АБС-пластик — термопластичный полимер¶

АБС-пластик — общее название группы термопластичных полимерных материалов на основе сополимера акрилонитрила, бутадиена и стирола (АБС), получаемого полимеризацией трёх мономеров. Материал относится к классу инженерных пластиков и характеризуется сочетанием высокой ударной прочности, жёсткости, термостойкости и технологичности обработки. Широко применяется в машиностроении, приборостроении, автомобилестроении и производстве бытовой техники.

¶Состав и структура

АБС-сополимер состоит из трёх компонентов, каждый из которых отвечает за определённый набор свойств:

По структуре АБС представляет собой термопластичный сополимер с гетерофазным строением: каучуковые частицы полибутадиена диспергированы в стирол-акрилонитрильной матрице. Именно такая двухфазная структура обеспечивает высокую ударную прочность — каучуковые включения гасят трещины при ударной нагрузке.

¶Свойства

Основные технические характеристики АБС-пластика:

• Ударная прочность — от 100 до 400 Дж/м (по Шарпи), в зависимости от марки и содержания каучука.
• Температура применения — от −40 °C до +80…+100 °C (некоторые марки до +120 °C).
• Плотность — около 1,03–1,08 г/см³.
• Прочность при растяжении — 35–55 МПа.
• Твёрдость по Бринеллю — 65–110 МПа.
• Линейное удлинение при разрыве — 2–60 %.

АБС-пластик легко поддаётся механической обработке (сверлению, фрезерованию, шлифованию), хорошо окрашивается в массе и покрывается гальваническими покрытиями (хромирование, никелирование). Материал обладает низкой теплопроводностью и низким водопоглощением (0,2–0,45 %).

¶Марки и модификации

Промышленность выпускает десятки марок АБС-пластика, различающихся по содержанию каучука, вязкости и назначению:

• Общего назначения — для корпусных деталей, корпусов приборов, деталей внутренней отделки.
• Высокой ударной прочности — с повышенным содержанием полибутадиена, для деталей, работающих при ударных нагрузках.
• Электротехнические — с низкой горючестью и высокой электрической прочностью, для изоляционных деталей.
• Морозостойкие — с повышенной долей каучука, для работы при отрицательных температурах.
• АБС с ПК (поликарбонатом) — сплавы АБС/ПК, сочетающие ударную прочность АБС с термостойкостью поликарбоната.
• АБС с ПА (полиамидом) — сплавы АБС/ПА для деталей, работающих при повышенных температурах и контактирующих с маслами.
• АБС/ПММА — с повышенным блеском и стойкостью к ультрафиолету.
• АБС с ПОМ (полиоксиметиленом) — для прецизионных деталей с низким трением.

¶Производство

Сырьём для АБС-пластика служат три мономера: акрилонитрил, бутадиен и стирол. Бутадиен полимеризуют в латекс, затем в него вводят стирол и акрилонитрил, которые сополимеризуются на поверхности каучуковых частиц. Полученный сополимер коагулируют, промывают, сушат и гранулируют.

В России производством АБС-пластика занимаются предприятия химической промышленности, в том числе «Нижнекамскнефтехим» (Татарстан), «Казаньоргсинтез» и «Сибур». Основные мировые производители — Chi Mei Corporation (Тайвань), LG Chem (Республика Корея), INEOS Styrolution (Германия), SABIC (Саудовская Аравия).

¶Применение

АБС-пластик — один из самых массовых инженерных пластиков. Основные области применения:

• Автомобилестроение — бамперы, приборные панели, рулевые колонки, детали наружной отделки, корпуса фар.
• Электротехника и электроника — корпуса бытовой техники (холодильники, стиральные машины, пылесосы), корпуса компьютеров и периферии, изоляционные детали.
• Приборостроение — корпуса измерительных приборов, ручки инструментов, детали точных механизмов.
• Игрушки и товары народного потребления — конструкторы, детские игрушки, канцелярские товары, упаковка.
• Строительство — панели, отливы, детали вентиляционных систем.
• Лёгкая промышленность — рамки очков, фурнитура, детали обуви.

¶Переработка и утилизация

АБС-пластик относится к термопластам и поддаётся многократной переплавке. При переработке гранулы АБС расплавляют и формуют изделия методами литья под давлением, экструзии, вакуумного формования и выдувного формования. Температура переработки — 200–260 °C.

При сжигании АБС-пластик выделяет углекислый газ, воду и оксиды азота; в присутствии хлорсодержащих добавок возможен выброс токсичных соединений, поэтому утилизация АБС требует специальных условий. Отходы АБС-пластика могут перерабатываться во вторичный гранулят, который используется для изготовления менее ответственных изделий.

¶Ограничения

АБС-пластик неустойчив к действию ультрафиолетового излучения — под солнечным светом материал желтеет и становится хрупким. Для наружных изделий применяют марки с УФ-стабилизаторами или покрывают АБС слоем ПММА. Материал также нестойок к растворителям (ацетону, этилацетату, хлорированным углеводородам), концентрированным кислотам и щелочам, что ограничивает его применение в химической промышленности.

Источники:

• «Пластмассы в машиностроении» — под ред. В. Н. Кутепова, М.: Машиностроение
• «Полимерные материалы» — В. А. Попов, СПб.: Профессия
• «Справочник по пластмассам» — под ред. И. И. Иванова, М.: Химия
• ГОСТ 17072-2017 «Пластмассы. Сополимеры акрилонитрил-бутадиен-стирол. Технические условия»
• Справочник «Пластмассы» — П. С. Папков, М.: Химия