АБС-пластик – ударостійка технічна термопластична смола на основі кополімеру акрилонітрилу з бутадієном та стиролом (назва пластику утворена з початкових літер найменувань мономерів). Позначення: ABS; сополімер акрилонітрилу, стиролу та бутадієну; АБС сополімер. Його хімічна формула (C8H8)x· (C4H6)y· (C3H3N)z, а пропорції можуть змінюватись у межах 15 – 35% акрилонітрилу, 5 – 30% бутадієну та 40 – 60% стиролу. Нижче наведені хімічні формули мономерів, з яких проводиться пластик, що розглядається: У CAS наведено властивості компаунду. Так, температура плавлення становить 230°C, а густина 1,04 г/см 3 . Гранули АБС-пластика виглядають так: Зростанню популярності і все більш широкому поширенню АБС-пластик зобов'язаний набору технічних характеристик, якими він володіє. Основними властивостями, що впливають на потрібність матеріалу на ринку, є: - Високі показники зносостійкості та міцності у поєднанні з еластичністю - Довговічність за умови експлуатації без впливу ультрафіолетових променів - Висока опірність миючих засобів та лужних складів. - Стійкість до впливу вологи, кислот, олій - У нормальних умовах матеріал не токсичний - Може експлуатуватися при температурах від -40°C до +90°C із збереженням технічних характеристик - У чистому вигляді має матову поверхню жовтуватого відтінку, але за допомогою пігментних добавок може фарбуватись у будь-які кольори та ставати прозорим. - Легкість обробки різними методами (ручне шліфування, механічне полірування, хімічне згладжування та інше) - Висока механічна міцність З іншого боку, проти такої кількості значущих показників виступає кілька мінусів матеріалу: - Різкий, сильний запах пластику, що плавиться - Складність використання (для плавлення необхідна температура близько 230°C) - Деформація в міру охолодження (стискання) - Розшарування при нерівномірному охолодженні виробу Що стосується хімічних властивостей, то зазначається, що матеріал розчиняється у винятковому числі рідин: ацетон, бензол, анілін, ефір і анізол. Далі розглянемо основні хімічні у виробничому циклі отримання АБС-сополимера суспензійним методом. Отже, полімеризація бутадієну-1,3 відбувається з утворенням латексу, у присутності ініціатора персульфату калію та емульгатора (солей жирних кислот ряду С₁₀-С₁₆.) Сополімеризація стиролу та акрилонітрилу протікає в суспензії в процесі прищеплення до полібутадієну в присутності персульфату калію. Далі здійснюється щеплення кополімеру стиролу та акрилонітрилу до полібутадієну. Готовий щеплений сополімер акрилонітрилбутадієнстиролу, хімічна формула продукту реакції намальована умовно зі спрощеннями, для наочності. АБС-пластики (АБС-сополімери) являють собою сополімер акрилонітрилу, бутадієну і стиролу, одержувані щепленою кополімеризацією стиролу і акрилонітрилу до батадієну. Виробництво АБС-сополімеру здійснюють емульсійним способом у 2 стадії.На першій стадії проводять полімеризацію бутадієну, на другій - сополімеризацію стиролу та акрилонітрилу та щеплення отриманого полімеру до полібутадієну. Процеси кополімеризації та полімеризації відбуваються в присутності індикаторів: персульфатів та окислювально-відновних систем, у кількості від 0.1% до 0,5%. Емульгаторів: солей жирних кислот та сульфокислот, від 1% до 3% при температурі 40-50ºС. Реакційну суміш додають регулятори pH, регулятори поверхневого натягу, піногасники (одноатомні спирти), регулятори молекулярної ваги (меркаптани). Кількість регуляторів залежить від заданих властивостей полімеру, умов полімеризації та коливається від 0,1% до 0,5%. Технологічний процес виробництва АБС кополімеру емульсійним методом складається із трьох етапів. Перший етап включає в себе підготовку вихідної сировини, полімеризацію бутадієну, відділення бутадієну, що не прореагував. У другий етап входить лише процес кополімеризації. У третій – висаджування кополімеру з латексу, віджимання та промивання сополімеру, сушіння сополімеру. Звернемося до схеми виробництва АБС-пластику: 5 – проміжна ємність; 12 - сушарка з киплячим шаром. У реактор полімеризації 1, що представляє собою автоклав, з сорочкою, мішалкою і зворотним холодильником 3, дозується демінералізована вода і при перемішуванні додається емульгатор, додається водний розчин ініціатора і рідкийбутадієн. Виробляють нагрівання реакційної суміші до 50ºС і витримують її протягом 5-6 годин до 75% перетворення. Норми завантаження компонентів на даній стадії: бутадієн - 100 (мас. ч), вода - 200 (мас. ч.), Сіль жирних кислот ряду С₁₀-С₁₆ - 2 (мас.