ABS пластик: свойства, преимущества и сферы применения

ABS пластик — прочный и термостойкий материал. Узнайте, где он применяется, в чем его преимущества и недостатки, как выбрать и перерабатывать.

В мире ежегодный глобальный рынок АБС-пластика превышает миллионы тонн. В России спрос на материал стабильно растет, чему способствует развитие локального производства и импортозамещение. АБС активно применяют в машиностроении, электронике, производстве бытовых товаров и игрушек.

ПолиЛаб способствуют развитию АБС. Ученые проводят исследования, направленные на повышение качества, стойкости и технологичности материала, а также разрабатывают новые рецептуры.

Что такое АБС-пластик

АБС-пластик (акрилонитрилбутадиенстирол, ABS, АБС) — это ударопрочный технический полимер на основе сополимера трех мономеров: акрилонитрила, бутадиена и стирола. Название материала образовано из первых букв названий этих компонентов.

Химическая формула АБС представляет собой цепной полимер и может быть схематично выражена как (C8H8)x·(C4H6)y·(C3H3N)z, где x, y, z — молярные доли мономеров в композиции, которые варьируются приблизительно в следующих пределах: 15–35% акрилонитрила, 5–30% бутадиена и 40–60% стирола. Это аморфный, двухфазный привитой сополимер, особенность которого — комбинированная структура с эластичными бутадиеновыми включениями в матрице стирол-акрилонитрилового сополимера.

Процесс производства АБС-пластика обычно включает полимеризацию стирола с акрилонитрилом в присутствии полибутадиеновой фазы. Существуют различные технологии производства, такие как эмульсионная, суспензионная и блочная полимеризация.

Состав и характеристики АБС-пластика

Уникальные свойства материала обусловлены комбинацией трех компонентов в его составе.

• Акрилонитрил (CH₂=CHCN) отвечает за химическую стойкость, термостойкость, прочность и невосприимчивость к воздействию масел и кислот. При этом сохраняется неустойчивость к некоторым химическим воздействиям, например, полярным растворителям.
• Бутадиен (CH₂=CH-CH=CH₂) внедряется в структуру полистирола в виде частиц, значительно повышает ударную вязкость и гибкость материала.
• Стирол (CH₂=CH-C₆H₅) обеспечивает жесткость, глянцевую поверхность и легкость переработки.

По физико-механическим параметрам АБС характеризуется прочностью на растяжение около 40–50 МПа, ударной вязкостью 10–20 кДж/м², хорошей термостойкостью с температурой стеклования около 100–105 °C и хорошей текучестью расплава. 

Влияние модификаций

Модификация АБС-пластика путем введения различных добавок, например, стекловолокна, антипиренов, УФ-стабилизаторов, позволяет существенно расширить его эксплуатационные возможности. Добавление стекловолокна увеличивает прочность и жесткость, антипирены повышают огнестойкость, а УФ-стабилизаторы делают материал более устойчивым к солнечному излучению. Это открывает двери для применения АБС в более требовательных условиях.

Исследования, проведенные ПолиЛаб на примере марки АБС-1035, показали, что введение антиоксиданта значительно снижает содержание гелей в пластике. Таким образом, улучшают качество поверхностного слоя и долговечность изделий. Модификации АБС позволяют адаптировать материал под разные задачи — от автомобильной промышленности до 3D-печати.

Преимущества материала

АБС-пластик завоевал популярность благодаря целому ряду свойств:

• выдерживает значительные механические нагрузки и ударное воздействие;
• сохраняет размеры и форму в пределах рабочего диапазона температур;
• легко поддается различным методам переработки, включая литье под давлением, экструзию и 3D-печать;
• обладает гладкой, глянцевой поверхностью, которая может быть легко окрашена в любой цвет.

Ученые ПолиЛаб проводят рецептурные доработки марок АБС-пластика, каждая из которых обладает уникальными преимуществами.

• АБС 1035. Отличный баланс механических свойств и технологичности, подходит для общего назначения, производства корпусов бытовой техники, игрушек.
• АБС 2332. Улучшенная ударная вязкость и повышенная текучесть, оптимален для производства деталей, требующих повышенной стойкости к ударам, например, в автомобильной промышленности.
• АБС 3432. Высокая термостойкость и повышенная жесткость, предназначен для применения в условиях повышенных температур, например, в автомобильных компонентах подкапотного пространства.

Ограничения

Неустойчивость к УФ-излучению и химическим воздействиям. АБС-пластик чувствителен к некоторым растворителям, таким как ацетон. При длительном нахождении под прямыми солнечными лучами желтеет.

Средняя термостойкость. АБС имеет более низкую температуру эксплуатации в отличие от некоторых инженерных пластиков.

Возможные деформации при длительном нагреве. При продолжительном воздействии температур, приближенных к точке тепловой деформации, материал может изменить форму.

Сравнение АБС с другими пластиками

АБС уступает по термостойкости поликарбонату (ПК, PC), который выдерживает температуры около 130 °C и обладает более высокой ударной вязкостью. Однако АБС дешевле и легче обрабатывать.

В отличие от полипропилена (ПП, PP) АБС имеет более высокую жесткость и лучшую поверхность, но уступает по химической стойкости и термостойкости.

По сравнению с полистиролом (ПС, PS) АБС обладает значительно более высокой ударопрочностью и сопротивлением трещинообразованию.

ПолиЛаб разрабатывает компаунды на основе АБС и PC, которые объединяют лучшие свойства обоих полимеров, усиливая прочность, термоустойчивость и внешний вид.

Сферы применения АБС-пластика

• Автомобильная промышленность. Панели приборов, корпуса приборов, элементы интерьера, например, накладки на двери, консоли, и экстерьера, например, решетки радиатора, колпаки колес.
• Электроника и бытовая техника. Корпуса компьютеров, ноутбуков, телевизоров, смартфонов, а также детали бытовых приборов, таких как пылесосы, кофеварки, миксеры.
• Игрушки и потребительские товары. Знаменитые конструкторы LEGO, а также другие игрушки, сувениры, посуда и спортивные товары.
• 3D-печать и прототипирование. Материал для FDM-печати (Fused Deposition Modeling — моделирование методом послойного наплавления).
• Промышленные изделия и мебель. Детали машин, защитные кожухи, элементы конвейерных линий, а также компоненты мебели.

Экология и переработка АБС-пластика

АБС относится к четвертому классу опасности — материал умеренно токсичен, может выделять раздражающие и вредные вещества при горении, требует ответственного обращения при утилизации.

Основные методы переработки:

• механическая переработка позволяет возвращать материал в производство, снижая объем первичного пластика и отходов;
• химическая переработка предусматривает разложение полимера до мономеров и последующее повторное производство качественного АБС.

СИБУР активно развивает инфраструктуру сбора и переработки пластика. По планам компании к 2030 году объем переработанного пластика будет увеличен до 600 тысяч тонн в год, включая АБС. 

Как выбрать АБС-пластик для конкретных задач

При выборе марки АБС учитывают:

• требования к прочности, ударной вязкости и термостойкости;
• ожидаемые условия эксплуатации;
• метод производства изделия;
• наличие модификаций.

Чтобы не ошибиться, проконсультируйтесь с производителями или специалистами ПолиЛаб для подбора оптимальной марки и рецептуры

Заключение

Перспективы дальнейшего использования АБС-пластика тесно связаны с развитием технологий его переработки и созданием новых модификаций. В сочетании с инновационными разработками ПолиЛаб АБС-пластик будет продолжать играть значимую роль в развитии промышленности.