PA6 punjen staklom, dominira u automobilskim komponentama ispod haube, kućištima električnih alata i industrijskim zupčanicima — aplikacijama koje zahtijevaju veću otpornost na toplinu i bolju otpornost na izloženost gorivu i ulju.
Postoji i velika kategorija ABS/najlonske legure (ABS PA mješavine), u kojima su dva polimera pomiješana zajedno s kompatibilnim tvarima kako bi se postigla ravnoteža žilavosti, kemijske otpornosti i završne obrade površine koja se ne može postići niti jednim materijalom zasebno. Ove se legure koriste u dijelovima vanjske opreme automobila i ručkama električnih alata.
Specijalni stupnjevi ABS-a i po čemu se njihova proizvodnja razlikuje
Gore opisan standardni ABS samo je početna točka. Proizvođači nude desetke specijalnih klasa, od kojih svaka zahtijeva modifikacije procesa polimerizacije ili formulacije smjese:
Visoko zagrijavajući ABS
Postiže se zamjenom dijela stirena komonomerima alfa-metilstirena (AMS) ili N-fenilmaleimida (NPMI). Ovi monomeri s krutim prstenom ili glomazni monomeri povećavaju temperaturu staklastog prijelaza SAN matrice s oko 105°C na 120-130°C , povećavajući upotrebljivost u primjenama u unutrašnjosti automobila. Visoko toplinski ABS sve se više postavlja kao izravna alternativa nekim vrstama najlonske plastike u inženjerstvu u primjenama gdje je potrebna dimenzionalna stabilnost na povišenoj temperaturi, ali upijanje vlage mora biti minimizirano.
ABS otporan na plamen
Proizvedeno miješanjem standardnog ABS-a s usporivačima gorenja na bazi broma ili fosfora i sinergistima antimon trioksida. Potrebno je zadovoljiti klase ABS-a otpornog na plamen UL 94 V-0 na 1,5 mm debljine stjenke, što je obavezno za većinu elektroničkih kućišta. Dodavanje usporivača plamena obično smanjuje udarnu čvrstoću za 15-25%, tako da se sadržaj gume i veličina čestica u FR-ABS formulacijama često prilagođavaju prema gore kako bi se to kompenziralo.
Galvanizirani ABS
Dizajniran za galvanizaciju kroma i zahtijeva vrlo specifičnu kontrolu morfologije gumenih čestica. Faza butadien kaučuka selektivno se ugriza kromnom kiselinom tijekom prethodne obrade, stvarajući mikro-hrapavu površinu koja učvršćuje metalni sloj. ABS za galvanizaciju obično ima viši sadržaj butadiena (20-25%) i 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.
Prozirni ABS (MABS)
Konvencionalni ABS je neproziran jer gumena faza ima drugačiji indeks loma od SAN matrice, raspršujući svjetlost. Prozirne vrste — koje se ponekad nazivaju MABS ili ABS-T — zamjenjuju butadiensku gumu metil metakrilat-butadien-stiren (MBS) gumom, čiji je indeks loma usklađen sa SAN matricom. Rezultat je materijal sa propusnost svjetlosti 85-90% koji još uvijek ima dobru otpornost na udarce, koristi se u kozmetičkoj ambalaži, difuzorima rasvjete i medicinskim uređajima.
ABS za 3D ispis (FDM stupanj)
ABS je bio jedan od prvih materijala korištenih u 3D ispisu za modeliranje taloženja (FDM) i ostaje u širokoj upotrebi unatoč konkurenciji PLA i PETG. ABS klase FDM proizvodi se od istog osnovnog polimera, ali mora zadovoljiti stroge specifikacije za indeks tečenja taline ( obično 5–20 g/10 min na 220°C/10 kg ), sadržaj vlage (<0,1%) i ujednačenost peleta prije ekstrudiranja u filament promjera 1,75 mm ili 2,85 mm s tolerancijom od ±0,02 mm.