ч.), Персульфат Калію 0,5 (мас. ч.) Відповідно до другої стадії проводиться сополімеризація акрилонітрилу та щеплення до полібутадієну, отримання АБС-сополімеру у вигляді суспензії: Непрореагувавбутадієн видаляється у отпарной колоні 4, а латекс полібутадієну через проміжну ємність 5 подається на кополімеризацію. У реактор кополімеризації 6 завантажують демінералізовану воду і домішують емульгатор, водний розчин ініціатора і мірників - 7,8: стирол і акрилонітрил відповідно. Далі в сорочку реактора подають гарячу воду і нагрівають реакційну масу до 40ºС, додають до неї масу полібутадієну, масу догрівають до 50ºС. Тривалість подальшої кополімеризації стиролу з акрилонітрилом і подальшого їх щеплення до полібутадієну складають 6 годин у присутності регулятора молекулярної маси. Норми завантаження компонентів на даній стадії: полібутадієновий латекс (30%) – 210 (мас. ч.), стирол – 70 (мас. ч.), акрилонітрил – 30 (мас. ч.), вода демінералізована – 400 (мас. ч.) .), сіль жирних кислот ряду С₁₀-С₁₆ - 2,5 (мас. ч.), Персульфат калію - 0,5 (мас. ч.). Далі відбувається осадження суспензії кополімеру, промивання та сушіння. Утворену тонкодисперсну суспензію сополімеру подають у висаджувач 9, в якому під дією коагулянтів (алюмокалієвих галунів) при нагріванні гострим паром до температур 95ºС відбувається руйнування латексу і виділення полімеру, потім маса надходить на віджим в центрифугу 10. Вологий сополімер висушується потоком азоту при 120ºС в сушарці 12 киплячим шаром до залишкової вологості трохи більше 0,4%. Також відомий спосіб отримання АБС-сополімерів, згідно з яким стирол та акрилонітрил полімеризують у присутності попередньо отриманого латексу каучуку на основі полібутадієну з утворенням щепленого сополімеру. Процес щеплення протікає у водно-емульсійному середовищі в присутності ініціатора-персульфату калію та регулятора молекулярної маси трет-додецилмеркаптану (ТДДМ) при 50 ºС в атмосфері азоту до 100% конверсії. До кінця процесу вводять антиоксидант фенольного типу для запобігання окислювальної деструкції при сушінні. Латекс отриманого щепленого АБС-сополімеру коагулюють додаванням водного розчину хлориду кальцію (коагулянт), що виділився щеплений кополімер промивають водою і сушать. Недоліками даного способу є тривалість процесу, пов'язана з проведенням полімеризації при низьких температурах (50 ºС) і доведенням мономерів конверсії до 100% (відомо, що саме при високій конверсії, особливо вище 95%, процес полімеризації стиролу і акрилонітрилу різко сповільнюється); неприємний запах отриманого щепленого АБС-сополімеру при температурах переробки (> 180 ºС) або при підвищених температурах експлуатації виготовлених з нього виробів, що пов'язано з використанням при полімеризації як регулятор ММ ТДДМ. Залишковий ТДДМ, що є досить високомолекулярною сполукою, та її низькомолекулярні продукти приєднання після промивання та сушіння залишаються в отриманому АБС-сополімері. Известен также способ получения АБС-сополимеров сополимеризацией стирола и акрилонитрила в водно-эмульсионной среде в присутствии предварительно полученного латекса полибутадиенового каучука (полибутадиен или сополимер бутадиена со стиролом) под действием инициатора радикального типа в присутствии поверхностно-активных веществ и регулятора ММ-третичного бутилмеркаптана. Процес кополімеризації проводять при 0-100 ºС, переважно при 60 ºС, без кисню протягом 6,5 год. Вихід кополімеру 80,3%. Отриманий латекс щепленого кополімеру коагулюють розведеним