ABS基本资料

ABS基本資料：英文全名：Acrylonitrile Butadiene Styrene Copolymer中文名稱：丙烯晴、丁二烯、苯乙烯三種單體的聚合物結 構： 顏 色：淡黃色 特性：1.不透明，為非晶質性(amorphous)塑膠。2.耐衝擊性佳、抗拉強度佳、剛性高。3.成型性佳、耐潛變、表面光澤佳。4.不耐長時間日光照射，其基本物性會下降。5.燃燒時會產生黑煙，具有惡臭味。   機械特性 密度：1.04 g/cm3拉伸強度：380Kg/cm2抗裂伸長率：20%硬度：119(Rockwell R)吸水率：0.3% 熱物性質 Vicat軟化溫度：104℃燃燒性 ：UL-94HB(1/16”) 成形加工性 黏度表現：黏度隨剪切速率增加而減少。 shear rate 溫度變化範圍 黏度變化情形(g/cm．sec) 5*10^1 190→230℃ 3.416*10^3→1.317*10^3 5*10^2 190→230℃ 6.549*10^2→3.198*10^2 5*10^3 190→230℃ 1.201*10^2→6.185*10^1       射出成型溫度：180~280℃ 射出成型壓力：700~1400Kg/cm2 成形收縮率：0.4%~0.9% 模具溫度：60~90℃ 用途說明 汽車零組件：儀表板、燈罩、檔風片、冷氣機外殼。 電腦零組件方面：電腦營幕外殼、鍵盤、磁碟機外殼。 電器用品方面：電視機外殼、收音機、吸風機、吸塵器。 日用品方面：錄影帶外殼、電話、玩具、電視遊樂器、果汁機、筆 桿、小飾品。 PC/ABS 合膠：筆記型電腦、印表機、手機外殼、CD-ROM。 ABS加工問題處理 短射 1.成形條件：提高射出壓力、提高射出速度、增力模具溫度、增加料管溫度。 2.模具方面：減少模穴數量、平衡流道和澆口尺寸、設置適當排氣孔。 收縮/尺寸不良 1.成型條件：降低模具溫度、加長冷卻時間、提高樹脂充填量。 2.模具方面：平衡流道和模穴設計、更改進澆口位置。 3.其他方法：成型後使用矯正冶具。 成型品破裂 1.成型條件：降低料管溫度、縮短樹脂停留料管時間(防止樹脂裂解)。 2.模具方面：增大料口尺寸、加大流道尺寸、內厚均一。 3.其他方法：減少回收料使用的比例、塑料確實烘乾。 ABS流變性質暨熱物性質 一、流變性質 黏度(viscosity)是一種流對流體所產生抵抗的指標。在牛頓黏度定律中，黏度的定義為: 對牛頓流體而言(例如:水)，黏度為一常數。然而，對高分子熔液來說，黏度卻隨其分子受到剪應變率的增加而減少，此種現象，稱為高分子的「剪稀薄特性(Shear Thinning)」。 為何高分子黏度會隨剪應變率的增加而減少？這是由於高分子在不受外力的作用下，分子鏈以隨機(random)方式纏在一起，此時高分子對流動的抵抗較大，同時高分子也會呈現較大的黏度。但隨著剪應變率逐漸增大，高分子鏈間排列趨於整齊，使原來纏在一起高分子漸漸的呈現較規則的排列方向，其對流動的抵抗降低，同時黏度也相對降低。 塑料成型時，皆是在加熱的環境下做測試，故了解塑料在加工時的黏度表現，是有其必要的，因為黏度越高，流動的阻力越大，流動也越困難。欲量測黏度，可選擇使用毛細管流變儀(CAPILLARY VISCOMETER)、旋轉型流變儀(ROTATIONAL VISCOMETER)來進行量測，量測範圍參照圖(二)。 圖(一) 剪切黏度對剪切率作圖 圖(一)，為毛細管流變儀所量測剪切黏度對剪切率作圖。由曲線觀察可知黏度(Y軸，viscosity)隨著剪切率(X軸，shear rate)增加而變小；同時也可看出黏度也隨著溫度的增加(230℃→190℃)而下降。 圖(二)不同的流變儀黏度量測範圍 二、熱物性質 塑料的熱物性質可區分為: 1.容積性質(Volumetric properties):比容(Specific volume)、密度(Density)及PVT關係 2.熱卡性質(Calorimetric properties):比熱(Specific heat)、熱傳導係數(Thermal conductivity)、熔化熱                 　(Heat offusion)、結晶熱(Heat of crystallization) 3.轉移溫度(Transition temperature):玻璃轉移溫度(Glass transition temperature)、熔點(melting point) 當聚合物在玻璃轉移溫度(Tg)時，會由較高溫時所呈現的橡膠態，轉至低溫呈現出似玻璃既硬又易脆的性質。