• اکریلو نیتریل بوتادین استایرن (ABS)

    آکریلونیتریل بوتادین استایرن(ABS)

    آکریلونیتریل بوتادین استایرن(ABS) (با فرمول شیمیایی (C8H8­)x .(C4H6)y .(C3H3N2­)z)یک پلیمر ترموپلاست رایج است. دمای انتقال شیشه ای آن حدود 105 درجه سانتی گراد (221 درجه فارنهایت) است. ABS آمورف (بی شکل) است و بنابراین هیچ نقطه ذوب واقعی ندارد.

    ABS یک ترپلیمر (پلیمر سه تایی) ساخته شده از طریق پلیمریزاسیون استایرن و اکریلونیتریل در حضور پلی بوتادین است. نسبت ها می تواند بین 15 تا 35 درصد اکریلو نیتریل، 5 تا 30٪ بوتادین و 40 تا 60٪ استایرن متغیر باشد. نتیجه زنجیره ای طولانی از پلی بوتادین است که توسط زنجیره های کوتاه تر از پلی (استایرن-CO-اکریلونیتریل) به هم متصل شده اند. گروه های نیتریل از زنجیره های کناری، که قطبی اند، یکدیگر را جذب کرده و زنجیره ها را به هم متصل نموده است که باعث شده است ABS قوی تر از پلی استایرن خالص باشد. استایرن ، پلاستیک را دارای سطحی براق و غیر قابل نفوذ می نماید. پلی بوتادین، یک ماده لاستیکی، سفتی را حتی در دماهای پایین فراهم می کند. برای اکثر کاربرد ها، ABS را می توان بین -20 و 80 درجه سانتی گراد (-4 و 176 ° F) استفاده کرد چرا که خواص مکانیکی آن در دماهای متفاوت تغییر می کند. این خواص توسط سفتی لاستیک ایجاد شده اند، به طوری که ذرات ریز الاستومر در ماتریس سفت و سخت توزیع شده است.

    خواص

    مهم ترین خواص مکانیکی ABS مقاومت در برابر ضربه و سفتی هستند. انواع تغییرات را می توان به منظور بهبود مقاومت در برابر ضربه، سفتی و مقاومت در برابر حرارت، اعمال کرد. می توان مقاومت در برابر ضربه را با افزایش نسبت پلی بوتادین نسبت به استایرن و همچنین اکریلونیتریل، تقویت نمود، اگر چه این کار باعث تغییرات در خواص دیگر نیز می شود. مقاومت در برابر ضربه در دماهای پایین تر به سرعت افت نمی کند. ثبات تحت بار نیز برای بارهای محدود بسیار عالی است. بنابراین، با تغییر نسبت اجزای آن، ABS را می توان در کلاس های مختلف آماده کرد. دو دسته عمده می تواند ABS برای اکستروژن و ABS برای قالب گیری تزریقی باشد، سپس کلاس های مقاومت به ضربه بالا و متوسط. به طور کلی ABS ویژگی های مفیدی در محدوده ای از دما از -20 تا 80 درجه سانتیگراد (-4 تا 176 درجه فارنهایت) دارد.

    خواص نهایی تا حدی تحت تاثیر شرایطی است که مواد در آن به محصول نهایی پردازش شده اند، قرار می گیرند. به عنوان مثال، قالب گیری در درجه حرارت بالا براقیت و مقاومت در برابر حرارت محصول را بهبود می بخشد، در حالی که بالاترین مقاومت در برابر ضربه و قدرت در قالب گیری در دمای پایین به دست می آید. الیاف (معمولا الیاف شیشه) و مواد افزودنی را می توان در پلت رزین مخلوط کرد تا محصول نهایی قوی شده و دامنه عملکرد محصول حتی تا 80 درجه سانتی گراد (176 درجه فارنهایت) بالا رود. از آنجا که رنگ اصلی مواد خام عاجی شفاف تا سفید رنگ است، می توان رنگدانه نیز اضافه نمود. ویژگی های پلیمر در دراز مدت تا حد زیادی توسط محتوای پلی بوتادین تحت تاثیر قرار می گیرد، و رایج است که به ترکیب آنتی اکسیدان افزوده شود. عوامل دیگر عبارتند از قرار گرفتن در معرض اشعه ماوراء بنفش، که مواد افزودنی برای محافظت در برابر آن نیز در دسترس هستند.

    پلیمرهای ABS به اسیدهای آبی، مواد قلیایی، اسید هیدروکلریک و فسفریک غلیظ، الکل و روغن های حیوانی، گیاهی و معدنی مقاوم هستند، اما آنها توسط اسید استیک گلاسیال، کربن تتراکلرید و هیدروکربن های آروماتیک متورم می شوند و توسط اسید سولفوریک و اسید نیتریک مورد حمله قرار می گیرند. آنها در استرها، کتون ها، اتیلن دی کلرید و استون محلول هستند.