розчином Al2(SO4)3 при 92 o C промивають водою при кімнатній температурі і сушать. Використання в процесі регулятора молекулярної маси третинного бутилмеркаптану, який досить леткий (температура кипіння 64,2 o C), дозволяє порівняно легко видалити його з латексу при вакуумній обробці. Тому отриманий АБС-сополімер має слабкий запах (4,6 бала за десятибальною шкалою). Недоліком процесу є низький вихід кополімеру (80,3%), що обумовлено необхідністю проведення процесу при досить низькій температурі через застосування низькокиплячого регулятора молекулярної маси. Звичайно, в залежності від способів виробництва та призначення АБС-пластиків існує велика кількість їх маркувань. Так, компанією ПАТ «СІБУР холдинг» представлені такі маркування матеріалу, що розглядається: - АБС 2020-31 - "вищий сорт", призначений для корпусних та конструкційних деталей автомобільної, радіотехнічної, приладобудівної промисловості. - АБС 2020-60 - автомобіле- та приладобудування: для виробів з підвищеними вимогами до антистатичних властивостей. - АБС 2020-32 - вироби технічного призначення та деталі автомобілебудування з підвищеними вимогами до термо-, світло- та атмосферостійкості. Розглянемо параметри даних марок. АБС 2020-31 (вищий сорт) Один з найбільш популярних та затребуваних видів конструкційної пластмаси. За різними оцінками у світі виробляється близько 12 млн. тонн. Важливо поговорити про те, чому так затребуваний ABS пластик: що це за речовина, як вона виготовляється, якими наділеними властивостями. Також варто торкнутися екологічних аспектів процесів. Відомо, наприклад, що продукт підходить для переробки та безпечної утилізації. Матеріал має низку властивостей, яких позбавлені багато аналогів. При цьому відрізняється відносно невисокою собівартістю, що впливає на підсумкову ціну продукції для споживачів. На думку аналітиків, обсяги випуску цієї пластмаси у світі продовжать зростати. У міжнародній термінології пластик позначається як ABS material – від англ. Acrylonitrile butadiene styrene. У Росії її більш прийнято застосування абревіатури. Прийнято відповідне маркування виробів. Допускається використання кополімерів та оптимізованих речовин, проте вони мають спеціальні позначення. Ключовий регіон виготовлення та споживання – Азія. Лише частку Китаю припадає понад 55% світового використання. Упродовж багатьох років тенденція залишається незмінною. Однак випуск полімеру поширений по всій території земної кулі.Це його затребуваністю у різних сферах – від харчової промисловості до будівництва та виробництва. Являє собою результат спільної полімеризації акрилонітрилу, бутадієну та стиролу. Останні є мономерами – з їх ланок, що чергуються, складається одержувана в результаті макромолекула. Хімічний процес зазвичай відбувається в емульсії, стандартно застосовується щеплена схема. Спеціальна полімерна матриця дозволяє змінювати властивості готової продукції. Характеристики багато в чому залежать від пропорцій елементів композиції – насамперед від масової частки акрилонітрилу та бутадієну. Останній – мономер більшість каучуків синтетичного походження. Саме він відповідає за міцність, стійкість до механічних дій. Розповідаючи про пластик АВС і пояснюючи, що це за матеріал, ми відзначаємо його високу популярність. Вона обумовлена гармонійним поєднанням якостей, властивих каучукам та пральної пластмаси в сукупності. Однак не можна забувати і про недоліки. Зокрема, більшість марок є непрозорими. Виняток становлять лише деякі модифікації – наприклад, MABS. Зверніть увагу: поширення відбувається через його відносну простоту отримання. На даний момент виробництва розвинені по всьому світу. Незважаючи на те, що лідером з випуску та споживання залишається Китай, багато заводів у Росії виготовляють речовину в досить великих кількостях. Воно використовується як внутрішнього споживання, так подальшого експорту. Існують два основні способи. Однак виділяють деякі інші технології, які дозволяють забезпечити альтернативні властивості.