АБС-пластик: свойства, технологии обработки и области применения.

ABS пластик

Акрилонитрилбутадиенстирол (АБС) — это важный конструкционный пластик, состоящий из акрилонитрила, бутадиена и стирола. Эти мономеры обладают различными свойствами, которые в сочетании образуют прочный, долговечный и универсальный полимер, широко используемый в различных областях. Обработка пластика с ЧПУ. 

Благодаря своей коррозионной стойкости, ударопрочности, термостойкости и электроизоляционным свойствам, АБС-пластик широко используется в промышленных и потребительских товарах. Он может обрабатываться на станках с ЧПУ. Литье под давлением АБСа также 3D-печать, в зависимости от конструкции детали и объема производства.

При сравнении АБС против ПЛАABS обладает лучшей термостойкостью, прочностью и долговечностью, что делает его более подходящим для функциональных деталей, в то время как PLA обычно выбирают для простых прототипов. Несмотря на свои ограничения, такие как более низкая устойчивость к атмосферным воздействиям и выделение паров при горении, ABS остается одним из наиболее широко используемых конструкционных пластиков.

В этой статье объясняются свойства, области применения и методы производства АБС-пластика, чтобы помочь вам выбрать подходящий материал для вашего проекта.

 

Что такое АБС-пластик? 

ABS — это аббревиатура от Acrylonitrile Butadiene Styrene (акрилонитрилбутадиенстирол), термопластичного полимера, состоящего из трех мономеров: акрилонитрила, бутадиена и стирола. Эти различные компоненты придают пластику его уникальные свойства. Акрилонитрил обеспечивает термостойкость АБС-пластика, бутадиен – ударопрочность, а стирол в основном делает пластик гладким и пригодным для механической обработки. 

С момента своего появления на рынке в 1950-х годах АБС-пластик используется в трубопроводах, фитингах, компонентах холодильных установок и конструкционных материалах, и это лишь некоторые примеры. Долговечность, экономичность и технологичность являются одними из наиболее востребованных свойств материала в этих и других областях применения АБС-пластика. 

Химическая формула акрилонитрила, бутадиена и стирола.

Химическая формула АБС — (C8H8 · C4H6 · C3H3N)n. Она показывает, что АБС состоит из C₈H₈ (стирол), C₄H₆ (бутадиен) и C₃H₃N (акрилонитрил). Буква «n» вне скобок указывает на многократное повторение трех элементов. Многие из этих элементов образуют длинные цепочки, которые лежат в основе прочности и долговечности ABS-пластика. 

Структура акрилонитрилбутадиенстирола

АБС-пластик представляет собой смесь кристаллической и аморфной структур. Поэтому, несмотря на гибкость его молекулярной структуры, он также упорядочен. Степень кристалличности средняя, ​​поэтому материал прочный, упругий и размерно стабильный. Он не так четко выражен, как чистые полимеры. 

Свойства АБС-пластика 

Здесь представлен обзор основных свойств АБС-пластика, включая механические, физические и химические характеристики.  

Механические свойства АБС-пластика 

• Прочность на растяжение АБС-пластика 

Предел прочности на растяжение материала ABS составляет приблизительно 46 МПа (6,600 PSI). Однако он может варьироваться в зависимости от производителя. Этот материал достаточно прочен для изготовления долговечных деталей для автомобильной промышленности, электроники, игрушек и других изделий. 

• Предел текучести АБС

Предел текучести АБС-пластика обычно составляет от 29.6 МПа до 48 МПа. Точный уровень зависит от условий обработки и состава. Этого предела достаточно для многих промышленных и бытовых компонентов. 

• Ударопрочность 

Акрилонитрилбутадиенстирол — один из наиболее ударопрочных пластиков наряду с поликарбонатом и полидициклопентадиеном (pDCPD). Именно поэтому из него отлично подходят корпуса для инструментов, клюшки для гольфа и автомобильные бамперы. 

бампер автомобиля ABS

Физические свойства АБС

Плотность акрилонитрилбутадиенстирола

Плотность АБС-пластика составляет 1.05 г/см³, что позволяет отнести его к легким пластикам. Однако он тяжелее полиэтилена. Следует отметить, что эта плотность может варьироваться в зависимости от конкретного сорта. Например, ингибиторы пламени делают огнестойкий сорт более тяжелым. 

