¿Qué tipos de plástico ABS existen y cuáles son sus composiciones químicas?
1. Descripción general
La resina ABS es un polímero de acrilonitrilo-butadieno-estireno * * *. Sus características están determinadas por la proporción de los tres componentes y el control. la estructura química y la forma física de los componentes. Las características del componente de acrilonitrilo en el ABS son la resistencia al calor, la resistencia química, la rigidez y la resistencia a la tracción, el butadieno es la resistencia al impacto y el estireno es la fluidez de procesamiento y el brillo. La combinación y las ventajas complementarias de estos tres componentes confieren a la resina ABS excelentes propiedades integrales. El ABS tiene buena rigidez, alta resistencia al impacto, resistencia al calor, resistencia a bajas temperaturas, excelente resistencia química, resistencia mecánica y propiedades eléctricas. Es fácil de procesar, tiene buena estabilidad dimensional y brillo superficial, es fácil de pintar y colorear, y también puede. Se puede utilizar para pulverización de metales, galvanoplastia y procesamiento secundario, como soldadura y unión.
2. Principales aplicaciones
El ABS es un plástico de ingeniería termoplástico de uso general desarrollado en la década de 1940. En términos generales, los automóviles, los electrodomésticos y los aparatos electrónicos son las tres principales áreas de aplicación de la resina ABS. Sin embargo, la estructura de consumo de resina ABS varía mucho en diferentes regiones y países. En el campo del automóvil, el consumo en los Estados Unidos y Europa occidental es relativamente alto, representando entre el 22% y el 24%, Japón es el 15%, el Lejano Oriente es sólo el 5%, Japón es el 27% y Europa occidental son los electrodomésticos. Estados Unidos representa el 20%, el Lejano Oriente representa alrededor del 50% en el campo de los aparatos electrónicos y eléctricos, Japón y Europa Occidental representan alrededor del 23-26%, y Estados Unidos solo representa alrededor del 65,438+00%. Además, la proporción de solicitudes del Japón en productos diversos llega al 28 por ciento, y la proporción de solicitudes de los Estados Unidos en materiales de construcción representa del 13 al 16 por ciento. La resina ABS se puede inyectar, extruir o termoformar.
2.1 Automóvil:
La resina ABS es la tercera resina de automoción más grande después del poliuretano y el polipropileno. La resina ABS se puede utilizar en carcasas interiores de automóviles, volantes, tuberías de aceite, manijas y botones, etc. El exterior del coche incluye la parrilla del radiador delantero y las carcasas de las luces. Además, debido a la buena resistencia al calor de la resina ABS, en los últimos años se han desarrollado algunos usos nuevos, como boquillas, cajas de almacenamiento, paneles de instrumentos, etc. El consumo promedio de resina ABS de un automóvil en los Estados Unidos es de 10 kg, y el consumo promedio de camiones y otros modelos llega a 18-23 kg.
La mayoría de piezas de automoción se procesan mediante moldeo por inyección. En comparación con el PP, la resina ABS tiene las ventajas de resistencia al impacto, aislamiento acústico, resistencia al rayado, mejor resistencia al calor, etc., y es más hermosa que el PP, especialmente en áreas con requisitos estrictos de resistencia al impacto lateral y temperatura de uso. Sin embargo, el ABS es competitivo en comparación con otras resinas debido a su superficie lisa, buena resistencia al impacto, resistencia a altas temperaturas y gran procesabilidad.
2.2 Instrumentos:
La resina ABS se utiliza generalmente en grandes electrodomésticos, como frigoríficos, congeladores, cajas de comida, pequeños electrodomésticos y procesadores de alimentos, aspiradoras, secadores de pelo, fundas para máquinas de coser. , aires acondicionados interiores, humidificadores, etc.
2.3 Electrónica/Aparatos eléctricos:
La electrónica/Aparatos eléctricos incluye diversos aparatos/electrónicos de oficina y de consumo, y los aparatos de oficina incluyen procesadores de datos electrónicos y equipos de oficina. Los electrodomésticos de consumo incluyen equipos de video, equipos de audio y almacenamiento de medios magnéticos. En Estados Unidos y Europa occidental, el mercado de electrodomésticos de oficina es mucho mayor que el mercado de electrodomésticos de consumo: el primero representa alrededor de 2/3. En los últimos años, ¿en el mercado de aparatos electrónicos y eléctricos? La resina ABS también se verá afectada por otras resinas. La resina ABS mantendrá su posición en el mercado de aparatos eléctricos y electrónicos que requieren retardo de llama y alta resistencia al calor. La resina ABS con retardo de llama y alta resistencia al calor tiene ventajas obvias en competencia con aleaciones de plásticos de ingeniería como ABS/PPO y ABS/PC.