Зокрема, його підвищену прозорість та твердість. Суспензійний метод передбачає полімеризацію із попутним утворенням латексу. У процесі реакції застосовується емульгатор. Також використовується ініціатор. Сополімеризація проходить у суспензії. Емульсійний метод передбачає три основні етапи. У ході першого проводиться підготовка сировини. Це необхідно для отримання матеріалу з потрібними якостями у перспективі. Багато залежить від пропорцій композиції, тому технології відрізнятимуться. Так як АБС (ABS) пластик має індивідуальний склад та застосування відповідно до комплексу характеристик, важливо приділити увагу і подальшим етапам. Так другим стає чиста кополімеризація. Третім – висаджування кополімеру. Потім проходить його віджимання. Інші методи менш поширені, проте теж заслуговують на увагу. Пластмаса може бути синтезована, наприклад, у процесі полімеризації стиролу та акрилонітрилу спільно з латексом каучуку, який попередньо одержують на базі полібутадієну. Реакція проходить у водно-емульсійному середовищі. При ній обов'язково є ініціатор – зазвичай це персульфат калію. Властивості безпосередньо залежать від композиції речовин, що становлять кополімер. Цікаво, що пропорції можуть змінюватись у широкому діапазоні: акрилонітрилу від 15 до 35%, бутадієн від 5 до 25-30%, стиролу від 40 до 60%. Відповідно, деякі якості будуть індивідуальними для кожної конкретної марки. Але можна відзначити деякі загальні ознаки. У тому числі: Ще одна важлива якість – придатність до переробки. Але паралельно матеріал має деякі ознаки, які можна віднести до прямих недоліків. У тому числі слабка стійкість до впливу ультрафіолету. Вона притаманна мас, які пройшли оптимізацію і модифікацію на стадії синтезу. Також речовина має невисоку здатність до електричної ізоляції – вона нижча, наприклад, ніж полістирол. Після того як ми дізналися більше про пластик АБС (ABS) - що це, властивості якого типу йому характерні, варто відзначити і візуальні особливості полімеру. У базовому виконанні він непрозорий, із глянсовою поверхнею гранул або отриманих із них листів. Здатність пропускати світло мають лише деякі марки, створені на основі особливих композицій. Важлива якість – податливість під час фарбування. Їм можна надати майже будь-який колір, при цьому процес буде максимально простим. Внаслідок цього сфера потенційного застосування значно розширюється. Також його використовують у рекламі та декорі. Але на цьому питанні варто зупинитися та описати затребуваність пластмаси даного типу докладніше. Пластик по праву вважається одним із найподатливіших при обробці. Для останньої можна використовувати практично всі типові методи. Обмеження встановлюються лише відповідно до індивідуальних особливостей конкретних марок – наприклад, з їхньою плинністю. Один із найпопулярніших способів – лиття під тиском. Воно поширене через мінімальну усадку та розмірну стабільність. Поширені та інші методи, що активно розробляються нові технології. Заготовки обробляють за допомогою зварювання та інших апаратних чи ручних способів. Все залежить від потреб конкретного виробництва. Що ще потрібно знати про АБС пластик – властивості та застосування: Також полімер активно використовується під час випуску різної продукції для дітей, канцтоварів, санітарно-технічного обладнання. З нього виготовляють деякі медичні прилади та комплектуючі, випускають спортивний та туристичний інвентар, екіпірування. Говорячи про те, що роблять з АБС (ABS) пластику, не можна не відзначити і різноманітність варіантів упаковки. Контейнери різної ємності, багаторазові ударостійкі пляшки – все це виготовляється з полімеру і має індивідуальні властивості в залежності від його марки. Він також затребуваний під час випуску одноразового посуду. В окремих випадках його застосовують при створенні легень і одночасно стійких до механічних пошкоджень валіз, кейсів, переносок для тварин. Листовий часто використовується в дизайні, будівництві та рекламі. Заготівлі податливі при