Тепловые свойства АБС-пластика

Термическая стабильность АБС

Будучи аморфным термопластиком, АБС-пластик демонстрирует постепенное увеличение подвижности цепей при воздействии тепла. По мере приближения к температуре стеклования (Tg) пластик становится эластичным. Дальнейший нагрев делает материал менее вязким и более восприимчивым к процессам экструзии и формования. 

Температура плавления материала ABS

Исходя из приведенного выше объяснения, нельзя сказать, что у АБС-пластика есть конкретная температура плавления. Вместо этого, он имеет диапазон размягчения и текучести. Размягчение начинается при 95–105 °C. Именно поэтому инженеры обычно сосредотачиваются на диапазоне размягчения материала и связанных с ним тепловых характеристиках, а не на конкретной точке плавления. 

Химическая стойкость АБС-пластика

АБС-пластик демонстрирует впечатляющую устойчивость к разбавленным щелочам и кислотам. Однако его устойчивость к алифатическим углеводородам ниже. Наихудшая устойчивость у этого пластика наблюдается к спиртам и углеводородам (как ароматическим, так и галогенированным).

Электрические свойства АБС-пластика 

Электроизоляционный материал из АБС-пластика является одним из наиболее широко применяемых в промышленности. Он широко используется в таких устройствах, как компьютерные клавиатуры, розетки и электроинструменты. 

Электрическая розетка

Сводная таблица свойств АБС-пластика 

Ниже приведена таблица с основными свойствами АБС-пластика:

Свойства	Значение/уровень
Плотность	1.05 g / cm³
Ударопрочность	Очень высоко
Предел прочности на разрыв	46 МПа
Рабочая температура	80–90 °C непрерывно
Диапазон смягчения	95-105 ° C
Электрическая изоляция	Прекрасно
Химическая устойчивость	Хорошо противостоит разбавленным кислотам и щелочам, но подвержен повреждениям от ароматических и хлорированных углеводородов.
Чистота поверхности	Гладкая, высококачественная, легко полируется.

 

Преимущества АБС-пластика в производстве изделий 

ABS-пластик обеспечивает коррозионную стойкость, хорошую ударопрочность, долговечность и привлекательную поверхность по разумной цене. По этим причинам он широко используется в различных областях. Китай Литье под давлением АБС   производить пластиковые детали в средних и больших объемах.

• Коррозионная стойкостьАБС-полимер, будучи пластиком, не подвержен коррозии, в отличие от металлов. Он разработан таким образом, чтобы выдерживать воздействие многих видов химических веществ. Это свойство имеет решающее значение для деталей, предназначенных для защиты или изоляции других уязвимых элементов.  
• ДолговечностьПомимо устойчивости к коррозии, ABS-пластик также обладает высокой ударопрочностью. Он способен выдерживать множество промышленных ударов и сотрясений. Из этого пластика можно изготавливать как тонкие, так и толстые детали. Однако более толстые детали обладают большей ударопрочностью. 
• ЭкономичностьПроцесс производства акрилонитрилбутадиенстирола относительно прост. Вы можете буквально произвести этот пластик в соседней лаборатории. Именно поэтому этот материал распространен и доступен по цене.    
• Высококачественная обработка поверхностиДетали из АБС-пластика отличаются превосходной чистотой поверхности и доступной ценой. 

 

Ограничения/недостатки АБС-пластика

Вот основные ограничения или недостатки использования компонентов из ABS-пластика;

• Разложение под воздействием чрезмерного ультрафиолетового излучения. 

Повреждение от воздействия ультрафиолета

• Имеет тенденцию размягчаться при температурах выше 90°C.
• Низкая эффективность против ароматических и хлорированных углеводородов. 

С учетом этих ограничений использование деталей из АБС-пластика в условиях наружного применения без УФ-стабилизации может представлять собой сложную задачу. 

 

Как изготавливается АБС-полимер 

Полимер АБС в основном получают методом полимеризации, то есть процессом образования длинных цепей из мономеров. Полимеризация подразделяется на два типа. непрерывная массовая суспензия or эмульсионный тип. 