2.4 Materiales de construcción:
La aplicación de la resina ABS en el campo de los materiales de construcción varía de una región a otra. En los Estados Unidos, la resina ABS se utiliza principalmente para tuberías, representando alrededor del 95%, y el resto son placas o láminas. En los últimos años, ha sido parcialmente reemplazada por resina de PVC más barata. Actualmente, alrededor del 4 × 5% de la resina ABS se utiliza en campos relacionados con la construcción en Europa occidental, entre los que se utilizan láminas extruidas para artículos sanitarios como cajas de baño y revestimientos de piscinas. Además, se utilizan tuberías y accesorios moldeados por inyección. producir pequeñas cantidades de conductos extruidos para cables telefónicos.
Aleación/** mezcla 2.5ABS:
Las aleaciones y mezclas** se pueden personalizar para satisfacer las necesidades de diferentes usos de la forma más económica. ¿Resina ABS y precio más alto? Los polímeros ABS pueden beneficiarse de un precio bajo, un procesamiento fácil y una alta resistencia al impacto, al tiempo que obtienen propiedades físicas más altas que otras resinas de mayor precio. La mezcla de aleación de ABS/* * * más dominante es ABS/PC, que representa entre el 75 y el 80 %, seguida de ABS/PVC.
3. Proceso de producción
Existen muchos métodos de producción de resina ABS. En la actualidad, el método de injerto en emulsión y el método continuo a granel se utilizan ampliamente en equipos industriales a nivel internacional.
3.1 Proceso de injerto y mezcla de emulsión:
El método de injerto y mezcla de emulsión se desarrolla sobre la base del método tradicional de injerto de resina ABS. Según los diferentes procesos de polimerización de SAN, se puede dividir en tres tipos: mezcla de SAN en emulsión injertada, mezcla de SAN en suspensión injertada en emulsión y mezcla de SAN en emulsión injertada a granel. Estos dos últimos se utilizan ampliamente en equipos industriales. Estos tres procesos de mezcla de injertos en emulsión incluyen los siguientes pasos intermedios: preparación de látex de butadieno, síntesis de polímero de injerto, síntesis de polímero SAN***, mezcla y posprocesamiento.
Síntesis de látex de butadieno:
La síntesis de látex de butadieno es la unidad principal en el proceso de producción del ABS, y generalmente se produce mediante polimerización en emulsión.
En la actualidad, esta tecnología de producción está relativamente madura. Controlando el contenido de sólidos totales en el látex (generalmente, cuanto mayor es el contenido de sólidos totales, menor es el costo de producción) y el tamaño de partícula de las partículas de caucho, de modo que el tamaño de partícula presente una distribución bimodal en el rango de 0,05-0,6 µm, preferiblemente 0,1-0,4 µm. Esto proporciona a los productos de resina ABS excelentes propiedades superficiales y tenacidad.
Síntesis de polímero de injerto;
El injerto de polibutadieno con estireno y acrilonitrilo es la unidad central en el proceso de producción de ABS. El látex de polibutadieno con distribución bimodal del tamaño de partículas se alimenta continuamente al reactor de injerto en emulsión y se injerta con la mezcla de monómeros de estireno y acrilonitrilo para la polimerización por injerto. A medida que aumenta la proporción de monómero a polibutadieno, el peso molecular y el grado de injerto del polímero de injerto y el polímero SAN*** aumentan. La velocidad de injerto interno generalmente aumenta con el aumento del tamaño de las partículas de caucho y la densidad de reticulación del caucho. Cuando el tamaño de partícula y la densidad de reticulación del caucho son constantes, el grado y la densidad del injerto son factores que determinan el rendimiento de los productos ABS.
