Авs пластик что это такое

АБС-пластик (акрилонитрил бутадиен стирол)

АБС-пластик (акрилонитрил бутадиен стирол) – ударопрочная техническая термопластическая смола на основе сополимера акрилонитрила с бутадиеном и стиролом (название пластика образовано из начальных букв наименований мономеров). Обозначения: ABS; сополимер акрилонитрила, стирола и бутадиена; АБС сополимер. Его химическая формула (C8H₈)_x·(C₄H₆)_y·(C₃H₃N)_z, а пропорции могут варьироваться в пределах 15 – 35% акрилонитрила, 5 – 30% бутадиена и 40 – 60% стирола. Ниже приведены химические формулы мономеров, из которых производится рассматриваемый пластик:

Гранулы АБС-пластика выглядят следующим образом:

Росту популярности и все более широкому распространению АБС-пластик обязан тому набору технических характеристик, которыми он обладает. Основными свойствами, влияющими на востребованность материала на рынке, являются:

Высокие показатели износостойкости и прочности в сочетании с эластичностью

Долговечность при условии эксплуатации без воздействия ультрафиолетовых лучей

Высокая сопротивляемость воздействию моющих средств и щелочных составов

Устойчивость к воздействию влаги, кислот, масел

В нормальных условиях материал не токсичен

В чистом виде имеет матовую поверхность желтоватого оттенка, но при помощи пигментных добавок может окрашиваться в любые цвета и становиться прозрачным

Легкость обработки различными методами (ручное шлифование, механическая полировка, химическое сглаживание и другое)

Высокая механическая прочность

С другой стороны, против такого количества значимых показателей выступает некоторое количество минусов материала:

Резкий, сильный запах плавящегося пластика

Сложность в использовании (для плавления необходима температура около 230°C)

Деформация по мере охлаждения (сжимание)

Расслаивание при неравномерном остывании изделия

Что касается химических свойств, то отмечается, что рассматриваемый материал растворяется в исключительном числе жидкостей: ацетон, бензол, анилин, эфир и анизол.

Далее рассмотрим основные химические происходящие в производственном цикле получения АБС-сополимера суспензионным методом.

Итак, полимеризация бутадиена-1,3 происходит с образованием латекса, в присутствии инициатора персульфата калия и эмульгатора (солей жирных кислот ряда С₁₀-С₁₆.)

Сополимеризация стирола и акрилонитрила протекает в суспензии в процесе прививанитя к полибутадиену в присутствии персульфата калия.

Далее осуществляется прививка сополимера стирола и акрилонитрила к полибутадиену. Готовый привитый сополимер акрилонитрилбутадиенстирола, химическая формула продукта реакции нарисована условно с упрощениями, для наглядности.

Процессы сополимеризации и полимеризации происходят в присутствии индикаторов: персульфатов и окислительно-восстановительных систем, в количестве от 0.1% до 0,5%. Эмульгаторов: солей жирных кислот и сульфокислот, от 1% до 3% при температуре 40-50ºС. В реакционную смесь добавляют регуляторы pH, регуляторы поверхностного натяжения, пеногасители (одноатомные спирты), регуляторы молекулярного веса (меркаптаны). Количество регуляторов зависит от заданных свойств полимера, условий полимеризации и колеблется от 0,1% до 0,5%.

Технологический процесс производства АБС сополимера эмульсионным методом состоит из трех этапов.

Первый этап включает в себя подготовку исходного сырья, полимеризацию бутадиена, отделение непрореагировавшего бутадиена. Во второй этап входит лишь процесс сополимеризации. В третий – высаживание сополимера из латекса, отжим и промывка сополимера, сушка сополимера.

Обратимся к схеме производства АБС-пластика:

1 – реактор полимеризации;

4 – отпарная колонна;

5 – промежуточная емкость;

6 – реактор полимеризации;

12 – сушилка с кипящим слоем.