Kontrola kvalitete tijekom proizvodnje ABS-a
Proizvodnja ABS-a podliježe rigoroznoj kontroli kvalitete u svakoj fazi, od čistoće sirovog monomera do konačnog testiranja peleta. Sljedeći su ključni parametri kvalitete koji se prate u industrijskoj proizvodnji ABS-a:
| Vlasništvo | Metoda ispitivanja | Tipični raspon za ABS opće namjene |
|---|---|---|
| Indeks tečenja taline (MFI) | ISO 1133 / ASTM D1238 | 5–30 g/10 min (220°C, 10 kg) |
| Izod udarna čvrstoća (s urezima) | ISO 180 / ASTM D256 | 150–400 J/m |
| Vlačna čvrstoća na prekid | ISO 527 / ASTM D638 | 38–50 MPa |
| Modul savijanja | ISO 178 / ASTM D790 | 2.000–2.800 MPa |
| Temperatura otklona topline (HDT) | ISO 75 / ASTM D648 | 80–100°C pri 1,82 MPa |
| Sadržaj vlage | Karl Fischer / Gubitak sušenjem | <0,2% (za obradu) |
| Sadržaj zaostalog monomera | GC analiza prostora iznad glave | <100 ppm ukupnih VOC (stupnjevi kontakta s hranom) |
| Boja (indeks žutila) | ASTM E313 | <10 (prirodni bijeli stupnjevi) |
Veličina i raspodjela čestica gume karakteriziraju se transmisijskom elektronskom mikroskopijom (TEM) ili dinamičkim raspršenjem svjetlosti (DLS) u fazi lateksa. Stupanj cijepljenja — udio SAN-a koji je kemijski vezan za čestice gume — mjeri se ekstrakcijom otapalom i kritičan je parametar za osiguravanje dobre kompatibilnosti između faze gume i matrice. Učinkovitost cijepljenja ispod oko 20-30% obično rezultira slabijom izvedbom udarca zbog lošeg prianjanja gumene matrice.
Razmatranja okoliša u proizvodnji ABS-a
Proizvodnja ABS-a ima nekoliko ekoloških izazova na čijem rješavanju industrija radi:
- Toksičnost akrilonitrila: Akrilonitril je klasificiran kao vjerojatni karcinogen za ljude (skupina 2A, IARC) i zahtijeva strogu kontrolu emisija u postrojenjima za polimerizaciju ABS-a. Granice izloženosti na radnom mjestu obično su postavljene na 1–2 ppm TWA u većini jurisdikcija.
- Otpadne vode iz procesa emulzije: Put emulzije stvara značajne količine koagulacijske otpadne vode koja sadrži površinski aktivne tvari, koagulacijska sredstva i monomere u tragovima koji zahtijevaju biološku obradu prije ispuštanja.
- Mogućnost recikliranja: ABS je tehnički moguće reciklirati (identifikacijski kod smole #7 ili ponekad #9 u određenim sustavima), ali tokovi miješanog plastičnog otpada otežavaju prikupljanje i razvrstavanje. Postindustrijsko mljevenje ABS-a rutinski se ponovno koristi u smjesi, ali stope recikliranja ABS-a nakon upotrebe ostaju niske na globalnoj razini.
- Razvoj ABS-a na biološkoj osnovi: U tijeku su istraživački programi za proizvodnju bio-baziranog akrilonitrila iz propana ili 3-hidroksipropionske kiseline (bio-3-HPA), što bi smanjilo ovisnost ABS-a o propilenu dobivenom iz fosila. Nekoliko tvrtki, uključujući Asahi Kasei i INEOS, najavilo je pilot bio-AN programe od 2023.
- Usporedba s inženjerskom najlonskom plastikom: Iz perspektive ugljičnog otiska, inženjerska najlonska plastika (PA6, PA66) i ABS imaju slične ugljične otiske od kolijevke do vrata - otprilike 5-7 kg CO2e po kg polimera - iako točne brojke značajno variraju s izvorom energije i učinkovitosti proizvodnje. LCA baze podataka kao što je ecoinvent 3.9 (2023) mogu se konzultirati za preciznije vrijednosti.
Kako se ABS obrađuje nakon proizvodnje
Nakon što ABS peleti napuste liniju za miješanje, prerađuju ih konvertori u konvertere u gotove dijelove. Tri dominantne metode obrade su injekcijsko prešanje, ekstruzija i termooblikovanje, od kojih svaka koristi izvrsno ponašanje ABS-a u procesu taljenja.
Injekcijsko prešanje
Injekcijsko prešanje čini većinu potrošnje ABS-a. ABS se suši do <0,1% vlage prije obrade (obično 2-4 sata na 80°C), zatim se topi u bačvi na 200-240°C i 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% , znatno niži od inženjerske najlonske plastike (0,8–2,0%), što pojednostavljuje dizajn kalupa i daje bolju točnost dimenzija.
Istiskivanje
ABS lim i profil se proizvode jednopužnom ili dvopužnom ekstruzijom. Debljine lima kreću se od 0,5 mm do 10 mm i naširoko se koriste u aplikacijama za termooblikovanje, uključujući unutarnje obloge hladnjaka, školjke za prtljagu i kućišta medicinske opreme. Ekstruzija ABS cijevi koristi se u vodovodnim sustavima odvod-otpad-odušak (DWV) u Sjevernoj Americi, gdje se ABS cijevi natječu s PVC cijevima na temelju fleksibilnosti ugradnje pri nižim temperaturama.