Síntesis de polímero SAN***:
Existen tres métodos de síntesis para el copolímero de estireno y acrilonitrilo: método de emulsión, método de suspensión y método a granel. El método a granel utiliza calor para iniciar la polimerización continua y el producto es puro, de alta calidad y menos contaminante. En la síntesis SAN, especialmente en grandes unidades de producción de ABS, está reemplazando al método de suspensión. El método de suspensión utiliza un iniciador y el producto de polimerización intermitente no es tan puro como el método a granel, lo que provoca contaminación ambiental. Sin embargo, el proceso es simple, el proceso es corto, la inversión es baja y el calor de polimerización es fácil. escapar, por lo que el método de suspensión es más económico para dispositivos pequeños y medianos. El método de emulsión tiene un flujo de proceso largo y tecnología atrasada, y básicamente ha sido eliminado en los países desarrollados.
Mezcla y posprocesamiento:
Finalmente, el polímero de injerto ABS obtenido y el polímero SAN*** se mezclan en diferentes proporciones para obtener una variedad de productos de resina ABS. permite una gran flexibilidad en el producto.
Existen dos métodos para el proceso de posprocesamiento de mezcla de SAN y polímero de injerto: en el "método húmedo", se elimina una gran cantidad de agua de la solución de caucho de injerto y las partículas de caucho resultantes o Los bloques se mezclan con SAN. Los gránulos se envían juntos a una extrusora especial para secarlos, mezclarlos y granularlos. En el "método seco", primero se elimina una gran cantidad de agua de la solución de caucho injertado con una centrífuga y luego se seca con nitrógeno y oxígeno. Las partículas de caucho injertado secas se mezclan con partículas de SAN, se extruyen y se secan. Ambos procesos son de producción continua y los detalles del equipo son tecnologías patentadas.
3.2 Proceso principal continuo:
En los últimos años, el proceso continuo de ABS se ha mejorado aún más y gradualmente ha establecido su estatus como el principal proceso de producción de ABS. Desde la perspectiva de la protección del medio ambiente y la inversión, el método de ontología es el mejor proceso de producción de ABS. La principal desventaja del método a granel es la cantidad limitada de productos que se pueden producir, como los productos de alto impacto.
El método de ontología es diferente al método de emulsión. El proceso de emulsificación se lleva a cabo en fase acuosa, el sistema de reacción tiene baja viscosidad y buena transferencia de calor. Para facilitar el control de la viscosidad, el contenido de caucho se controla dentro de 65438 ± 05 %, con un máximo de no más del 20 %. Además, las partículas de caucho de resina ABS producidas con el método de carrocería ordinario son grandes, por lo que el brillo de la superficie es deficiente. La mayoría de los procesos a granel emplean un sistema de reactor con 3-5 reactores continuos en serie, que pueden ser tanques agitados, columnas, tubos o una combinación. En los últimos años, el principal avance del proceso continuo a granel en la mejora de productos es el siguiente:
Controlar el tamaño de las partículas de caucho para que sea inferior a 65438 ± 0,5 um para mejorar el brillo.
Controlar el tamaño y la forma de las partículas de caucho para mejorar la resistencia al impacto;
Aumentar la cantidad de adherencia en la fase de caucho;
Hacer que las partículas de caucho se distribuyan en de manera bimodal;
Se prefiere el tipo y la concentración del iniciador.
Introducir un cuarto monómero para su modificación: por ejemplo, introducir α-metilestireno para producir resina ABS resistente al calor.
Entre los dos métodos de producción de ABS anteriores, cuando se produce resina ABS con un contenido de caucho del 15% (en peso) en una unidad de producción con una producción anual de 50.000 toneladas, el método a granel y la mezcla de SAN a granel de injerto en emulsión Los costos variables totales del método son los mismos, mientras que los costos totales en efectivo del método de ontología son menores. Para producir productos de ABS con buena resistencia al impacto y alto contenido de caucho, los fabricantes de ABS a granel deben comprar concentrados de injerto de caucho o producir concentrados de injerto de caucho para la mezcla de ABS a granel, lo que en realidad ha cambiado el proceso de ABS a granel. Es una mezcla de SAN a granel con injerto de emulsión. proceso. Por lo tanto, actualmente solo unas pocas empresas obtienen directamente productos de resina ABS a través del método continuo a granel, y la mayoría todavía utiliza el método de mezcla SAN a granel de injerto de emulsión para producir resina ABS.
4. Tendencias de la investigación científica:
En comparación con el proceso de injerto y mezcla en emulsión, el proceso de polimerización en masa tiene las ventajas de una menor contaminación ambiental y una baja inversión, pero existen problemas en el producto. diversificación. Algunas patentes sobre polimerización en masa señalan que se utilizan diluyentes o disolventes para reducir la viscosidad del sistema de reacción, lo que hace que la operación de polimerización sea más fácil de controlar.