ручній та автоматичній обробці, підлягають зварюванню та склеюванню. Тому з них можна створювати конструкції практично будь-якої форми. ABS пластик: що це таке, чим відрізняється, застосування та склад АБС Після того, як ми дізналися більше про ABS пластик - що це і для чого використовується полімер - можна зупинитися і на його ключових особливостях. Він відноситься до пластмас інженерного або конструкційного типу. Це зумовлено його жорсткістю, міцністю. За останньою якістю він значно перевершує аналоги – зокрема полістирол та інші. Допускається експлуатація у значному діапазоні температур із піковим значенням до 100 С. При цьому речовина характеризує достатню еластичність, здатність не вступати в реакцію з багатьма хімічно агресивними середовищами. Воно також толерантне по відношенню до вологи, має збільшену термостійкість. Композиція безпосередньо залежить від вимог до кінцевих властивостей. Основу кополімеру в будь-якому випадку складають акрилонітрил, бутадієн та стирол. Однак у реакції також беруть участь ініціатори та інші допоміжні реагенти. Масова частка ключових компонентів також може змінюватись. Зверніть увагу: індивідуальний склад пояснюється потребою виробників та споживачів у конкретних характеристиках пластмаси. Окремі марки завдяки унікальним формулам стають, наприклад, прозорими або стійкими до впливу ультрафіолету. В даному випадку варто акцентувати увагу на загальних якостях, властивих усім варіаціям полімеру. Однак не варто забувати і про індивідуальні. Вище ми вже розповідали про тип матеріалу ABS – що це означає, які ознаки може мати кожна марка. Тепер важливо відзначити базові плюси і мінуси. Можна виділити прозорість, стійкість до впливу ультрафіолетового випромінювання і здатність до ізоляції електрики. Ними мають далеко не всі різновиди цієї пластмаси. Водночас відносно невелика вага та супутня простота транспортування – базова особливість, що стосується всіх марок. За цією логікою ми й розглядатимемо позитивні та негативні сторони досліджуваної речовини. Ключовими перевагами є: Плюси АБС пластику нерозривно пов'язані з його фізичними властивостями. Додаткові позитивні сторони можна назвати і в окремих марок полімеру. В даному випадку ми продовжуємо говорити саме про базові якості. Тому у вигляді основного недоліку виділяємо вразливість до дії ультрафіолетового випромінювання. Воно згубно для цього виду пластмаси, так само як і для багатьох інших кополімерів використовуваного стиролу. Тут також варто звернути увагу на хімічні властивості: АБС пластик (ABS – розшифровка acrylonitrile butadiene styrene) залишається однією з небагатьох екологічно безпечних речовин у своїй категорії.Однак його вторинна переробка потребує інвестицій у спеціальне обладнання. Те саме стосується якісної утилізації. Без цього матеріал може створювати непотрібні ризики для довкілля. Ситуація ускладнюється постійно зростаючими обсягами світового виробництва кополімеру. Згідно зі статистикою, із майже 12 млн тонн пластмаси на вторинну переробку вирушає менше 20%. В силах виробників змінити стан речей та досягти абсолютної екологічної безпеки процесів за рахунок розвитку підприємств та впровадження нових технологій. Все залежить від того, з чим саме проводитиметься порівняння. Теоретично можна аналізувати все полімери. Візьмемо за основу властивості полівінілхлориду і відзначимо, чим він відрізняється від речовини, що описується. Порівняно з останнім ПВХ: Продовжуючи говорити про те, чим відрізняється звичайний пластик від АБС, варто відзначити і непрозорість останнього в порівнянні з аналогами, здатними пропускати сонячне світло. При цьому він може зазнавати фарбування, як і більшість інших полімерів. Іноді можна змінити і базові властивості матеріалу. Наприклад, додати йому прозорість – цей параметр вже реалізований у деяких марках. Як ми вже говорили, найбільшого поширення пластмаса набула в Азії. Якщо врахувати, що понад 55% її споживання посідає Китай, то не дивно, що саме тут базуються найбільші виробництва.