Termoformiranje
ABS ploča se lako termoformira na temperaturama od 150-175°C , daleko ispod prozora obrade većine vrsta inženjerske najlonske plastike. Termoformirani ABS koristi se za unutarnje ploče vozila, zaslone na mjestu kupnje i kućišta velikog formata za industrijsku opremu. Materijal se može izvući do omjera dubine i promjera do 1:1 bez problema stanjivanja u vještim operacijama oblikovanja.
Globalno tržište ABS-a i glavni proizvođači
Globalno tržište ABS-a procijenjeno je na približno 25–27 milijardi USD u 2022 i 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% globalnog ABS kapaciteta .
Vodeći svjetski proizvođači ABS-a su:
- INEOS Styrolution — najveći svjetski proizvođač stirola, s ABS operacijama u Njemačkoj, Belgiji i SAD-u
- LG Chem — glavni proizvođač ABS-a u Južnoj Koreji, opskrbljujući proizvođače originalne opreme za automobile i elektroniku diljem svijeta
- ŠABIĆ — isporučuje specijalni ABS i ABS legure za automobilsku i medicinsku primjenu
- Chi Mei Corporation (Tajvan) — jedan od najvećih proizvođača ABS-a u Aziji i Pacifiku
- Toray Industries — proizvodi ABS i ABS/tehničke najlonske plastične legure za aplikacije visokih performansi
- Trinseo — Sjevernoamerički i europski proizvođač ABS-a s fokusom na elektroniku i medicinu
U segmentu inženjerske najlonske plastike, glavni konkurenti ABS-u u preklapajućim područjima primjene uključuju BASF (Ultramid PA6 i PA66), DuPont (Zytel najlon) i Lanxess (Durethan), koji svi nude vrste punjene staklom koje izazivaju ojačani ABS u pogledu otpornosti na toplinu i krutosti.
Često postavljana pitanja o proizvodnji ABS-a
Što znači ABS u plastici?
ABS je skraćenica za Akrilonitril butadien stiren . Svaka riječ odnosi se na jedan od tri monomera od kojih je polimer napravljen: akrilonitril (A), butadien (B) i stiren (S). Materijal se naziva terpolimer jer uključuje tri različita kemijska građevna bloka, a ne jedan (homopolimer) ili dva (kopolimer).
Je li ABS termoplast ili duroplast?
ABS je a termoplastični . To znači da omekšava i teče kada se zagrije iznad temperature staklenog prijelaza (približno 105°C) i ponovno se skrutne nakon hlađenja, bez podvrgavanja ikakvim kemijskim promjenama. Ovo ponašanje omogućuje ponovnu obradu i recikliranje ABS-a. To je u suprotnosti s duroplastima poput epoksidnih ili fenolnih smola, koje se trajno umrežuju tijekom stvrdnjavanja i ne mogu se ponovno rastaliti.
Koja je razlika između emulzijskog ABS-a i rasutog ABS-a?
Emulzijski ABS izrađen je polimerizacijom tri monomera u emulzijskom sustavu na bazi vode, što omogućuje vrlo preciznu kontrolu veličine čestica gume i proizvodi ABS s izvrsnom čvrstoćom na udar. Rasuti (maseni) ABS otapa gumu izravno u smjesi monomera bez vode, što daje bolja boja i niže razine rezidualnih monomera ali nešto manje udarne čvrstoće. Većina komercijalnih ABS-a proizvodi se emulzijskom polimerizacijom, ali za medicinsku primjenu i primjenu u kontaktu s hranom preferiraju se masovne vrste.
Kakva je čvrstoća ABS-a u usporedbi s najlonskom plastikom?
ABS opće namjene ima vlačnu čvrstoću od 38–50 MPa i modul savijanja od 2000–2800 MPa. Neispunjeno inženjerska najlonska plastika (PA66) ima sličnu vlačnu čvrstoću (80 MPa uvjetovano), ali na njega značajno utječe vlaga, padajući na 50-60 MPa kada je uravnotežen na 50% relativne vlažnosti. Najlon punjen staklom (30% GF PA66) postiže vlačnu čvrstoću od 180–200 MPa i modul savijanja od 9.000–11.000 MPa, daleko nadmašujući standardni ABS. ABS punjen staklom doseže samo 75–100 MPa vlačni i 5000–7000 MPa modul savijanja, što ga čini slabijim od ekvivalentnog najlona punjenog staklom na strukturnoj osnovi.
Zašto ABS s vremenom požuti?