    با اینکه پلاستیک های ABS تا حد زیادی برای اهداف مکانیکی استفاده می شوند، آنها خواص الکتریکی نیز  دارند که در طیف گسترده ای از فرکانس ها نسبتا ثابت هستند. این خواص به میزان کمی تحت تاثیر درجه حرارت و رطوبت اتمسفر در محدوده قابل قبولی از دمای عملیاتی قرار می گیرند.

    ABS زمانی که تحت دمای بالا قرار می گیرد، قابل اشتعال است. این ماده ابتدا ذوب می شود و سپس به جوش می آید، که در آن نقطه بخارات به شدت تبدیل به شعله های آتش داغ می شوند. از آنجا که ABS خالص حاوی هیچ هالوژنی نیست، احتراق آن به طور معمول تولید هیچ آلاینده ی آلی پایداری نمی کند و سمی ترین محصولات احتراق و یا پیرولیز آن، مونوکسید کربن و هیدروژن سیانید هستند. ABS توسط نور خورشید نیز آسیب می بیند. این مسئله باعث یکی از گسترده ترین و گران قیمت ترین مرجوعی های خودرو در تاریخ ایالات متحده شد که علت آن تخریب دکمه آزاد کردن کمربند ایمنی بود.

    ABS را می توان بازیافت کرد، هر چند بازیافت آن توسط تمام تجهیزات بازیافت، پذیرفته نیست.

    تولید

    ABS از اکریلونیتریل، بوتادین و استایرن مشتق شده است. اکریلونیتریل یک مونومر سنتزی تولید شده از پروپیلن و آمونیاک است. بوتادین یک هیدروکربن نفتی به دست آمده از بخش C4 کراکینگ بخار است. مونومر استایرن از هیدروژن زدایی اتیل بنزن – یک هیدروکربن به دست آمده از واکنش اتیلن و بنزن، ساخته شده است.

    ABS ترکیبی از قدرت و سختی پلیمرهای اکریلونیتریل و استایرن و سفتی لاستیک پلی بوتادین می باشد. در حالی که هزینه تولید ABS تقریبا دو برابر هزینه تولید پلی استایرن می باشد، به علت خواص سختی، براقی، سفتی و عایق الکتریکی آن برتر در نظر گرفته می شود.

    با توجه به سازمان تجارت پلاستیک اروپا PlasticsEurope، تولید صنعتی 1 کیلوگرم (2.2 پوند) از رزین های ABS در اروپا به طور متوسط 95.34 MJ (26.48 kW.h) استفاده می کند و از گاز طبیعی و نفت مشتق شده است.

    ماشینکاری

    ABS به راحتی ماشینکاری می شود. تکنیک های ماشینکاری معمول عبارتند از خم کردن، سوراخ کردن (دریل)، فرز، اره کردن، برش توسط قالب و قیچی کردن. ABS را می توان با ابزارهای کارگاهی استاندارد برش داد و توسط نوار حرارتی استاندارد خمیده شود. ABS می تواند از طریق شیمیایی به خود و دیگر پلاستیک-مانند ها بچسبد.

    کاربردها

    وزن سبک ABS و توانایی قالب گیری تزریقی و اکستروژن آن را در تولید محصولاتی مانند سیستم های لوله، کانال تخلیه زباله و آبراهه (DMV) آلات موسیقی (ضبط، کلارینت پلاستیکی، و دکمه های پیانو)، سر چوب گلف  (به دلیل جذب شوک خوب آن)، اجزاء درزبندی وسایل نقلیه، میله های سپر خودرو، دستگاه های پزشکی برای دسترسی به خون، محفظه برای مونتاژهای الکتریکی و الکترونیکی، محافظ های سر، قایق های کانو آب شیرین، لبه برای مبلمان و پنل های اتصال دهنده ، چمدان و کیف های حمل محافظ، لوازم آشپزخانه کوچک و اسباب بازی، از جمله آجر های لگو و KRE-O، مناسب ساخته است.

    لوازم خانگی و کالاهای مصرفی از کاربردهای اصلی ABS هستند. کلید های صفحه کلید معمولا از ABS ساخته شده است. پلاستیک ABS به قطر متوسط ​​کمتر از 1 میکرومتر پودر می شود که به عنوان رنگ در بعضی از جوهر های تاتو استفاده می شود. جوهر های تاتویی که از ABS استفاده می کنند بسیار زنده و براق دیده می شوند.

    خطر برای انسان

    ABS تحت شرایط استفاده و پردازش پلیمری معمول و شرایط قرار گرفتن در معرض مواد سرطان زا به میزان زیادی زیر حدود مجاز محل کار نسبت به تجزیه شدن مقاوم است. با این حال، در دماهای بالاتر (400 درجه سانتی گراد)، ABS می تواند به اجزای آن تجزیه شود: بوتادین (برای انسان سرطان زا)، اکریلونیتریل (احتمالا برای انسان سرطان زا) و استایرن. 

    نگرانی هایی در خصوص غلظت ذرات بسیار ریز موجود در هوای (UFP) تولید شده در اثر چاپ با ABS مطرح شده است ، چرا که UFP  ها با اثرات سوء بر سلامت در ارتباط هستند.