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ABS的性能及用途

塑料ABS的性能检测应注意
(1)一般性能:
ABS的外观为不透明呈象牙色的粒料,无毒、无味、吸水率低其制品可着成各种颜色,并具有90%的高光泽度。ABS同其它材料的结合性好,易于表面印刷、涂层和镀层处理。ABS的氧指数为18.2,属易燃聚合物,火焰呈黄色,有黑烟,烧焦但不滴落,并发出特殊的肉桂味。
ABS是一种综合性能十分良好的树脂,在比较宽广的温度范围内具有较高的冲击强度和表面硬度,热变形温度比PA、PVC高,尺寸稳定性好。
ABS熔体的流动性比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,其熔体粘度与加工温度和剪切速率都有关系,但对剪切速率更为敏感。
(2)力学性能
ABS有优良的力学性能,其冲击强度较好,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。ABS的耐磨性能优良,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的蠕变性比PSF及PC大,但比PA和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属于无定形聚合物,无明显熔点;熔体粘度较高,流动性差,耐候性较差,紫外线可使变色;热变形温度为70—107℃(85左右),制品经退火处理后还可提高10℃左右。对温度,剪切速率都比较敏感;ABS在-40℃时仍能表现出一定的韧性,可在-40℃到85℃的温度范围内长期使用。
(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、碱醇类和烃类溶剂及多种酸的影响,但可溶于酮类、醛类及氯代烃,受冰乙酸、植物油等侵蚀会产生应力开裂。

概念

ABS塑料是丙烯腈(A)-丁二烯(B)-苯乙烯(S)的三元共聚物。它综合了三种组分的性能,其中丙烯腈具有高的硬度和强度、耐热性和耐腐蚀性;丁二烯具有抗冲击性和韧性;苯乙烯具有表面高光泽性、易着色性和易加工性。上述三组分的特性使ABS塑料成为一种“质坚、性韧、刚性大”的综合性能良好的热塑性塑料。调整ABS三组分的比例,其性能也随之发生变化,以适应各种应用的要求,如高抗ABS、耐热ABS、高光泽ABS等。ABS塑料的成型加工性好,可采用注射、挤出、热成型等方法成型,可进行锯、钻、锉、磨等机械加工,可用三氯甲烷等有机溶剂粘接,还可进行涂饰、电镀等表面处理。ABS塑料还是理想的木材代用品和建筑材料等。ABS塑料强度高,轻便,表面硬度大,非常光滑,易清洁处理,尺寸稳定,抗蠕变性好,宜作电镀处理材料。其应用领域仍在不断扩大。ABS塑料在工业中应用极为广泛。ABS注射制品常用来制作壳体、箱体、零部件、玩具等。挤出制品多为板材、棒材、管材等,可进行热压、复合加工及制作模型。

分子结构

ABS树脂的结构,有以弹性体为主链的接枝共聚物和以坚硬的ABS树脂物主链的接枝共聚物;或以橡胶弹性体和坚硬的ABS树脂混合物。这样,不同的结构就显示不同的性能,弹性体显示出橡胶的韧性,坚硬的ABS树脂显示出刚性,可得到高冲击型、中冲击型、通用冲击型和特殊冲击型等几个品种。具体讲,随橡胶成分B的含量(一般为5%~30%)增加,树脂的弹性和抗冲击性就会增加;但抗拉强度,流动性,耐候性等则下降。树脂组分AS的含量(一般为70%~95%)含量增大,则可提高表面光泽,机械强度、耐候性、耐热性、耐腐蚀性、电性能,加工性能等。而冲击强度等则要下降。树脂组分中A与B的比例分别为30%~35%/80%~65%。



