Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Для использования в других целях, см ABS (значения) .
Акрилонитрилбутадиенстирол
Мономеры АБС V3.svg
Мономеры в полимере АБС
Grãos de plástico ABS (зерна АБС-пластика) .jpg
Зерна полимера АБС
Идентификаторы
ChemSpider
  • Никто
ECHA InfoCard100.127.708 Отредактируйте это в Викиданных
Характеристики
(C 8 H 8 · C 4 H 6 · C 3 H 3 N) n
Плотность1,060–1,080  г / см 3 [1]
Не растворим в воде
Родственные соединения
Родственные соединения
Акрилонитрил , бутадиен и стирол (мономеры)
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
☒N проверить  ( что есть   ?)проверитьY☒N
Ссылки на инфобоксы
Акрилонитрилбутадиенстирол
Физические свойства
Плотность (ρ)0,9–1,53  г / см 3 ; медиана, 1,07  г / см 3
Воспламеняемость1,00
Тепловые свойства
Теплопроводность (k)0,1  Вт / (м · К)
Коэффициент линейного теплового расширения (α)12 × 10 −5  К −1
Химическая устойчивость
Кислоты - концентрированныеХороший
Кислоты - разбавленныеОтлично
СпиртыБедные
АльдегидыБедные
ЩелочиОтлично
Ароматические углеводородыБедные
Сложные эфирыБедные
Галогенированные углеводородыБедные
КетоныБедные
[2] [3]

Акрилонитрилбутадиенстирол ( АБС ) ( химическая формула (C 8 H 8 ) x · (C 4 H 6 ) y · (C 3 H 3 N) z ) представляет собой обычный термопластичный полимер. Его стеклования температура составляет примерно 105 ° С (221 ° F). [4] [ неудавшаяся проверка ] АБС аморфен и поэтому не имеет истинной температуры плавления.

АБС представляет собой терполимер, полученный путем полимеризации стирола и акрилонитрила в присутствии полибутадиена . Пропорции могут варьироваться от 15% до 35% акрилонитрила, от 5% до 30% бутадиена и от 40% до 60% стирола. В результате получается длинная цепь полибутадиена, перекрещенная с более короткими цепями поли (стирол-соакрилонитрил). В нитрильных группах из соседних цепей, будучи полярным, притягиваются друг к другу и связывают цепи вместе, что делает АБС сильнее , чем чистый полистирол. Акрилонитрил также способствует химической стойкости, сопротивлению усталости, твердости и жесткости, одновременно повышая температуру теплового отклонения. Стирол придает пластику блестящую непроницаемую поверхность, а также твердость, жесткость и упрощает обработку. Полибутадиен, эластичное вещество, обеспечивает прочность и пластичность при низких температурах за счет термостойкости и жесткости. [3] В большинстве случаев АБС может использоваться при температуре от –20 до 80 ° C (от –4 до 176 ° F), так как его механические свойства зависят от температуры. [5] Свойства достигаются за счет упрочнения резины , когда мелкие частицы эластомера распределяются по жесткой матрице.

Свойства [ править ]

ABS обеспечивает благоприятные механические свойства, такие как ударопрочность, ударная вязкость и жесткость, по сравнению с другими распространенными полимерами. [3]Для улучшения ударопрочности, ударной вязкости и термостойкости могут быть внесены различные модификации. Ударопрочность может быть увеличена за счет увеличения доли полибутадиена по отношению к стиролу, а также акрилонитрилу, хотя это вызывает изменения в других свойствах. Ударопрочность не падает быстро при более низких температурах. Устойчивость под нагрузкой отличная при ограниченных нагрузках. Таким образом, изменяя пропорции компонентов, можно получить АБС разных марок. Двумя основными категориями могут быть АБС для экструзии и АБС для литья под давлением с высокой и средней ударопрочностью. Обычно АБС имеет полезные характеристики в диапазоне температур от -20 до 80 ° C (от -4 до 176 ° F). [5]

Citroën Méharis изготовлены из ABS.