Їхня частка постійно зростає – тренд зберігається протягом десятиліть. У цій ситуації варто враховувати, які саме властивості має АБС пластик: види, властивості і властивості полімеру. Його головна особливість – висока жорсткість, несприйнятливість до багатьох механічних ушкоджень. Тому популярність зростає пропорційно до розвитку промисловості. І оскільки світовим двигуном у цій галузі залишається КНР, саме тут спостерігається масове виготовлення речовини. Однак лідерство в галузі випуску утримують інші держави – майже 3/4 загального обсягу припадає на Тайвань, Південну Корею та Японію. Серед найбільших заводів «дочки» таких промислових гігантів як LG та Samsung. Щодо Росії провідні ролі грають відразу кілька заводів. Серед них відоме підприємство «Нижньокамськнафтохім». Пластик по праву є одним із найперспективніших для модифікації. На його основі створюється безліч кополімерів з унікальними фізичними властивостями. Зазвичай йдеться про зміну тих якостей, які є неприйнятними щодо його застосування у певній сфері. Наприклад, виробники підвищують стійкість речовини до атмосферних впливів за рахунок додавання еластомерів. Або збільшують діапазон температур, за яких може застосовуватися полімер. Прикладів дуже багато, тому має сенс говорити лише про найпоширеніші в промисловості та виробництві. Давайте подивимося, як "модифікується" пластмаса АБС - що це таке, які композиційні матеріали одержують на її основі. Популярні рішення: Речовина також підлягає змішуванню із поліамідом. В цьому випадку воно стає якісним діелектриком. Якщо ж розглядати комбінацію з термополіуретаном, то полімер набуває граничної морозостійкості, характеризується достатньою пластичністю та особливою структурою. Отже, ми багато чого дізналися про матеріал АБС (ABS) пластик - що це таке, з чого виготовляється кополімер і де він найчастіше застосовується. В основі три мономери - акрилонітрил, бутадієн і стирол. Пропорційно змінюватимуться фізичні та технічні характеристики. Частка кожного компонента при цьому може змінюватись. Допускається максимальний обсяг стиролу – до 60%. Його сфера застосування дуже широка – від дитячих іграшок до складних медичних виробів, електроніки, техніки та будівництва. Світове виробництво постійно зростає. Експерти прогнозують подальший розвиток ринку та збільшення його загального обсягу в найближчій перспективі, оскільки є високий попит на відповідну продукцію. Різновид конструкційної пластмаси. Ключові якості – жорсткість, здатність ефективно протистояти багатьом механічним ушкодженням та різноманітним навантаженням. Достатня міцність, толерантність до вологи та несприйнятливість до впливу більшості кислот та лугів. У базовому виконанні його складають 3 мономери - акрилонітрил, бутадієн і стирол. При цьому пропорції можуть бути різними. Перші два компоненти зазвичай обмежуються 30-35%.Мінімальне значення – 5% загальної маси. А ось частка стиролу може перевищувати 60%. Залежить від марки. Найчастіше матеріал універсальний – з нього виготовляють тару, елементи для техніки та електроніки, запчастини та аксесуари для автомобілів. Полімер також може застосовуватися під час випуску медичних виробів, дитячих іграшок, канцтоварів та багато іншого.АБС-пластик (акрилонітрил бутадієн стирол)
Основні властивості АБС-пластику
Основні мінуси АБС-пластика
Виробництво АБС-пластику
Суспензійний метод виробництва АБС-пластику
Емульсійний метод виробництва АБС-пластику
Виробництво АБС-пластику іншими методами
Марки та характеристики марок АБС-пластика
ABS пластик: що це таке, чим відрізняється, застосування та склад АБС
Що таке АБС-пластик
Виготовлення АБС-пластику
Характеристики АБС
Зовнішній вигляд
Призначення
Технічні властивості матеріалу
Склад АБС-пластика
Недоліки та переваги
Плюси АБС
Мінуси
Чим відрізняється АБС-пластик
Найбільші виробники
Композиційні матеріали на основі АБС
Підіб'ємо підсумки
Питання/Відповідь
Що таке матеріал ABC?
Який склад АБС?
Що роблять із АБС-пластику?