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ABS塑料的结构性能,ABS塑料的成型加工,ABS塑料的改性品种,ABS塑料的应用范围
ABS塑料简介:ABS为丙烯腈(23%~41%)、丁二烯(10%~30%)和苯乙稀(29%~60%)三种单体共聚而成的聚合物,英文名称acryloni-trile-butadiene-styrene,简称ABS。ABS的制造方法有混炼法和接枝法两种,混炼法ABS较早由美国橡胶公司于1946年开发,接枝法ABS由美国Marbon公司于1954年首先合成。合成的ABS有中冲击型、高冲击型、超高冲击型及耐热型四类。ABS共聚物中三种单体的一般比例为20:30:50,只要改变三者的比例、聚合方法、颗粒的尺寸,便可以生产出一系列具有不同冲击强度、流动特性的ABS品种。如增加丁二烯组分的含量,则其冲击强度会得到提高,但是硬度和流动性就会降低,强度和耐热性会变差。如ABS中丁二烯的含量达到50%以上,则称为高胶粉,常用于ABS和PC/ABS的增韧改性。常用的高胶粉有美国GE产品(丁二烯含量70%)、韩国锦湖和我国台湾国乔产品(丁二烯含量60%)及大庆产品(丁二烯含量50%)。
ABS较初是在PS改性基础上发展起来的,由于具有韧、刚、硬的独特优点,其用量与PS相当,而且应用范围已远远超过PS,所以成为一种独立于PS的塑料品种。ABS既可用于普通塑料,又可用于工程塑料。早期将ABS划分为工程塑料一类,因其发展速度太快,产量很快就接近其母体PS。因此,从2000年起就将其划为通用塑料一类,成为第五大通用塑料品种。
1.ABS的结构
ABS大分子主链由三种结构单元重复连接而成。不同的结构单元赋予其不同的性能:丙烯腈,耐化学腐蚀性好、表面硬度高;丁二烯,韧性好;苯乙烯,透明性好、着色好、电绝缘性及加工性好。三种单体结合在一起,就形成了坚韧、硬质、刚性的ABS树脂。不同厂家生产的ABS因结构差异较大,所以性能差异也较大。
2.ABS的性能
(1)一般性能ABS的外观为不透明呈象牙色的粒料。其制品可着成五颜六色,并具有90%的高光泽度。ABS的相对密度为1.05,吸水率低。ABS同其他材料的结合性好,易于表面印刷、涂层和铍层处理。ABS的氧指数为18.2%,属易燃聚合物,火焰呈黄色,有黑烟,烧焦但不落滴,并发出特殊的肉桂味。
(2)力学性能ABS具有优良的力学性能,其冲击强度极好,可以在极低的温度下使用;即使ABS制品被破坏也只能是拉伸破坏而不会是冲击破坏,这是ABS高韧性的写实。ABS的耐磨性优良,尺寸稳定性好,又具有耐油性,可用于中等载荷和转速下的轴承。ABS的耐蠕变性比PSF及PC大,但比PA及POM小。ABS的弯曲强度和压缩强度属塑料中较差的。ABS的力学性能受温度的影响较大。
(3)热学性能ABS的热变形温度为93~118°C,制品经退火处理后还可提高10°C左右。ABS在一40°C时仍能表现出一定的韧性,可在一40~100°C的温度范围内使用。
(4)电学性能ABS的电绝缘性较好,并且几乎不受温度、湿度和频率的影响,可在大多数环境下使用。
(5)环境性能ABS不受水、无机盐、碱及多种酸的影响,但可溶于酮类、醛类及氯代烃中,受乙酸、植物油等侵蚀会产生应力开裂。ABS的耐候性差,在紫外线的作用下易产生降解;于户外半年后,冲击强度下降一半。
1.加工特性
ABS同PS—样,是一种加工性能优良的热塑性塑料,可用通用的加工方法加工。
ABS的熔体黏度较高,其流动性比PVC和PC好,但比PE、PA及PS差,与POM和HIPS类似;ABS的流动特性属非牛顿流体,其熔体黏度对加工温度和剪切速率都有关系,但对剪切速率更为敏感;ABS的熔体冷却固化速度较快。