В реактор полимеризации 1, представляющем собой автоклав, снабженный рубашкой, мешалкой и обратным холодильником 3, дозируется деминерализованная вода и при перемешивании добавляется эмульгатор, добавляется водный раствор инициатора и жидкий бутадиен. Производят нагрев реакционной смеси до 50ºС и выдерживают ее в течение 5-6 часов до 75%-го превращения.

В соответствии со второй стадией проводится сополимеризация акрилонитрила и прививание к полибутадиену, получение АБС-сополимера в виде суспензии:

Далее происходит осаждение суспензии сополимера, промывка и сушка.

Образовавшуюся тонкодисперсную суспензию сополимера подают в высадитель 9, в котором под действием коагулянтов (алюмокалиевых квасцов) при нагревании острым паром до температур 95ºС происходит разрушение латекса и выделение полимера, затем масса поступает на отжим в центрифугу 10, в которой одновременно производится промывка сополимера водой. Влажный сополимер высушивается потоком азота при 120ºС в сушилке 12 кипящим слоем до остаточной влажности не более 0,4%.

Также известен способ получения АБС-сополимеров, согласно которому стирол и акрилонитрил полимеризуют в присутствии предварительно полученного латекса каучука на основе полибутадиена с образованием привитого сополимера. Процесс прививки протекает в водно-эмульсионной среде в присутствии инициатора-персульфата калия и регулятора молекулярной массы трет-додецилмеркаптана (ТДДМ) при 50 ºС в атмосфере азота до 100%-ной конверсии. К концу процесса вводят антиоксидант фенольного типа для предотвращения окислительной деструкции при сушке. Латекс полученного привитого АБС-сополимера коагулируют добавлением водного раствора хлорида кальция (коагулянт), выделившийся привитой сополимер промывают водой и сушат.

Недостатками данного способа являются длительность процесса, связанная с проведением полимеризации при низких температурах (50 ºС) и доведением конверсии мономеров до 100% (известно, что именно при высокой конверсии, особенно выше 95%, процесс полимеризации стирола и акрилонитрила резко замедляется); неприятный запах полученного привитого АБС-сополимера при температурах переработки (> 180 ºС) или при повышенных температурах эксплуатации изготовленных из него изделий, что связано с использованием при полимеризации в качестве регулятора ММ ТДДМ. Остаточный ТДДМ, являющийся достаточно высокомолекулярным соединением, и его низкомолекулярные продукты присоединения после промывки и сушки остаются в полученном АБС-сополимере.

Известен также способ получения АБС-сополимеров сополимеризацией стирола и акрилонитрила в водно-эмульсионной среде в присутствии предварительно полученного латекса полибутадиенового каучука (полибутадиен или сополимер бутадиена со стиролом) под действием инициатора радикального типа в присутствии поверхностно-активных веществ и регулятора ММ-третичного бутилмеркаптана. Процесс сополимеризации проводят при 0-100 ºС, предпочтительно при 60 ºС, в отсутствии кислорода в течение 6,5 ч. Выход сополимера 80,3%. Полученный латекс привитого сополимера коагулируют разбавленным раствором Al₂(SO₄)₃ при 92 o C, промывают водой при комнатной температуре и сушат.

Использование в процессе в качестве регулятора молекулярной массы третичного бутилмеркаптана, который достаточно летуч (температура кипения 64,2 o C), позволяет сравнительно легко удалить его из латекса при вакуумной обработке. Поэтому полученный АБС-сополимер имеет слабый запах (4,6 балла по десятибалльной шкале).

Недостатком процесса является низкий выход сополимера (80,3%), что обусловлено необходимостью проведения процесса при достаточно низкой температуре ввиду применения низкокипящего регулятора молекулярной массы.

Естественно, в зависимости от способов производства и назначения АБС-пластиков существует большое количество их маркировок. Так, компанией ПАО «СИБУР холдинг» представлены следующие маркировки рассматриваемого материала:

Источник

ABS-пластик: характеристики, преимущества и параметры печати

Акрилонитрилбутадиенстирол (АБС, ABS) — один из наиболее популярных материалов для 3D-печати ввиду относительной дешевизны и удачного сочетания физико-механических и химических характеристик.