Тип непрерывной массовой суспензии 

Полибутадиеновый каучук растворяют, а затем смешивают с акрилонитрилом и стиролом. Полученный в результате разновидность АБС-пластика прозрачна и прочна. 

Тип эмульсии 

Акрилонитрил, бутадиен и стирол смешиваются с эмульгаторами и водой. Это приводит к образованию латексного полимера из бутадиена, который присоединяется к акрилонитрилу и стиролу. После промывки и сушки полученный АБС-полимер имеет форму порошка или гранул. 

 

Технологические процессы производства АБС-пластика 

Ниже перечислены основные методы обработки материала ABS. 

• АБС-обработка с ЧПУ
• 3D-печать АБС 
• Литье под давлением АБС

АБС-обработка с ЧПУ

Конструкционный пластик ABS обладает подходящими механическими свойствами для обработки на станках с ЧПУ. Он также достаточно стабилен, чтобы обеспечить точную финишную обработку. Это объясняет его популярность. АБС-обработка с ЧПУ в готовых деталях и прототипах. 

АБС-обработка на станке с ЧПУ

Что касается готовых деталей, то ударопрочность и прочность ABS-пластика повышают долговечность и эксплуатационные характеристики. Однако при обработке этого пластика необходимо учитывать ряд проблем. Главная из них — низкая температура плавления материала. Поэтому при токарной, фрезерной, сверлильной и других операциях на станках с ЧПУ необходимо использовать эффективные методы теплоотдачи. 

Вот некоторые передовые методы, которые используют токари для Обработка АБС. 

• Для предотвращения плавления используйте умеренную скорость вращения шпинделя.
• Используйте режущие инструменты, которые дольше остаются острыми, например, твердосплавные инструменты без покрытия с 2 или 3 канавками.
• Для удаления стружки и охлаждения детали/инструмента используйте качественную охлаждающую жидкость или сжатый воздух.
• Поддерживайте высокую скорость подачи – это помогает отводить тепло и формировать толстую стружку. 
• Надежно закрепите деталь во время обработки. 

Преимущества обработки ABS с ЧПУ

• Более высокая точность 
• Прочные части
• Быстрое изготовление прототипов
• Превосходная отделка поверхности
• Костюмы со сложной геометрией

Ограничения обработки на станках с ЧПУ из ABS-пластика.

• Может привести к образованию большого количества отходов.
• Высокая стоимость оборудования для обработки на станках с ЧПУ.

3D-печать АБС 

3D-печать ABS-пластиком — популярный процесс с долгой историей. Действительно, этот пластик использовался в промышленных 3D-принтерах и раньше. Производители, использующие эту технологию, называют гладкость поверхности, хорошую износостойкость/ударной прочности и экономичность главными мотивами для использования этого пластика. 

Детали из ABS-пластика, напечатанные на 3D-принтере.

Для этого процесса обычно используются FDM и FFF принтеры. ABS-пластик разжижается при нагревании, а затем из него печатаются детали. 

Преимущества 3D-печати ABS-пластиком

• Гладкая поверхность
• Экономичное 
• Простой 

Ограничения 3D-печати ABS-пластиком

• Детали, склонные к растрескиванию и деформации.
• В процессе образуется неприятный запах. 
• Требуется современное печатное оборудование. 

Литье под давлением АБС

Литье под давлением АБС-пластика одинаково популярно при производстве различных пластиковых деталей. Процесс включает в себя расплавление гранул АБС-пластика, а затем впрыскивание расплава под давлением в форму. После охлаждения и отверждения пластиковая деталь готова к использованию. К деталям из АБС-пластика, изготовленным методом литья под давлением, относятся элементы светодиодных ламп, кнопки ЭКГ-мониторов, крышки для духов и корпуса калькуляторов. 

Преимущества литья под давлением ABS

• Низкий уровень отходов 
• Крупномасштабное производство 
• Прочные и механически надёжные детали
• Легко автоматизируется 

Ограничения литья под давлением АБС-пластика

• Дорогостоящие инструменты и оборудование 
• Материалы могут воспламениться

Как долго прослужит АБС-пластик?

