Что такое АБС (ABS) — пластик?

В этой статье мы рассмотрим, что такое пластик ABS (акрилонитрил-бутадиен-стирол), из чего он сделан, его применение, его плюсы и минусы и возможные химические взаимодействия.

Что такое и из чего состоит АБС-пластик?

Акрилонитрил-бутадиен-стирол, или АБС-пластик, представляет собой непрозрачный термопластический и аморфный полимер, созданный из смеси двух пластиков и одного каучука: акрилонитрила, полистирола и бутадиена.

Каждый материал обладает уникальными свойствами, и его можно смешивать в различных количествах, чтобы получить ряд АБС-пластиков, из которых можно выбирать.

Ниже приводится объяснение каждого мономера, используемого при создании АБС, и его уникальных свойств.

Акрилонитрил

Этот синтетический мономер создается путем соединения пропилена и аммиака. Акрилонитрил является компонентом АБС-пластика, который обеспечивает жесткость и термостойкость.

Полимеры с высоким процентным содержанием акрилонитрила частично компенсируют эластичность бутадиенового каучука для повышения структуры и термостойкости.

Бутадиен

Этот мономер синтетического каучука представляет собой углеводородный каучук, созданный путем извлечения соединений на нефтяной основе и удаления их водорода для создания более прочных, более ненасыщенных углеводородных цепей.

Полимеры с высоким содержанием бутадиена более мягкие и податливые, что также способствует прочности АБС-пластика при смешивании с двумя другими мономерами за счет снижения его хрупкости.

Стирол

Мономер стирола создается аналогичным процессом дегидрирования, что и бутадиен. АБС-пластик обычно состоит примерно на 50% из стирола с двумя другими мономерами в различных количествах, поскольку состав с высоким содержанием стирола увеличивает жесткость, но снижает термостойкость, что, как правило, не является полезной комбинацией характеристик.

Как изготавливается АБС-пластик?

АБС-пластик получают путем полимеризации мономеров акрилонитрила и полистирола с бутадиеновым каучуком с образованием акрилонитрил-бутадиен-стирола (АБС).

Это смешивание обычно достигается с помощью процесса эмульгирования, при котором материалы, которые в противном случае не смешивались бы, превращаются в единый продукт (вспомните молоко, где жиры, масло и вода не отделяются от раствора, а существуют в виде гомогенной смеси).

Существуют также запатентованные процессы рецептуры, такие как непрерывная массовая полимеризация, но эмульгирование обычно является стандартным подходом, используемым при создании АБС-пластика.

Производители пластмасс полимеризуют стирол и акрилонитрил в присутствии полибутадиена, в результате чего получаются длинные цепи полибутадиенов, пересекающиеся со звеньями полимера стирола/акрилонитрила.

 Полимерные цепи АБС-пластика удерживаются вместе мономерами акрилонитрила, которые образуют полярные притяжения как к стиролу, так и к бутадиену, создавая однородный и очень прочный пластик.

В результате получается более прочный, жесткий и привлекательный пластик, чем у его компонентов. Материал ABS подходит для большого списка применений, включая литье под давлением, 3D-печать, обработку с ЧПУ и многое другое.

Использование АБС-пластика?

АБС-пластик широко используется во многих отраслях промышленности для производства повседневных товаров, в том числе: кубиков LEGO, компьютерных клавиатур, корпусов электроинструментов, защитных устройств для розеток.

Это распространенный материал в автомобильных транспортных средствах, где он используется как в декоративных интерьерах, так и в функциональных компонентах.

Гофрированные пластиковые листы и трубы из АБС-материала широко используются в строительстве, каски, которые носит строительный персонал, также изготовлены из АБС-пластика.

Обычные бытовые приборы, такие как пылесосы, кухонная техника, электронное оборудование и корпуса компьютеров, производятся с использованием АБС-пластика. АБС-пластик является предпочтительным материалом для пластиковых игрушек, поскольку он прочный, красочный и недорогой.

Процесс производства деталей из АБС пластика

Многие полезные свойства АБС позволяют ему выполнять множество функций. Он обладает высокой устойчивостью к коррозии и ударам, легко поддается механической обработке и легко плавится.