ABS požuti jer je faza butadien kaučuka osjetljiva na UV-inducirana oksidacija . Dvostruke veze u polibutadienskim lancima reagiraju s kisikom i UV svjetlom stvarajući proizvode kromoforne razgradnje (karbonilne i hidroksilne skupine) koji apsorbiraju u vidljivom spektru, uzrokujući žutu ili smeđu promjenu boje. UV stabilizatori (HALS — ometeni aminski svjetlosni stabilizatori — i UV apsorberi) dodani su ABS-u za vanjsku upotrebu kako bi usporili ovaj proces. Vrste ABS-a otporne na plamen i toplinski stabilizirane također su sklonije žućenju zbog interakcije sustava stabilizatora s gumenom fazom na temperaturama obrade.
Može li se ABS reciklirati?
Da, ABS se može mehanički reciklirati. Postindustrijsko ponovno mljevenje ABS-a rutinski se ponovno obrađuje u operacijama miješanja s minimalnim gubitkom svojstava ako je vlaga kontrolirana i termička povijest nije pretjerana. Recikliranje ABS-a nakon upotrebe je izazovnije zbog kontaminacije, miješanja s drugom plastikom i gubitka čvrstoće na udar zbog degradacije butadien gume tijekom upotrebe. Kemijsko recikliranje ABS-a — razlaganjem na sastavne monomere — tehnički je moguće putem pirolize, ali ostaje skupo i još nije široko komercijalizirano od 2024. godine.
Koja je razlika između ABS-a i HIPS-a?
Polistiren visoke otpornosti (HIPS) izrađen je sličnim mehanizmom za očvršćavanje gume kao ABS — polibutadienska guma raspršena u polistirenskoj matrici — ali bez akrilonitrila. Kao rezultat toga, HIPS ima nižu vlačnu čvrstoću (25-35 MPa naspram 38-50 MPa za ABS), lošiju kemijsku otpornost i nižu toplinsku temperaturu otklona, ali je znatno jeftiniji. HIPS se koristi tamo gdje je trošak najvažniji (jednokratna ambalaža, displeji na prodajnom mjestu), dok je ABS poželjan tamo gdje su performanse važne.
Koja je uloga cijepljenog kopolimera u ABS-u?
Graft kopolimer — SAN lanci kemijski vezani na površinu čestica polibutadien gume — djeluje kao kompatibilizator između faze gume i matrice . Bez cijepljenja, gumene čestice bi jednostavno bile nekompatibilne sa SAN matricom i izvukle bi se pod stresom umjesto da se deformiraju kako bi apsorbirale energiju. Cijepljena SAN ljuska fizički povezuje dvije faze, osiguravajući da se stres učinkovito prenosi s matrice na gumene čestice tijekom udarca, dopuštajući kavitacijskim mehanizmima koji rasipaju energiju i funkcioniraju.
Kako se ABS koristi u automobilskoj industriji?
ABS se naširoko koristi u primjenama u unutrašnjosti automobila: ploče s instrumentima, obloge vrata, poklopci stupova, kućišta unutarnjih retrovizora i školjke naslona sjedala. ABS za galvanizaciju koristi se za vanjske obloge uključujući okvire rešetke, ručke na vratima i poklopce retrovizora. ABS otporan na plamen koristi se u kućištima električnih konektora i poklopcima kutije s osiguračima. U mnogim od ovih primjena ABS se izravno natječe s inženjerska najlonska plastika (PA6, PA66), s izborom koji ovisi o potrebnoj otpornosti na toplinu, izloženosti kemikalijama i specifikacijama završne površine svakog dijela.
Što se događa ako se ABS ne osuši prije obrade?
ABS apsorbira vlagu iz atmosfere, obično dostižući 0,2–0,3% vlage u ravnoteži u uvjetima okoline. Ako se obrađuje bez sušenja, vlaga isparava u vrućoj bačvi i stvara mrlje, srebrne pruge i površinski mjehurići na oblikovanom dijelu. U teškim slučajevima, hidrolitička razgradnja SAN matrice može smanjiti molekularnu težinu, trajno smanjujući udarnu čvrstoću i viskoznost taline. Standardna praksa je sušenje ABS peleta na 80°C 2-4 sata u sušilici za odvlaživanje do ispod 0,1% vlage prije obrade. Ovaj zahtjev za sušenje sličan je, ali manje zahtjevan od inženjerske najlonske plastike, koja se mora temeljitije sušiti (4–8 sati na 80–90°C) zbog veće apsorpcije vlage.
Mob: +86-15867822829
Tel: +86-0574-62538663
Fax: +86-0574-62530664
E-mail: 
Slijediti nas
Dom