Тем не менее, АБС не лишен недостатков, наиболее значимый из которых — довольно высокая термоусадка, в большинстве случаев требующая использования не только адгезионных средств, но и закрытых термокамер с подогреваемыми платформами. В противном случае возможно преждевременное отделение печатаемого изделия от столика, а также деформации и растрескивание в процессе 3D-печати. При должной подготовке и использовании соответствующих материалов и оборудования эта проблема успешно решается.

Основные преимущества АБС

АБС демонстрирует хорошие прочностные характеристики, включая ударную стойкость, и отлично поддается механической обработке. Этот полимер также реагирует со многими растворителями, что можно рассматривать и как недостаток, и как преимущество. Например, АБС легко растворяется в ацетоне, что позволяет использовать последний для склеивания отдельных деталей (особенно хорошо работает так называемый «АБС-сок» — раствор АБС в ацетоне), а также сглаживания поверхностей с помощью кистей или паровых бань.

3D-печатная модель из АБС до и после сглаживания парами ацетона

АБС обладает достаточно высокой температурой тепловой деформации, однако длительная эксплуатация деталей без защитных покрытий на открытом воздухе не рекомендуется, так как материал весьма восприимчив к разрушительному действию ультрафиолетового излучения. Для этой цели лучше подходит близкий родственник АБС — акрилонитрилстиролакрилат (АСА, ASA), представленный в нашем ассортименте под названием REC Eternal.

Общие характеристики REC ABS:

Механические характеристики REC ABS:

Рекомендации по подготовке к 3D-печати

АБС не требует использования высокотемпературных экструдеров или износостойких сопел, но, как упоминалось выше, при работе с АБС необходимо соблюдать достаточно жесткий температурный режим во избежание проблем из-за преждевременной усадки.

Так как степень линейной усадки зависит от габаритов моделей, при 3D-печати небольших изделий длиной и/или шириной в несколько сантиметров зачастую можно обойтись подогревом стола и использованием адгезионного покрытия. Другими словами, такие изделия можно печатать на недорогих 3D-принтерах с открытыми рамами, например множественных клонах Prusa.

При 3D-печати более крупных деталей, измеряемых десятками сантиметров и выше, необходимо использовать как минимум закрытые камеры с подогреваемыми столиками, а оптимально — термокамеры с активной регулировкой фоновой температуры.

Типичные проблемы при 3D-печати АБС-пластиком, вызываемые усадкой: закручивание нижних слоев и растрескивание

Скорость укладки нити необходимо подбирать, опять-таки отталкиваясь от усадки. При использовании 3D-принтеров с открытой рабочей зоной 3D-печать желательно осуществлять без использования обдува, но для этого скорость укладки должна быть достаточно низкой для того, чтобы пластик успевал схватываться, затвердевать и выдерживать вес последующих слоев. При использовании термокамер, особенно активных, эта проблема нивелируется, так как фоновая температура помогает стабилизировать температуру пластика, что в свою очередь позволяет использовать обдув и наращивать скорость 3D-печати.

Слишком высокой скорости стоит избегать даже при использовании термокамер и обдува, так как хотэнд не будет справляться с плавлением филамента, что приведет к пропускам в укладке материала и образованию дыр в изделиях. Повышать производительность хотэнда через чрезмерное повышение температуры не рекомендуется, так как это может привести к образованию нагара, пробок и даже к пиролитическому разложению материала.

Для повышения адгезии с рабочей поверхностью можно использовать специальные покрытия и клеевые составы. Дополнительно можно печатать рафты или юбки — вспомогательные конструкции под моделью и вокруг нее, увеличивающие площадь соприкосновения.