Детали из АБС-пластика, предназначенные для использования внутри помещений, служат дольше, чем детали для использования на открытом воздухе. Внутри помещений они могут прослужить до трех десятилетий, в то время как АБС-пластик для наружного применения может начать разрушаться в течение года, если в нем отсутствуют УФ-стабилизаторы. При этом важно отметить, что срок службы в основном зависит от следующих факторов:

• Ультрафиолетовое облучение 
• Химическое воздействие 
• Динамика температуры 
• Тип и количество груза

При выборе АБС-полимера важно указать конкретный материал и, по возможности, использовать его в контролируемых условиях. Это поможет сделать легкий материал более прочным. 

 

Как осуществляется переработка АБС-пластика?

Переработка АБС-пластика включает в себя несколько этапов, начиная с измельчения материала. Затем фрагменты смешиваются с водой. Металлы и другие загрязняющие вещества отфильтровываются. Дальнейшая фильтрация отделяет АБС-пластик от других видов пластика. Полученный АБС-пластик смешивается со свежим АБС-пластиком для получения конечного продукта. 

АБС-пластик пригоден для вторичной переработки.

 

Для чего используется материал ABS? 

Наиболее распространенные области применения АБС-пластика — автомобильная промышленность, электроника, медицина, бытовая техника, строительство, а также игрушки и игры. Ниже приведены более подробные сведения об этих областях применения АБС-полимеров.

Автокомпоненты  

Материал ABS широко используется в автомобильной промышленности для изготовления таких деталей, как приборные панели, колпаки колес, защитные кожухи, панели приборов и дверные панели. 

Детали салона автомобиля ABS

Электротехника и электроника 

В этой столь же обширной отрасли пластмассы используются для производства корпусов для компьютеров, телевизоров и многих других деталей. 

Части медицинской промышленности  

Прочность, химическая стойкость и стерилизующие свойства полимера ABS имеют важное значение при производстве лабораторного оборудования, шприцев, корпусов приборов и других медицинских изделий. 

Пластиковый чехол из АБС-пластика для медицинского применения

Бытовая техника

В производстве бытовой техники свойства АБС-пластика играют важную роль в создании холодильников, кондиционеров, стиральных машин и другой техники. 

Пульсатор стиральной машины ABS

Строительная индустрия

Эти пластмассы широко используются в конструкционных элементах, таких как панели, перегородки, двери и окна. 

Игрушки и Игры 

АБС-пластик легко поддается формовке, поэтому изготовление мелких деталей из него не представляет сложности. Из этого пластика изготавливаются различные виды игрушек и игр. 

игрушка из АБС-пластика

Сравнение АБС-пластика с альтернативными материалами.

Листы из АБС-пластика представляют собой удачное сочетание экономичности, долговечности и универсальности для различных проектов. Однако в некоторых случаях этот материал может быть заменен ПВХ, делрином, нейлоном (ПА) и ацеталем. 

Вот как листы ABS соотносятся с этими альтернативами. 

ABS-пластик лучше, чем ПВХ?

В сравнении АБС-пластика и ПВХ, материал АБС превосходит ПВХ по следующим параметрам:

• Более высокая ударная вязкость 
• Лучшая обрабатываемость 
• Не становится хрупким при низких температурах; ПВХ становится.
• При нагревании безопаснее, чем ПВХ, поскольку не выделяет хлор. 

Исходя из этих преимуществ, АБС-пластик предпочтителен для применений, где критически важна амортизация. Хорошими примерами использования пластика являются надземные системы водоотведения, канализации и вентиляции (DWV). 

Хрупкие ПВХ-трубы

ABS — это Delrin?

Нет, ABS и Delrin имеют принципиальные различия. Хотя оба являются пластиками, ABS — аморфный материал, тогда как Delrin, также называемый ацеталем или POM, — полукристаллический. К основным отличиям относятся примерно на 70% более высокая прочность на разрыв у делрина, более высокая износостойкость делрина, более доступная цена АБС-пластика и более высокое влагопоглощение АБС-пластика. 

АБС-пластик против нейлона (ПА)

По сравнению с нейлоном, АБС-пластик обладает меньшей прочностью на разрыв и износостойкостью. Кроме того, он плохо себя показывает при высоких температурах. К преимуществам ABS относятся более высокая экономичность, лучшая электроизоляция и меньшее влагопоглощение. 