主要特性

塑料ABS树脂是产量最大,应用最广泛的聚合物,它将PB、PANPS的各种性能有机地统一起来,兼具韧、硬、刚相均衡的优良力学性能。ABS是丙烯腈丁二烯苯乙烯的三元共聚物,A代表丙烯腈,B代表丁二烯,S代表苯乙烯。经过实际使用发现:ABS塑料管材,不耐硫酸腐蚀,遇硫酸就粉碎性破裂。
由于具有三种组成,而赋予了其很好的性能;丙烯腈赋予ABS树脂的化学稳定性、耐油性、一定的刚度和硬度;丁二烯使其韧性、冲击性和耐寒性有所提高;苯乙烯使其具有良好的介电性能,并呈现良好的加工性。
大部分ABS是无毒的,不透水,但略透水蒸气,吸水率低,室温浸水一年吸水率不超过1%,而物理性能不起变化。ABS树脂制品表面可以抛光,能得到高度光泽的制品。比一般塑料的强度高3-5倍。
ABS具有优良的综合物理和机械性能,较好的低温抗冲击性能。尺寸稳定性。电性能、耐磨性、抗化学药品性、染色性、成品加工和机械加工较好。ABS树脂耐水、无机盐、碱和酸类,不溶于大部分醇类和烃类溶剂,而容易溶于醛、酮、酯和某些氯代烃中。ABS树脂热变形温度低可燃,耐热性较差。熔融温度在217~237℃,热分解温度在250℃以上。如今的市场上改性ABS材料,很多都是掺杂了水口料再生料。导致客户成型产品性能不是很稳定。
(1)物料性能
1. 综合性能较好,冲击强度较高,化学稳定性,电性能良好;
2. 与372有机玻璃的熔接性良好,制成双色塑件,且可表面镀铬,喷漆处理;
3. 有高抗冲、高耐热、阻燃、增强、透明等级别;
4. 流动性比HIPS差一点,比PMMA、PC等好,柔韧性好;
5. 适于制作一般机械零件,减磨耐磨零件,传动零件和电讯零件。
(2)成型性能
1. 无定形材料,流动性中等,吸湿大,必须充分干燥,表面要求光泽的塑件须长时间预热干燥80-90度,3小时;
2. 宜取高料温,高模温,但料温过高易分解(分解温度为>270℃)。对精度较高的塑件,模温宜取50-60℃,对高光泽、耐热塑件,模温宜取60-80℃;
3. 如需解决夹水纹,需提高材料的流动性,采取高料温、高模温,或者改变入水位等方法;
4. 如成形耐热级或阻燃级材料,生产3-7天后模具表面会残存塑料分解物,导致模具表面发亮,需对模具及时进行清理,同时模具表面需增加排气位置;
5. 冷却速度快,模具浇注系统应以粗,短为原则,宜设冷料穴,浇口宜取大,如:直接浇口,圆盘浇口或扇形浇口等,但应防止内应力增大,必要时可采用调整式浇口。模具宜加热,应选用耐磨钢;
6. 料温对塑件质量影响较大,料温过低会造成缺料,表面无光泽,银丝紊乱料温过高易溢边,出现银丝暗条,塑件变色起泡;
7. 模温对塑件质量影响很大,模温低时收缩率,伸长率,抗冲击强度大,抗弯,抗压,抗张强度低。模温超过120℃时,塑件冷却慢,易变形粘模,脱模困难,成型周期长;
8. 成型收缩率小,易发生熔融开裂,产生应力集中,故成型时应严格控制成型条件,成型后塑件宜退火处理;
9. 熔融温度高,粘度高,对剪切作用不敏感,对大于200克的塑件,应采用螺杆式注射机,喷嘴应加热,宜用开畅式延伸式喷嘴,注塑速度中高速。
(3)粘接问题
根据不同需要,可以选择以下粘合剂:
1. G-977:单组分常温固化软弹性防震粘合剂,耐高低温,不同粘度粘接速度几秒至几个小时固化完毕;
2. KD-833:瞬间粘接剂,可以数秒钟或数十秒钟快速粘合PC塑料,但胶层硬脆,不耐60度以上热水浸泡;
3. QN-505,双组分胶,胶层柔软,适合PC塑料大面积粘接或复合。但耐高温性能较差;
4. QN-906:双组分胶,耐高温;
5. G-988:单组份室温硫化胶,固化后是弹性体具有优秀的防水,防震粘合剂,耐高低温,1-2mm厚度的话,10分钟左右初固,5-6小时基本固化,有一定的强度。完全固化的话需要至少24小时。单组份,不需要混合,挤出后涂抹静置即可,无需加温

制备方法

ABS的生产方法很多,可分为掺合法,接枝法,联用法个接枝-掺合法四大类,约十一种制备工艺。如今大多采用的是乳液法,当前最有广阔前途的是乳液接枝法。ABS通过改变三种单体的比例和采用不同聚合方法,可制得各种规格产品,其结构有以弹性为主链的接枝共聚物和以树脂为主链的接枝共聚物,一般三种单体的比例范围大致为丙烯腈25%~35%,丁二烯25%~30%和苯乙烯40%~50%。
由于PC/ABS是两种聚合物的共混,又以PC为主,在加工制品时,有时还会在浇口处出现斑纹现象,通常是由于高速注射时,熔料扩张进入模腔造成。熔体破裂所致。从成型工艺方面入手,可以采取提高物料温度,提高喷嘴温度,减慢注射速度等措施来减少PC/ABS制品斑纹的出现,也可以提高模具温度,增设增滥槽,增加浇口尺寸,修改浇口形状等来解决。例如对大型薄壁制件采用扇形浇口,也可以采用耳形浇口,在浇口出口处增设一个耳槽,使浇口附近的喷射,料流冲击斑痕,以及残余应力都集中在耳槽,而不影响PC/ABS制件质量。同时,由于多个浇口注塑或者分流道多时,也会出现熔接线。

常规性能

塑料ABS无毒、无味,外观呈象牙色半透明,或透明颗粒或粉状。密度为1.05~1.18g/cm3,收缩率为0.4%~0.9%,弹性模量值为2Gpa,泊松比值为0.394,吸湿性<1%,熔融温度217~237℃,热分解温度>250℃。

力学性能

塑料ABS有优良的力学性能,其冲击强度较好,可以在极低的温度下使用;塑料ABS的耐磨性优良,尺寸稳定性好,又具有耐油性,可用于中等载荷和低转速下的轴承。ABS的耐蠕变性比PSF及PC大,但比PA及POM小。