На конечные свойства в некоторой степени будут влиять условия, в которых материал перерабатывается до конечного продукта. Например, формование при высокой температуре улучшает блеск и термостойкость продукта, тогда как самая высокая ударопрочность и прочность достигаются при формовании при низкой температуре. Волокна (обычно стекловолокна) и добавки могут быть смешаны с гранулами смолы, чтобы сделать конечный продукт прочным и повысить максимальную рабочую температуру до 80 ° C (176 ° F). Также могут быть добавлены пигменты, поскольку исходный цвет сырья от полупрозрачного цвета слоновой кости до белого. На характеристики старения полимеров в значительной степени влияет содержание полибутадиена, и включение в состав антиоксидантов является нормальным . Другие факторы включают воздействиеультрафиолетовое излучение , от которого также доступны добавки.

Полимеры ABS устойчивы к водным кислотам, щелочам, концентрированной соляной и фосфорной кислотам, спиртам, животным, растительным и минеральным маслам, но они набухают под действием ледяной уксусной кислоты , четыреххлористого углерода и ароматических углеводородов и подвергаются воздействию концентрированных серной и азотной кислот. Они растворимы в сложных эфирах , кетонах (таких как ацетон), хлороформе и этилендихлориде . [6] Они также обладают плохой стойкостью к хлорированным растворителям и альдегидам. [3]

Несмотря на то, что пластмассы ABS используются в основном для механических целей, они также обладают довольно постоянными электрическими свойствами в широком диапазоне частот. На эти свойства мало влияют температура и влажность воздуха в допустимом рабочем диапазоне температур . [7]

АБС легко воспламеняется при воздействии высоких температур, например при пожаре дров. Он плавится, а затем закипает, после чего пары превращаются в интенсивное горячее пламя. Поскольку чистый АБС не содержит галогенов , при его сгорании обычно не образуются стойкие органические загрязнители , а наиболее токсичными продуктами его сгорания или пиролиза являются окись углерода и цианистый водород . [8] АБС также повреждается солнечным светом. Это вызвало один из самых распространенных и дорогих отзывов автомобилей в истории США из-за износа кнопок фиксатора ремня безопасности. [9] [10]

АБС можно переработать, но не все предприятия по переработке. [11] [12] [ неудачная проверка ]

АБС - один из многих типов термопластов, используемых в биомедицине, при этом компоненты, полученные литьем под давлением, легко изготовить для одноразового использования. Его можно стерилизовать гамма-излучением или оксидом этилена (EtO). [13]

Типичные механические свойства АБС [3]
СвойствоЦенить
Модуль Юнга (ГПа)2,28
Прочность на растяжение (МПа)43 год
Модуль упругости при изгибе (ГПа)2,48
Прочность на изгиб (МПа)77
Изод с надрезом (кДж / м)0,203
Температура теплового прогиба, 1,81 МПа, (C)81 год

Производство [ править ]

АБС получают из акрилонитрила , бутадиена и стирола . Акрилонитрил - синтетический мономер, производимый из пропилена и аммиака ; бутадиен представляет собой нефтяной углеводород, полученный из фракции C4 парового крекинга ; мономер стирола производится путем дегидрирования из этилбензола  - углеводород , полученный в результате реакции этилена и бензола .

ABS сочетает в себе прочность и твердость, блеск, прочность и электроизоляционные свойства.

По данным Европейской ассоциации торговли пластмассами PlasticsEurope, при промышленном производстве 1 кг (2,2 фунта) смолы АБС в Европе используется в среднем 95,34  МДж (  26,48 кВт⋅ч ) и производится из природного газа и нефти . [14] [15]

Обработка [ править ]

АБС производится различных марок, но для прецизионной обработки конструкционных деталей из АБС рекомендуется использовать АБС машинного класса. Машинный АБС легко обрабатывается стандартными методами обработки, включая: токарные, сверлильные, фрезерные и распиловочные. Для термоформованных и термоформованных деталей используйте ABS Forming Grade . [16] ABS может быть химически прикреплен к самому себе и к другим подобным пластмассам. [17]

Приложения [ править ]

Колокол из АБС-пластика, изготовленный на 3D-принтере

Легкий вес и способность литьевого формования и экструзии ABS делают его полезным в производстве таких продуктов, как системы дренажно-сбросных трубопроводов (DWV) . Музыкальные инструменты, такие как магнитофоны , пластмассовые гобои и кларнеты , механизмы фортепиано и клавишные колпачки клавиатуры обычно изготавливаются из АБС- пластика . [18]