АБС-пластик против ацетала 

И АБС-пластик, и ацетал являются пищевыми, прочными и долговечными материалами. Однако, когда дело доходит до конкретных задач, один из них может показать лучшие результаты, чем другой. Главный вывод заключается в том, что, хотя ацетал отлично подходит для обработки на станках с ЧПУ, АБС-пластик лучше всего использовать для склеивания и формования. Поэтому важно критически сравнить свойства каждого из этих материалов с предполагаемыми характеристиками изделия. 

Обладает ли акрилонитрилбутадиенстирол (АБС) большей термостойкостью, чем полиэтилен (ПЭ)?

Да, ABS более термостойкий, чем большинство разновидностей полиэтилена. Он может непрерывно работать при температуре 80°C. Возможна также кратковременная работа при более высоких температурах, до 105°C. Из этого термопластика можно изготавливать детали для работы при относительно высоких температурах. термостойкие пластмассы для таких деталей, как трубы горячего водоснабжения и крышки фар автомобилей. 

Фитинг для трубы из АБС-пластика

Другие сравнительные данные представлены в таблицах ниже.

АБС-пластик против поликарбоната

Основные различия между АБС-пластиком и поликарбонатом в отношении прочности поверхности, сопротивления и областей применения заключаются в следующем:

Элемент	ABS пластик	PC
Устойчивость к царапинам	Более подвержены повреждениям в суровых условиях окружающей среды.	Лучшая устойчивость к царапинам
Прочность поверхности	Менее применимо для компонентов высокой четкости.	Лучше подходит для приложений с высокой четкостью изображения.
Общие приложения	Корпуса для электроники, автомобильные детали	Автомобильные фары, линзы для очков

АБС-пластик против полиэтилена высокой плотности (ПЭВП) 

Вот некоторые различия между ABS и HDPE с точки зрения преимуществ и прочности на разрыв:

Элемент	ABS пластик	ПНД (HDPE),
Прочность на разрыв	Превосходная структурная прочность – от 40 до 70 МПа.	Низкий предел прочности на растяжение – от 20 до 40 МПа.
Главное преимущество	Высокая структурная целостность под нагрузкой	Повышенная химическая стойкость, ударопрочность и гибкость.

АБС-пластик против ударопрочного полистирола (HIPS)

Основные различия между ABS и HIPS с точки зрения областей применения и качества поверхности заключаются в следующем:

Элемент	ABS пластик	HIPS
Чистота поверхности	Более гладкий, более отполированный, привлекательный	Более грубый, менее привлекательный
Области применения	Бытовая электроника, декоративные изделия, корпуса	Приложения, в которых меньше внимания уделяется визуальной привлекательности.

АБС-пластик против полиэтилентерефталата (ПЭТ)

Различия в точности размеров и усадке при формовании АБС-пластика и ПЭТ-пластика заключаются в следующем:

Элемент	ABS пластик	ПЭТ (PET)
Усадка пресс-формы	Меньшая усадка при охлаждении	Более высокая усадка при охлаждении
Точность размеров	Подходит для автомобильных деталей и других применений, требующих высокой точности размеров.	Для более жестких допусков требуются специальные регулировки.

АБС-пластик против полибутилентерефталата (ПБТ)

АБС-пластик и ПБТ-пластик ведут себя по-разному в отношении теплопроводности и теплоотвода, а именно:

Элемент	ABS пластик	PBT
Теплопроводность	Низкая теплопроводность	Более высокая теплопроводность
Управление температурным режимом	Не лучший вариант для систем управления тепловыми процессами.	Идеально подходит для систем терморегулирования, например, в электронике и автомобилях.

 

Заключение 

Химическая стойкость, долговечность, универсальность и эстетичность — вот некоторые из уникальных свойств акрилонитрилбутадиенстирола (АБС-пластика). Этот тип пластика часто превосходит альтернативные варианты, поэтому он популярен в различных отраслях промышленности. 

Выбирайте листы из АБС-пластика для максимальной производительности и возможности индивидуальной настройки. Обратитесь к надежному поставщику для честной оценки и правильного использования листов. В Boda опыт, экспертиза и передовое оборудование объединяются для создания одних из лучших продуктов. Услуги по механической обработке ABS в Китае и за его пределами.