热学性能

塑料ABS的热变形温度为93~118℃,制品经退火处理后还可提高10℃左右。ABS在-40℃时仍能表现出一定的韧性,可在-40~100℃的温度范围内使用。

电学性能

塑料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。

环境性能

塑料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,受冰乙酸、植物油等侵蚀会产生应力开裂。ABS的耐候性差,在紫外光的作用下易产生降解;于户外半年后,冲击强度下降一半。

加工流程

注塑工艺

ABS树脂是在聚苯乙烯树脂改性的基础上发展起来的三元共聚物。其中A代表丙烯睛、B代表丁二烯、S代表苯乙烯。ABS树脂具有三种组份的综合性能、A可以提高耐油性、耐化学腐蚀性,从而具有一定的表面硬度;B使ABS呈现橡胶态的韧性,提高了冲击韧性;S使ABS塑料呈现出较好的流动性,使之具有热塑性塑料成型加工的良好性能。
ABS塑料在我国主要用于制造仪器仪表、家用电器、电话机、电视机等的外壳及电镀用的ABS塑料,使其赋予金属光泽,ABS用于代替金属。我厂生产的各类型号电冰箱的内胆及各种塑料制品中,ABS注塑制品占电冰箱塑料制品总数的88%以上。

原料准备

注塑用的ABS树脂除特殊品级或作着色处理的树脂外,大部分为浅象牙色或瓷白色不透明的颗粒。树脂吸水性不很高,如在加工允许值0.1〜0.2%以下时,对于包装严密、贮存得当而且制品要求不太高的情况下,可不经干燥处理即可进行成型加工。但若颗粒中水分含量过规定值时,则必须先经干燥处理方可成型,对于特殊品级的颗粒或制品有较高要求(如电镀品)时,在成型加工前也必须进行干燥处理。

成型工艺规范

1. 注射温度:包括料筒温度(又可分为后、中、前三段),喷嘴温度和模具温度。ABS熔体粘度受温度的影响虽不及注射压力明显,但温度高的条件下对于薄壁制品的模具是有利的。ABS的分解温度,理论上高达270t。以上,但在实际注塑过程中,由于受时间及其它工艺条件的影响,树脂往往在2501左右就开始变色,同时ABS中所含的橡胶相也不适应过高的温度,否则将会影响制品性能。ABS的成型温度除耐热级、电镀级等品级的树脂要求温度稍高些(在210—250℃)以改箸其熔体充模困难或有利于电镀性能之外,对于通用级、阻燃级、抗冲级等ABS树脂都希温度取低些,以防发生分解或对其物理机械性能不利。塞式注射机比螺杆式注射机所选择的温度要稍高些,对于一般的制品,柱塞式选择温度范围在180〜230℃之间,而螺杆式注塑机在160〜220X:即可成型。在成型过程中,一般料筒温度(后部150〜1701℃、中部170〜180℃,前部180〜210℃)。喷嘴温度一般取170〜180℃,特别注意的是均化段和喷嘴温度的任何变化,都会反映到制品上,引起溢料、银丝、变色、光泽不佳、熔接痕明显等疵病。
2. 模具温度:模具温度对ABS制品表面粗糙度、减少制品内应力有着重要的作用。模温高,熔体充模容易,制品的表观好,内应力小,同时对制品的可电镀性也有改善或提高,但也存在着制品成型收缩率大,成型周期长,易脱模后变型等问题。对于一般要求的制品,模温可控制在40〜50℃;对于表观和性能要求都比较高的制品,模温可控制在60〜70℃。而且模温要均匀,要求模腔与模芯之间的温度差应不超过10对于深孔制品或形状较为复杂的制品,要求模腔温度比模芯温度略高一些,以利制品的顺利脱模。
3. 注射压力:与聚乙烯、聚苯乙烯、尼龙等塑料相比ABS的流动性稍差,故所需的注射压力较大。但是过大的注射压力容易造成制品脱模困难或脱模损伤,还可能给制品带来较大的内应力。ABS的注射压力除了与制品的壁厚、设备类型等有关外,还与树脂的品级有关。对于薄壁、长流程、小浇口的制品要求的注射压力要高,高达130〜150MPa,而厚壁、大浇口制品只需100MPa就可以了。在实际生产过程中,螺杆式注射机常选用的注射压力在100MPa以下,(我们采用50〜70MPa),而柱塞式注射机一般在100MPa以上。保压压力不宜过高,使用螺杆式注射机一般采用30〜50MPa,而柱塞式则需60〜70MPa以上即可。若保压压力过高,会使制品内应力增大。
4. 注射速度。注射速度对ABS培体流动性的改变有一定的作用,若注射速度慢,制品表观会出现波纹,熔接不良等现象;若注射速度快,可使充模迅速,但易出现排气不良,表观粗糙度不佳等情况,同时还会使制品的拉伸强度和伸长率下降,使镀层贴紧力也因注射速度过快而降低。为此,在生产过程中,除了充模有困难必需用较高的注射速度外,一般都选用中、低连度为宜。 [5]



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