Другие области применения включают головки клюшек для гольфа (из-за их хорошей амортизации ), автомобильные компоненты отделки салона, автомобильные бамперы, бинокли , ингаляторы, монокуляры , небулайзеры , [19] нерассасывающиеся нити, протезы сухожилий, системы доставки лекарств, трахеальные трубки, [ 19] 13] кожухи для электрических и электронных узлов (например, корпуса компьютеров ), защитные головные уборы , каноэ, буферные кромки для мебели и столярных панелей, чемоданы и защитные кейсы для переноски, корпуса для ручек и мелкие кухонные приборы. Часто используются игрушки, в том числе кубики LEGO и Kre-O .[20] [21]

Бытовые и потребительские товары составляют основные области применения АБС. [22]

АБС-пластик, измельченный до среднего диаметра менее 1  микрометра , используется в качестве красителя в некоторых чернилах для тату . [23]

При экструдировании в нить, АБС-пластик является обычным материалом, используемым в 3D-принтерах . [24]

Когда он используется в качестве нити для 3D-печати путем моделирования методом наплавления , он подходит из-за высокой стабильности и различных вариантов последующей обработки (шлифование, покраска, склеивание, заполнение), особенно для производства прототипов. Особые формы волокон ABS - это ABS-ESD (электростатический разряд) и ABS-FR (огнестойкий), которые используются, в частности, для производства компонентов, чувствительных к статическому электричеству, и огнеупорных сборных деталей.

Опасность для человека [ править ]

АБС устойчив к разложению при нормальном использовании и условиях обработки полимеров с воздействием канцерогенов значительно ниже пределов воздействия на рабочем месте. [25] Однако при более высоких температурах, равных 400 ° C (750 ° F) или выше, АБС может разлагаться на свои составляющие: бутадиен (канцерогенный для человека), акрилонитрил (возможно канцерогенный для человека) и стирол (предположительно человеческий канцероген). [25] [26]

Ультрамелкие частицы (UFP) могут производиться при более низких температурах во время процесса 3D-печати. [27] Высказывались опасения по поводу концентрации UFP в воздухе, возникающей при печати с ABS, поскольку UFP были связаны с неблагоприятным воздействием на здоровье. [28]

См. Также [ править ]

  • Новодур
  • Полимолочная кислота (PLA) - также используется для 3D-печати.

Ссылки [ править ]