ABS的热稳定性好,不易出现降解现象,热分解温度大于250°C。虽然ABS在惰性气体中的热稳定性很好,但在受热状态下,热氧会引发其降解反应,因此需要加入抗氧剂,具体如主抗氧剂1010和辅助抗氧剂168。ABS在停机后,要及时清洗螺杆和料筒,以免长时间受热分解。
ABS属于无定形聚合物,无明显熔点,但可在217~237°C的温度范围内熔融加工。
ABS的吸水性较高,不干燥会在制品上产生银纹和气泡等缺陷。因此,ABS在加工前应进行干燥处理,使其含水率在0.4%以下。一般制品的干燥条件为温度80?S5°C,时间2?4h;对特殊要求的制品(如电镀)的干燥条件为温度70~80°C,时间18~24h。
ABS制品在加工中易产生内应力,内应力的大小可通过浸人冰醋酸中检验;如应力太大和制品对应力开裂相对禁止,应进行退火处理,具体条件为放于70~80°C的热风循环干燥箱内2~4h,再冷却至室温即可。
ABS的耐热性很好,但在265°C下,物料在机筒内停留时间较多不能超过5?6min;若温度为280°C,则物料在机筒内停留时间就不能超过2?3min;若生产过程中出现意外,应先把机筒温度调低至120°C,才可用一般ABS级来清理机筒,有些ABS制品在顶出时并无问题,但却可能会在储存期内产生褐色或黄色条纹,可能是由于机筒过热或滞留时间过长而引起。
ABS成型收缩率低,一般为0.4%~0.7%。
2.加工方法
ABS可用注塑、挤出、压延、吸塑及吹塑等方法成型加工,并以注塑法较广,挤出法次之。
(1)注塑选用柱塞式注塑机的成型温度为180~230°C,而选用螺杆式注塑机的成型温度为160~220°C;对表面光泽度要求高的制品模具温度为60~80°C,而一般制品模具温度为50~60°C即可;对薄壁制品注射压力为130?150MPa,而对厚壁制品注射压力则为60~70MPa。选用螺杆式注塑机时,喷嘴为通用延伸式,带加热圈,直径为4~5mm或6~8mm。制品壁厚在1.5~4.5mm,极限流动长度与厚度之比为190:1,脱模斜度型芯为
35'~1°、型腔为40'~1°20'。
(2)挤出可生产管材、板材、片材及型材等,挤出机的L/D为18~22,压缩比为2.5~83。以管材为例,挤出成型的工艺条件为:料筒温度160?180°C,机头温度为175~195°C。
(3)吸塑成型吸塑成型的加热温度可控制在140~180°C范围内,并以150°C较佳。
ABS塑料的改性品种
ABS具有良好的配混性,可与多种树脂配混成合金(共混物),具体如ABS/PC、ABS/PVC、PA/ABS、PBT/ABS等,使之具有新的性能和新的应用领域,ABS若与PMMA掺混可制成透明ABS,透光率可达80%。
1.ABS/PVC
可改善ABS的阻燃性,同时还可提高撕裂强度和耐腐蚀性,并可制成柔软或半硬制品。
2.ABS/PC
可提高ABS的耐热温度,一般可达120°C左右。还可适当提高强度和硬度等力学性能,尤其是冲击强度提高幅度更大。
3.ABS/TPU
此合金兼有TPU的冲击性和耐磨性,并具有ABS的刚性、综合性及价格低等优点。
1.壳体材料
广泛用于制造电话机、移动电话、传呼机、电视机、洗衣机、录音机、收音机、复印机、传真机、玩具及厨房用品等的壳体。
2.机械配件
ABS可用于制造齿轮、泵叶轮、轴承、把手、管材、管件、蓄电池槽及电动工具壳等。
3.汽车配件
具体品种有方向盘、仪表盘、风扇叶片、挡泥板、手柄及扶手等。如仪表板用PC/ABS作骨架,表面再复以PVC/ABS制成的薄膜。此外,车内装饰件大量使用了ABS,如手套箱、杂物箱是用耐热ABS制成,门槛上下饰件和水箱面罩用ABS制成。
4.其他制品
各类化工防腐蚀管材、镀金制品、文具(如笔杆、玩具)、保温及防震用泡沫塑料、仿木制品等。