Материал ABS недорог в производстве, что также делает его доступным для крупносерийных применений, например, для деталей, изготовленных с использованием литья под давлением.

Детали, изготовленные из АБС-пластика, хорошо поддаются покраске/склеиванию (т. е. обладают хорошей смачиваемостью) и могут иметь очень глянцевую и привлекательную отделку.

ABS в настоящее время является одним из самых популярных материалов для 3D-печати.

Он более термостойкий, чем PLA (другой популярный материал для 3D-печати), но сохраняет разнообразие цветов, прочность и производственные качества, необходимые для аддитивного производства.

ABS — отличный вариант для быстрого функционального прототипирования, потому что он прочный, недорогой и простой в изготовлении.

Преимущества АБС-пластика

АБС как конструкционный материал общего назначения имеет ряд существенных преимуществ. Ниже приведен краткий список некоторых преимуществ АБС-пластика:

  • АБС недорог и доступен во многих цветах, материалах и формах (гранулы, трубки, стержни, нити и т. д.).
  • ABS прочный, легкий и пластичный, легко обрабатывается, но сохраняет хорошую устойчивость к химическим веществам, ударам и истиранию.
  • ABS более термостойкий, чем другие термопласты в своем весовом классе, и может выдерживать несколько циклов нагрева/охлаждения, что делает его полностью перерабатываемым пластиком.
  • ABS позволяет получить очень привлекательную отделку и легко окрашивается.
  • ABS имеет низкую тепло- и электропроводность.

Недостатки АБС-пластика

АБС не лишен недостатков — ниже приведен список некоторых недостатков АБС-пластика:

  • АБС-пластик имеет низкую температуру плавления по сравнению со всеми пластиками, что делает его непригодным для применения при высоких температурах (например, при температурах выше 160 градусов по Фаренгейту).
  • ABS имеет плохую устойчивость к усталостным нагрузкам, растворителям/смазкам и воздействию УФ-излучения.
  • ABS выделяет значительное количество паров/дыма при нагревании, которые являются одновременно загрязняющими веществами и опасными для здоровья тех, кто их вдыхает.
  • АБС не поддается биологическому разложению и производит потенциально опасные отходы, если не перерабатывается.
  • АБС-пластик быстро разрушается при воздействии погодных условий или в условиях сильного трения.

Является ли АБС-пластик токсичным?

АБС-пластик представляет собой пластик на нефтяной основе, который, как правило, безопасен в твердой форме, не выделяет известных канцерогенов и используется в пищевой промышленности.

Однако, несмотря на отсутствие исследований, доказывающих долгосрочные неблагоприятные последствия АБС-пластика, исследование 2019 года, посвященное изучению клеточной токсичности паров акрилонитрил-бутадиен-стирола, образующихся при 3D-печати, констатирует:

«Выделения из АБС вызывали дозозависимую значительную цитотоксичность, окислительный стресс, апоптоз, некроз и выработку провоспалительных цитокинов и хемокинов».

Производители медицинского оборудования также запрещают использование АБС в медицинских имплантатах, поскольку его долгосрочные последствия для здоровья в организме неизвестны, но считаются негативными.

Плавленный АБС-пластик имеет безошибочно узнаваемый неприятный запах, который может вызвать (как минимум) дискомфорт, а в худшем случае физические симптомы.

Медицинский консенсус заключается в том, что пары АБС-пластика опасны для вдыхания или воздействия как на короткие, так и на длительные периоды времени.

Это особенно актуально для приложений 3D-печати, где принтеры на основе филамента нагревают ABS для изготовления деталей, выпуская миллиарды частиц в минуту.

Без надлежащей вентиляции эти пары могут накапливаться и вызывать токсичность у пользователей, поэтому настоятельно рекомендуется использовать вытяжной шкаф или печатать в хорошо проветриваемом помещении, чтобы предотвратить такое воздействие.

Эти предосторожности также относятся к литью под давлением, когда большое количество материала плавится и охлаждается несколько тысяч раз в течение рабочего дня, что представляет серьезную угрозу, если не принять меры безопасности.

В этой статье было представлено, что такое АБС-пластик, его свойства, преимущества, области применения и токсичность.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

два × четыре =

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: