بررسی پلیمر ABS و کامپاندهای آن

ساختار شیمیایی وخواص فیزیکی مکانیکی ABS به‌صورت زیر است

 

 

 خواص عمومی ABS

 

رزین‌های ABS مجموعه‌ای از خواص کاملاً موازنه و متعادل شده را برای قالب‌گیری قطعات با کنترل ابعادی دقیق فراهم می‌آورد به‌طوری‌که آن‌ها پرداخت سطح بسیار عالی و در حد مطلوبی دارند، مقاومت آن‌ها در برابر ضربه و نیز ویژگی‌های آب‌کاری فلزی خوبی دارند. رزین‌های ABS به خانواده بسیار گسترده‌ای از پلیمرهای ترموپلاستیک (بسپارهای گرمانرم) تعلق دارند. ABS از طریق ترکیب سه مونومر تولید می‌شود: اکریلونیتریل (AN)، بوتادی‌ان (BD) و استایرن (S). ساختار شیمیایی این مونومرها ایجاب می‌کند که هر مونومر جزء مهمی از رزین‌های ABS باشد به این معنی که هر مونومر، مسئول تأمین خاصیت ویژه‌ای از رزین‌های ABS است.
پلیمر ABS از نسبت‌های مختلفی از اکریلونیتریل، بوتادی‌ان و استایرن تشکیل می‌شوند. اکریلونیتریل مؤثر بر استحکام کششی، پایداری گرمایی و مقاومت شیمیایی هست. بوتادی‌ان بر چقرمگی، مقاومت ضربه و خواص دمای پایین تأثیرگذار است درحالی‌که استایرن مؤثر بر براقیت، صلبیت و فرآیند پذیری هست. با تغییر نسبت این مؤلفه‌ها، دامنه وسیعی از انواع مواد این مواد به وجود می‌آیند که دارای خواص ضربه‌پذیری بالا و متوسط، و قابلیت آب‌فلز کاری، مقاومت در برابر گرما و براقیت زیاد و کم می‌باشند.
مواد ABS ترکیب متعادلی از چقرمگی، استحکام کششی، پایداری ابعادی، صلبیت و خواص عایق‌کاری الکتریکی را از خود بروز می‌دهند. آن‌ها همچنین خواص ضربه‌پذیری عالی، عملکرد دمایی وسیع و کیفیت سطح فوق‌العاده را دارا می‌باشند. مواد ABS توسط قالب‌گیری تزریقی (قطعات و اجزای یخچال و فریزر)، قالب‌گیری دمشی، اکستروژن (سینی‌های داخل یخچال)، قالب‌گیری اسفنجی و شکل‌دهی گرمایی (آستری در یخچال) فرآیند می‌شوند.
پلاستیک‌های ABS، سامانه‌های دوفازی هستند. استایرن اکریلونیتریل (SAN) فاز پیوسته بستر پایه یا زمینه (ماتریس) را تشکیل می‌دهد. فاز دوم از ذرات پراکنده‌شده یا پراکنش یافته بوتادی‌ان تشکیل‌شده است که در آن لایه‌ای از SAN بر روی سطح پیوند خورده است. لایه ماتریس اتصال‌دهنده SAN، سبب می‌شود تا دو فاز تشکیل‌دهنده این پلیمر باهم کاملاً سازگار باشند.
تعادل یا موازنه خواص از طریق نسبت مونومرها و به‌وسیله ساختار مولکولی دو فاز، کنترل می‌شود. پایدارکننده‌ها، روان کننده‌ها، رنگین کننده‌ها و افزودنی‌های دیگر را می‌توان به سامانه افزود و این مسئله درحالی‌که تولید ABS را بسیار پیچیده می‌کند ولی از سوی دیگر انعطاف‌پذیری شگرفی را در طراحی خواص محصول پدید می‌آورد. درنتیجه مرفولوژی و ریزساختار بی‌نظیر ABS، صدها محصول مختلف از ABS، بسط و توسعه‌یافته‌اند که به‌طور تجاری قابل‌دسترس می‌باشند.

1. رزین‌های ویژه قالب‌گیری تزریقی
2. رزین‌های مخصوص اکستروژن

اختلاف اولیه میان این دو نوع تجاری، ویسکوزیته حالت مذاب آن‌ها هست که برای رزین‌های قالب‌گیری تزریقی، ویسکوزیته مذاب به طرز قابل‌توجهی پایین‌تر است. در هر طبقه از پلیمرهای ABS، گروه‌های متناظری از انواع تجاری وجود دارند. انواع تجاری ABS استاندارد را می‌توان بر اساس استحکام ضربه‌ای به سه دسته استحکام ضربه‌ای متوسط، بالا و انواع بسیار محکم در برابر ضربه تقسیم کرد. همچنین انواع ABSهای استاندارد را بر مبنای جلای سطح می‌توان به 3 دسته طبقه‌بندی کرد.

1.  جلای سطح کم
2. جلای سطح بالا
3. جلای سطح بسیار بالا

انواع ویژه ABS شامل موارد زیر می‌باشند. ABS با مقاومت حرارتی بالا، ABS ویژه آب‌کاری، ABS شفاف، ABS به تأخیر انداز شعله و ABS با انواع ساختارهای فومی.
انواع استاندارهای ABS معمولاً با سوختن آهسته (UL-94 HB) درجه‌بندی آزمایشگاهی مرجع ویژه صدور مجوز کیفیت، ساخت و فروش موسوم به UL را کسب می‌کنند. مواد به تأخیر انداز شعله در ضخامت‌های in 062/0، (UL-94 V0)  و در ضخامت‌های in 125/0، (UL-94 5V) را دارند. در انواع ABS شفاف از MMA (متیل اکریلات) برای ایجاد خاصیت عبور معادل 72% و میزان کدورت یا مه (Haze Leve) برابر 10%، استفاده می‌کند. آلیاژهای ABS-PVC در انواع با جلای زیاد و با جلای کم ساخته و تولیدشده‌اند که تجاری شده و در دسترس می‌باشند. آلیاژهای ABS-PC در انواع قالب‌گیری تزریقی و انواع ویژه آب‌کاری در دسترس می‌باشند. آلیاژهای مقاوم در برابر حرارت ABS-SMA در انواع تجاری قالب‌گیری تزریقی، اکستروژن و ویژه آب‌کاری در دسترس می‌باشند. آلیاژهای ABS-PA نیز در انواع تجاری شده ویژه قالب‌گیری تزریقی در دسترس می‌باشند.
ABS انتخابی عالی برای استفاده در آلیاژها (Alloys) و مخلوط‌های چند آمیزه (Blends) هست. وقتی‌که پلاستیک‌ها با یکدیگر ترکیب می‌شوند، ویژگی‌ها و جنبه‌های مثبت هر یک را می‌توان حفظ و نگه‌داری کرد و حتی افزایش داد. درحالی‌که خصوصیات نامطلوب هر یک را می‌توان کاهش داد.
آلیاژهای ABS-PC و ABS-PVC آلیاژهایی هستند که به‌خوبی شناسایی‌شده و بر روی آن‌ها کارشده است و در عمل هم از آن‌ها استفاده می‌شود. نوآوری‌های اخیر آلیاژهای جدید از ABS را نیز معرفی نموده است که عبارت‌اند از ABS-استایرن-مالئیک انیدرید (ABS-SMA) و ABS-پلی‌آمید (ABS-PA).
ABS مزایایی همچون توانایی فرآیند نمودن و ظاهر خوب و قیمت پایین را همراه با ترکیبی متعادل از خواص مهندسی مطلوب با خود به ارمغان آورده است. موازنه خواص، مهم‌ترین ویژگی ABS و آلیاژهای مربوطه به آن هست.

مزایای ABS

• مقاومت در برابر ضربه (چقرمگی) و خواص صلب، سخت و سفت مطلوب
• خزش پایین
• پایداری ابعادی خوب
• خواص فیزیکی و مکانیکی بالا که استحکام و قدرت بالا را به دنبال دارد
• پوشش‌های فلزی، چسبندگی عالی را به سطح ABS از خود نشان می‌دهند
• با استفاده از روش‌های ترموپلاستیک متداول، قابل‌تبدیل است و پلاستیکی است که وزن سبکی دارد

محدودیت‌های ABS

• ABS در برابر اسیدها مقاوم است (به‌جز اسیدهای اکسیدکننده غلیظ)، هم‌چنین در برابر قلیاها، نمک‌ها، روغن‌های اساسی و ضروری و محدوده گسترده‌ای از محصولات غذایی و دارویی مقاوم است. ولیکن از طریق بسیاری از حلال‌های شامل کتون و استر، به‌راحتی تحت حمله قرار می‌گیرد و درمجموع مقاومت آن‌ها در برابر حلال‌های آلی کم است.
• استحکام دی‌الکتریک یا عایقی پایینی دارد یعنی مقاومت آن در برابر عبور الکتریسیته کم است، عایق خوبی نیست.
• تغییر طول یا ازدیاد طول پایینی دارد و کشسان نیست.
• درجه حرارت کاری پیوسته پایین
• بااینکه خاصیت مکانیکی قطعه نهایی نسبت به رطوبت حساس نیست ولیکن وجود رطوبت در حین فرآیند نمودن می‌تواند منجر به ظهور مشکلاتی در ظاهر قطعه گردد. بیش‌ترین مقدار رطوبت مجاز و مناسب برای قالب‌گیری تزریقی 2/0% و برای اکستروژن 03/0% هست که می‌توان با استفاده از یک خشک‌کن هوایی رطوبت‌زدا، در عمل به این مقدار رسید.

به‌طورکلی پلیمر ABS در ساخت قطعات داخلی یخچال، پنل‌های کنترل لوازم‌خانگی و آشپزخانه، محفظه (جاروبرقی، غذاساز، چای‌ساز)، آسترهای یخچال، بدنه جاروبرقی، لباس‌شویی و قاب تلویزیون کاربرد دارد. کالاهای خانگی و مصرفی عمده‌ترین کاربردهای ABS است.

کاربردهای ABS در لوازم‌خانگی

• یخچال‌ها: برای درب‌ها و آسترها و فیلم‌های پلاستیکی که برای نگه‌داری مواد غذایی داخل یخچال از ABS استفاده می‌شود. اکستروژن‌های با مقاومت در برابر ضربه متوسط و انواع تجاری قالب‌گیری شامل ABS شفاف، در ظروف تازه نگه‌دارنده مواد غذایی، نوارهای درزگیر دور یخچال، پایه‌های قفسه، سینی‌های قطعات تبخیرکننده و حفاظ‌های پلاستیکی پایین درب یا در محل اتصال در با زمین استفاده می‌شود.

• بدنه‌های لوازم‌خانگی کوچک و کاربردهای ابزار برقی: این نوع لوازم و ابزارها شامل موارد زیر می‌باشند: سشوارها، اتوهای سنگی مخصوص فر دادن مو، مخلوط‌کن‌ها، درب بازکن‌های برقی قوطی کنسرو، قهوه سازها، فرآیند کننده‌های مواد غذایی، فن‌ها یا پنکه‌های برقی، جاروبرقی‌ها، دریل‌های برقی، بادبزن‌های ورقه‌ای و پایه‌ها یا نگه‌دارنده‌های ماشین چمن‌زنی.

• کالاهای خانگی: فرا پیش‌خوان‌های میز (وسایل یا لوازم‌خانگی رومیزی)، قسمت‌های مربوط به دور سینک و لوله‌، واحدهای تهویه مطبوع هوا که در پشت‌بام نصب‌شده‌اند.

• قطعات الکترونیکی تجاری و مخصوص مصرف‌کننده: نوارهای ویدئویی، تلویزیون‌ها، تجهیزات صوتی تصویری، بدنه‌های کامپیوترها، چاپگرها و دستگاه‌های کپی.

سایر کاربردها

• خروج یا تخلیه: فاضلاب‌ها، لوله‌های تخلیه، اتصالات لوله‌ و بدنه‌های صافی استخر و زوائد تزئیناتی.
• مخابرات: بدنه‌های گوشی تلفن، گوشی تلفن‌های قابل‌حمل بدنه‌های ماشین تایپ و کلیدهای صفحه‌کلید کامپیوتر.

• وسایل و لوازم تفریحی: قالب‌گیری‌های موتورسیکلت، قایق‌ها، هواپیماها، چادرهای ویژه اردوگاه‌ها، چمدان‌ با بدنه سخت و آسترهای دستگاه‌های سردکننده ویژه پیک‌نیک.

• کیف‌های اسناد، جعبه‌های ویژه لوازم‌آرایش، بسته‌بندی‌های خانگی، اسباب‌بازی‌ها و تجهیزات فتوگرافیک (عکاسی).
•  ازآنجاکه ABS هیچ ماده سرطان‌زای شناخته‌شده‌‌ای ندارد نسبتاً بی‌ضرر است و هیچ اثر سوئی بر سلامتی و در ارتباط با قرار گرفتن در معرض ABS وجود ندارد.