  1. ^ "Matbase" . Архивировано из оригинала 17 июня 2014 года . Проверено 3 июля 2014 года .
  2. ^ "Химическая и экологическая стойкость термопластов" . rtpcompany.com .
  3. ^ a b c d e Петерс, Эдвард Н., «Пластмассы: термопласты, термореактивные материалы и эластомеры», Справочник по выбору материалов , Нью-Йорк: John Wiley & Sons, Inc., стр. 363–365
  4. ^ АБС . Геолог (2016).
  5. ^ a b Пластические свойства акрилонитрилбутадиенстирола (АБС) . Архивировано 15 мая 2010 года в Wayback Machine . Небольшая таблица свойств АБС внизу. Проверено 7 мая 2010 года.
  6. ^ Бендж Эдвардс Винтаж вычислений и игр | Архив »Почему Super Nintendos теряют свой цвет: обесцвечивание пластика на классических машинах . Vintagecomputing. 12 января 2007 г.
  7. ↑ Harper CA (1975) Справочник по пластику и эластомерам , McGraw-Hill, New York, стр. 1–3, 1–62, 2–42, 3–1, ISBN 0070266816 
  8. ^ Рутковски, СП; Левин, BC (1986). «Сополимеры акрилонитрила, бутадиена и стирола (АБС): продукты пиролиза и горения и их токсичность? Обзор литературы» . Огонь и материалы . 10 (3-4): 93. DOI : 10.1002 / fam.810100303 .
  9. ^ Хеншоу, JM; Вуд, В .; Холл, AC (1999). «Отказ автомобильных ремней безопасности, вызванный деструкцией полимера». Инженерный анализ отказов . 6 : 13–25. DOI : 10.1016 / S1350-6307 (98) 00026-0 .
  10. ^ «Ремни отозваны у 8,4 млн автомобилей» . Балтимор Сан . Служба новостей Knight-Ridder. 24 мая 1995 . Проверено 16 ноября 2015 года .
  11. ^ "Переработка АБС" . Heathland BV Архивировано из оригинала на 2014-03-06 . Проверено 31 декабря 2013 .
  12. ^ «Переработка пластика» . Городской совет Брисбена . Проверено 31 декабря 2013 .
  13. ^ а б Нэнси Кротти. «Эти обычные термопласты идеально подходят для литья под давлением медицинских устройств» . Медицинский дизайн и аутсорсинг . Медицинский дизайн и аутсорсинг . Проверено 4 мая 2020 года .
  14. ^ Boustead, I (март 2005). Сополимер акрилонитрил-бутадиен-стирол (АБС) (Технический отчет). Эко-профили европейской индустрии пластмасс. ПластмассыЕвропа. Архивировано из оригинала на 2011-05-30 . Проверено 23 января 2013 .
  15. ^ Хаммонд, GP; Джонс, CI (2008). «Энергия и углерод в строительных материалах» (PDF) . Труды ДВС - Энергия . 161 (2): 87. DOI : 10.1680 / ener.2008.161.2.87 .
  16. ^ «Лист АБС - стержень АБС (машинный класс АБС)» . Профессиональный пластик . Профессиональный пластик . Проверено 3 февраля, 2021 .
  17. ^ «Пластиковый лист АБС, стержень, трубка и аксессуары» . Межгосударственный пластик . Межгосударственный пластик . Проверено 23 сентября 2016 года .
  18. ^ «Конструкция колпачка: ABS» . Неформатность . Сентябрь 2014 г.
  19. ^ «Акрилонитрилбутадиенстирол (ABS) и его особенности» . Омнексус . Омнексус . Проверено 4 мая 2020 года .
  20. ^ ABS - акрилонитрилбутадиенстирол на Designsite.dk, список применений. Проверено 27 октября 2006 года.
  21. ^ Мэй, Джеймс (2009). Истории игрушек Джеймса Мэя . Лондон: Конвей. ISBN 978-1-84486-107-1.
  22. ^ Исследование рынка Engineering Plastics , Ceresana, сентябрь 2013.
  23. ^ Кеннеди, СТС; и другие. (2010), «Механические и термические травмы», Тони Бернс; и другие. (ред.), Учебник дерматологии Рока , 2 (8-е изд.), Wiley-Blackwell, стр. 28,48
  24. ^ «Бесплатное руководство для начинающих» . www.3dprintingindustry.com . Индустрия 3D-печати . Проверено 30 мая 2016 .
  25. ^ a b Анвин, Джон (2013). «Выбросы в атмосферу канцерогенов и респираторных сенсибилизаторов при термической обработке пластмасс» . Анналы гигиены труда . 57 (3): 399–406. DOI : 10.1093 / annhyg / mes078 . PMID 23091110 . 
  26. ^ «Национальная академия наук решительно подтверждает научные данные, доказывающие, что стирол является канцерогеном для человека» . Ричард Денисон . Фонд защиты окружающей среды. 29 июля 2014 . Проверено 6 февраля 2021 года .
  27. ^ Азими, Пархэм; Чжао, Дан; Пузе, Клэр; Crain, Neil E .; Стивенс, Брент (2016). «Выбросы сверхмелкозернистых частиц и летучих органических соединений из имеющихся в продаже настольных трехмерных принтеров с несколькими нитями» . Наука об окружающей среде и технологии . 50 (3): 1260–1268. Bibcode : 2016EnST ... 50.1260A . DOI : 10.1021 / acs.est.5b04983 . ISSN 0013-936X . PMID 26741485 .  
  28. ^ Стивенс, Брент (ноябрь 2013 г.). «Выбросы сверхмелких частиц от настольных 3D-принтеров» . Атмосферная среда . 79 : 334–339. Bibcode : 2013AtmEn..79..334S . DOI : 10.1016 / j.atmosenv.2013.06.050 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Сополимер акрилонитрил-бутадиен-стирол (химическое соединение) в Британской энциклопедии
  • Сравнение многих физических свойств с другими пластиками
  • Сравнение ABS и PLA для 3D-печати