Пример 3D-печати на рафте

Рекомендуемые настройки для 3D-печати материалом REC ABS:

Хранение

Так как АБС восприимчив к ультрафиолету, материал желательно хранить в темном месте или непрозрачных контейнерах. АБС не отличается высокой гигроскопичностью, но тем не менее рекомендуется хранить вскрытый пластик в плотно закрытых пластиковых пакетах или других контейнерах с добавлением силикагеля для защиты от влаги и пыли. При необходимости материал можно просушить перед 3D-печатью и установить поролоновый пылевой фильтр перед подачей нити в экструдер. Подробный гайд по хранению пластиков для 3D-печати доступен по этой ссылке, а по просушиванию пластиков — здесь.

Безопасность REC ABS

При 3D-печати АБС возможно выделение вредных летучих веществ в небольших объемах, не представляющих серьезной опасности. Тем не менее, рекомендуется печатать в хорошо проветриваемых помещениях и по возможности оборудовать рабочие станции вытяжкой.

Объемы выделений и предельно допустимые концентрации (ПДК):

Сертификаты безопасности публикуются в специальном разделе нашего сайта.

Испытания REC ABS

Наша компания последовательно проводит испытания выпускаемых материалов для 3D-печати. С отчетами об испытаниях REC ABS можно ознакомиться по ссылкам ниже:

*все испытания проводились на напечатанных образцах с толщиной слоя 0.2мм

Источник

ABS-пластик: плюсы и минусы материала, особенности печати

ABS-пластик по праву занимает одно из лидирующих мест в рейтинге самых популярных материалов для 3D-печати. Он хорош как по своим физическим свойствам, так и по стоимости, поэтому привлекает и любителей, и профессионалов.

ABS-пластик совместим с 3D-устройствами, печатающими по технологии FDM. При этом пластик должен иметь вид тонкой нити, накрученной на катушку, которая помещается в специальный отсек. Поступая в экструдер — печатающую головку — нить плавится под воздействием высоких температур и формируется в слои будущей модели.

О том, как это происходит, в чем ценность ABS-пластика и каковы условия работы с ним, пойдет речь далее.

О пластике ABS

Под аббревиатурой ABS скрывается акрилонитрил-бутадиен-стирол. Это второй по распространенности материал для 3D-печати: уступает он только более современному и легкому в использовании PLA.

По сути своей, АБС является ударопрочной технической термопластической смолой на основе трех веществ: акрилонитрила, бутадиена и стирола. Собственно, первые буквы названий этих веществ и стали аббревиатурой АБС.

В производстве этот сополимер ценится за физические свойства:

Сферы применения материала практически не ограничены. АБС-пластик используется в машиностроении, производстве крупных и мелких бытовых и электроприборов, промышленных объектов, мебели, спортивного инвентаря, игрушек, канцтоваров, музыкальных инструментов и многого другого.

В последние годы спрос на ABS-пластик существенно возрос за счет увеличения популярности 3D-технологий. Материал идеально подходит для работы на любительском уровне с помощью стандартных настольных устройств.

Плюсы и минусы

АБС — легкодоступный, недорогой, качественный материал, который совместим со многими видами 3D-устройств разных производителей. Изделия из пластика получаются прочными, долговечными и устойчивыми к негативным условиям окружающей среды. Но как и у любого материала у него есть свои недостатки.

Итак, к плюсам пластика ABS можно отнести следующие характеристики:

Против такого количества достоинств выступает некоторое число минусов материала:

При желании и необходимости можно избежать большинства из этих недостатков, если купить качественный пластик надежного производителя. Но и цена его тогда будет выше.

Как печатать ABS-пластиком?

Для печати моделей из ABS-пластика требуется принтер с технологией FDM, совместимая с устройством катушка филамента необходимого цвета, хорошо проветриваемое помещение, в котором люди не находятся постоянно, и макет будущей модели на цифровом носителе.

Катушка с нитью вставляется в специальный отсек, а ее конец направляется в экструдер. Далее принтер приводится в готовность в соответствии с инструкцией, выставляются необходимые настройки и начинается печать модели.