En la polimerización en masa, para que el tamaño de partícula del caucho en la resina ABS sea inferior a 65438 ± 0,5 μm, se requiere una fuerte agitación durante el proceso de transición de fase, pero este método da como resultado un aumento significativo de consumo de energía. Una patente introduce un método para hacer que el tamaño promedio de las partículas de caucho sea inferior a 65438 ± 0,5 μm mediante la modificación química del sistema de reacción de polimerización.
El tipo y la concentración de iniciador y diluyente tienen un impacto en la morfología de las partículas de caucho durante el proceso de polimerización.
5. Investigación de aleaciones ABS para ampliar la aplicación de plásticos de ingeniería.
La aleación ABS/PBT fue lanzada por American General Company. En comparación con la resina ABS/nylon original, la aleación tiene baja higroscopicidad, no es sensible a la humedad y tiene una alta estabilidad dimensional. Aprovechando las ventajas de producción del policarbonato, GE desarrolló una aleación PC/ABS, utilizando un proceso de polimerización especial para hacer que el ABS tenga un mayor contenido de caucho, mejorando así el rendimiento ante impactos a baja temperatura. La resina ABS de cuarta generación desarrollada por Monsanto tiene una alta fluidez de fusión y acabado superficial, y se utiliza principalmente para disquetes de computadora.
Mejora de la resistencia al calor del ABS: además de alear con otras resinas resistentes al calor o agregar rellenos inorgánicos, el método principal consiste en introducir moléculas rígidas para mejorar la rigidez de la cadena principal, debilitar la simetría, y aumentar el espacio para las cadenas laterales. Borg-Warner fue el primero en desarrollar este tipo de producto con α-metilestireno (α-MS) como cuarto componente. Productos similares incluyen terc-butilestireno y PMS. Cuando se usa α-MS, la temperatura máxima de distorsión por calor del ABS puede alcanzar los 120 °C. Usando N-fenilmaleimida (PMI) como polímero ABS ***, usando 1% de PMI** puede aumentar la temperatura de transformación por calor 1 °C. aumentar manteniendo un buen equilibrio entre fluidez y resistencia al calor.
6. Previsión de la demanda del mercado
La capacidad de producción global de resina ABS en 65438-0997 fue de 5,56 millones de toneladas/año, distribuidas principalmente en Asia, América del Norte y Europa Occidental. La capacidad de producción de Asia representa más del 60% de la capacidad de producción total del mundo. En la actualidad, el desarrollo de la capacidad de producción mundial de ABS muestra las características de que "Occidente está en recesión y el Este está en ascenso". En los próximos años, la nueva capacidad de producción mundial seguirá concentrada principalmente en Asia. Corea del Sur, China, la provincia china de Taiwán y Malasia construirán o ampliarán instalaciones de producción de resina ABS. Aunque es posible que estos nuevos planes en Asia no necesariamente se realicen plenamente, seguirán teniendo un gran desarrollo en los próximos años.
Durante 1998, el mercado mundial de ABS sufrió un grave exceso de oferta y los precios continuaron cayendo. Los fabricantes generales de ABS ya están perdiendo dinero, por lo que no se espera que aumente la demanda mundial de resina ABS.
En 1998, la capacidad de producción de resina ABS de mi país era de 253.000 toneladas/año, con una producción de aproximadamente 654,38 millones de toneladas. En 1998, la demanda interna fue de 750.000 toneladas, el volumen de importaciones fue de 10,69 millones de toneladas y el volumen de exportaciones fue de aproximadamente 40.000 toneladas. China es uno de los países que consume mayor cantidad de resina ABS del mundo. En la actualidad, los campos de aplicación doméstica se concentran principalmente en el campo de los electrodomésticos, de los cuales el consumo de televisores, videograbadores, frigoríficos y lavadoras supone más del 90% del total, mientras que el consumo en la industria del automóvil sólo representa alrededor del 3%, y el consumo en otros campos (incluidos aparatos electrónicos, aires acondicionados, teléfonos, etc.) representa alrededor del 7%. En los próximos años, el consumo de electrodomésticos tradicionales en mi país no aumentará significativamente, pero sí el consumo de ABS en automóviles, equipos de comunicación, aires acondicionados, calentadores de agua, aspiradoras, construcción, equipaje diario, juguetes y otros campos. aumentar significativamente.
La información procede de - Red de la Industria del Plástico de China.