СПРАВКА! Из-за резкого запаха плавящегося пластика находиться в помещении, где установлен принтер, не рекомендуется. Следить за процессом печати можно онлайн, предварительно включив веб-камеру.

Особую важность для качества печати имеют настройки принтера.

Температура и параметры печати ABS

ABS печатается при относительно высокой температуре, около 240 °C. У некоторых моделей это предельная температура нагрева.

ВАЖНО! Для разогрева экструдера до 240 °C не нужен цельнометаллический хотэнд.

Оптимальная температура печати подбирается методом проб и ошибок. Кроме того, имеет значение и температура рабочей поверхности: обычно рекомендуется придерживаться нормы около 80 °C.

Приблизительные оптимальные параметры печати ABS-пластиком:

Одной из главных проблем в работе с ABS-пластиком является отхождение модели от платформы из-за низкой адгезии. Как правило, такого не происходит, если платформа с подогревом: это помогает избежать деформации изделия при его остывании и, соответственно, отхождения от платформы.

Если платформа без подогрева, находят другие варианты решения: раствор ABS-пластика в ацетоне, лак для волос, клей-карандаш или специальный клей для 3D-печати.

Особенности печати ABS-пластиком

В принципе, работать с ABS-пластиком несложно, если знать его сильные и слабые стороны и хорошо подготовиться к процессу. Особенности печати и постобработки изделий из материала влияют на качество, прочность и долговечность полученных моделей.

Сушка филамента

ABS-пластик гигроскопичен, т. е. впитывает влагу, как и любой материал для FDM-принтеров. Попадание воды в толщу филамента означает, что структура пластика нарушается, устройство может повредиться при печати, а качество готового изделия будет низким.

Признаки влажности филамента таковы:

Если филамент проявляет все признаки влажности, не нужно его выкидывать. Его можно спасти сушкой и желательно сделать это сразу же, как будет установлен факт попадания влаги в катушку.

Никаких специальных приспособлений для сушки филамента не нужно. Воспользоваться можно обычным духовым шкафом: для этого катушку с нитью помещают в духовку на 4–6 часов при температуре 80 градусов. Чем дольше нить пробудет в духовке, тем суше она станет.

ВАЖНО! Катушку с филаментом нужно помещать в духовку, уже разогретую до нужной температуры.

Альтернативный способ — сушка в сушилке для овощей и фруктов. Температура и время сушки такие же.

Нагрев платформы печати

Нагрев платформы печати — обязательное условие для хорошей адгезии. Если платформа недостаточно горячая или вообще холодная, конечный результат будет, мягко говоря, неудовлетворительным: изделие попросту не зафиксируется на платформе или отстанет с последующими слоями. Как итог — напрасно потраченные время и материал.

Вообще при работе с ABS-пластиком рекомендуется пользоваться правилом чем выше температура платформа, тем лучше. Но если первый слой все равно отстает, нужно или уменьшить скорость печати, или увеличить температуру экструдера.

Для первого слоя оптимальная температура платформы — около 115 градусов, для второго и последующих — до 100–105.

Нужен ли обдув при печати ABS?

Один из самых спорных вопросов в сфере 3D-печати. Тут следует запомнить 2 момента:

Обязательным обдув при работе с ABS-пластиком не является, ведь, установив оптимальные параметры скорости печати и температуры экструдера и рабочей поверхности, можно добиться того, что изделие не будет растекаться, перекашиваться и остывать.

А вот если требуется значительно ускорить печать, то обдув поможет сохранить качество изделия.

Обработка пластика ABS после 3D-печати

Новичкам, которые только начинают работу с АБС-пластиком, результат работы может показаться неудовлетворительным. Готовые пластиковые изделия после снятия с платформы имеют шершавую неравномерную поверхность, у них видны линии слоев, иногда появляются зазоры.

Чтобы привести элемент в надлежащий вид, нужно правильно выполнить его постобработку.

Печать ABS на холодной платформе

Печать ABS на холодной платформе приведет к плохому результату: изделие просто не сцепится с ней. Чтобы обеспечить плотное прилегание первого слоя к рабочей поверхности, нужно использовать специальные клейкие составы или покрыть ее раствором из ABS и ацетона.

Но тут нужно учитывать, что запах при печати будет еще сильнее, поэтому нежелательно находиться в помещении во время процесса.

Удаление поддержки

Поддержки необходимы для тех изделий, у которых есть углы 45–70° и более. В этом случае опорные элементы поддерживают эти углы и нависающие элементы и не дают им стекать, обваливаться или деформироваться.

Поддержки бывают растворимыми и нерастворимыми в зависимости от материала, из которого печатаются.

Растворимые опоры можно удалить двумя способами:

Нерастворимые поддержки удаляются вручную механическим путем с помощью ножей, плоскогубцев и различных щеток. При этом важно соблюдать осторожность и бережно обрабатывать готовое изделие, потому что существует риск повредить модель.

Химическая полировка

Химическая полировка при помощи ацетона — один из самых простых и эффективных способов выровнять поверхность изделия. Делается это следующим образом:

Через несколько часов контейнер нужно открыть, аккуратно извлечь фольгу вместе с моделью и оставить на некоторое время на открытом месте, чтобы ацетон выветрился.

ВАЖНО! Прикасаться с детали сразу после открытия емкости запрещено, поскольку верхний слой модели является полурастворенным и очень хрупким.

Механическая шлифовка и полировка

Механическая шлифовка изделий из ABS требуется для того, чтобы скрыть зазоры между слоями. Для полировки потребуется наждачная бумага разной зернистости или же специальный состав — шлифовальная паста.

Обрабатывать изделие пастой или наждачкой нужно медленно, аккуратно, обязательно используя защитную медицинскую маску.

Склеивание

Очень часто размер итогового изделия намного превышает объем печати 3D-устройства. В этом случае можно напечатать необходимые детали по отдельности и потом их склеить. Порядок действий при этом таков:

ВНИМАНИЕ! Увеличение площади склеиваемых деталей увеличивает прочность соединения, поэтому в 3D-модели, состоящей из нескольких частей, желательно предусмотреть места для стыков.

Шпаклевка

Шпаклевка элементов требуется в тех случаях, если в них образуются пустоты. Для их заполнения используют смесь из филамента и ацетона, соединенных в соотношении 1:2. Если пустоты слишком глубокие, количество пластика можно увеличить.

Также для шпаклевки пластиковых 3D-изделий, выполненных из АБС, можно использовать шпаклевку на основе эпоксидной смолы.

Окраска

Наилучшую адгезию с АБС обеспечивают акриловые краски. Благо, они доступны, представлены в широком цветовом многообразии, посты в работе и очень качественно прокрашивают даже мелкие детали.

СПРАВКА! Если выбор пал на другой тип краски, понадобится смешать ее с акриловым грунтом.

Наносить красящий состав лучше всего с помощью аэрографа или баллончика. Предварительно нужно испытать краску на небольшом кусочке изделия из того же филамента.

Вставка металлических деталей

Чтобы придать долговечность готовым изделиям, обычно в них вставляют вставки из латуни с резьбой. Если они предусмотрены конструкцией, во время печати для них потребуется сделать гнезда подходящего диаметра или периметра.

Вставку нужно наполовину поместить в гнездо, затем слегка нажать на нее сверху вниз хорошо разогретым паяльником. Когда вставка займет требуемое положение, нужно дать детали полностью остыть, после чего использовать по назначению.

Примеры напечатанных изделий

Подводя итог вышесказанному, ABS-пластик — доступный и потому популярный материал для FDM-принтеров со своими плюсами и минусами. Из него получаются прочные и долговечные элементы, которые не деформируются со временем и хорошо выдерживают негативные воздействия окружающей среды, начиная от влажности и заканчивая механическими ударами.

Добиться максимального качества готовых изделий можно, если подобрать оптимальные параметры печати и правильно выполнить их постобработку.

Источник