結晶性(Crystalline)聚合物，由於具備晶格結構，即其高分子鏈排列有固定樣式(結晶過程中高分子鏈排入結晶格子中)，在發生相變化時，必須突破結構的能量障壁，才能使晶格結構崩潰，因此結晶性塑料具有明顯的相轉移溫度及潛熱值。一般來說，官能基小、結構簡單的分子，較易形成結晶性聚合物。而實際上沒有完全結晶的聚合物存在，微觀上必有分子排列不均的非結晶區域，所以玻璃轉移點是聚合物在使用上相當重要的一個指標，事實上聚合物會呈現塑膠態或橡膠態全視Tg與當時使用時的溫度而定。 Tuse > Tg →橡膠態 如：室溫(25℃) > 橡膠(Tg=-67℃)∴輪胎在常溫下呈現彈性。 Tuse < Tg →玻璃態 如：室溫(25℃) < 聚笨乙烯(Tg=105℃)∴原子筆外殼呈現剛性。 可使用熱差掃描熱卡計(Differential Scanning Calorimeter，DSC)來測試聚合物的熱性質。其基本原理為樣品與參考物維持相同的溫度及升溫速率，由於樣本和參考物所吸收的能量會有差異，所以當感熱器感應到有溫度差時，加熱器會對較冷者加熱到二者溫度相等，此時儀器會記錄補償樣品吸熱或放熱反應所損失或增加之熱量(即樣品產生吸熱反應時，加熱器提供熱量於樣品；樣品產生放熱反應時，加熱器提供熱量於參考物，使二者的溫度差為零)，並於DSC的圖形上表達出來，再藉由熱力學的推導應用來聚合物的Tg、Tm、Cp(Heat Capacity，熱容量，將單位塑料溫度提高一度所須的熱量)、熔化熱(Heat of Fusion，單位塑料由固態熔化至液態所需的熱量)、結晶熱(Heat of Crystallization，結晶性塑料在結晶過程中所釋放的熱量)等相關的熱物性質。 圖(三)比熱對溫度作圖  圖(三)，為DSC所量測再經由方程式運算所得比熱對溫度的作圖。由於高分子的結晶度越高，曲線下所包含的面積會越大，但圖上曲線並沒有比較明顯的吸熱峰，如此可看出ABS本身為一種非晶質(amorphous)塑膠，故由曲線觀察此塑料之熔點(Tm)並不明顯。 比容與密度互為倒數關係，塑料的比容會隨著相的狀態、溫度、壓力而有所不同。圖(四)，依自由體積理論來看，塑料在低溫時，分子鏈彼此聚集較為緊密，其自由體積(Vfree)較小，即比容較小；塑料在高溫時，提供分子鏈足夠的能量活動，其自由體積(Vfree)較大，即比容較大。溫度高低不同，影響比容的差異，會使塑料在成型後產生收縮。 圖(四)低溫及高溫時自由體積示意圖 由於結晶性塑料，分子鏈排列較為緻密整齊，在低溫時鏈節只有在平衡位置上有小範圍的振動，必須溫度上升提供足夠的能量破壞結晶排列，才會有移動、轉動、滑動的現象產生。尤其在玻璃轉移點以上時，分子運動更加自由，比容會明顯上升，可在比容對溫度的作圖上(固定壓力值)看見明顯的轉折點。相對於非晶質(amorphous)塑料則不會有如此明顯的轉折。 圖(五)比容對溫度作圖　 圖(五)，為PVT-100(壓力-體積-溫度量測儀)所量測比容對溫度作圖，由曲線觀察在90~130℃附近，有明顯的轉折的現象，並且隨著壓力的增加(0Mpa→120MPa)，比容也會降低。   ABS基本規格性質 性質 SPS PBT PET PA66 PPS 物理性質 比重(g/cm3) 吸水率(%) 成形收縮率(%) 1.040.30.4 1.040.30.4 1.030.30.4 1.210.30.4 1.050.30.4 機械性質 抗拉強度(MPa)抗裂伸長率(%)衝擊強度(KJ/m2)Rockwell硬度(M scale) 3802016119 3802012118 3302024105 2902015102 3203021105 熱物性質 熱變形溫度0.45Mpa(℃)燃燒性1/16” 8994HB 8594HB 8594HB 77V-0 8194HB 電氣性質 抗電弧性0.062”(arcs)電弧產生速率(in/min) 150 2000.4 2000 104.2 101.7               (本表節錄自參考文獻11) 表(一) ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene Copolymer，丙烯晴、丁二烯、苯乙烯三種單體的聚合物)可由三種單體間的不同比例而調配所需應用的性質，並且依其聚合時的製造方式也會影響其性質上的差異。因此當調配、製造的方式有所改變時即會影響其性質上的變化，所以ABS塑膠本身化學、物理性會有相當廣泛的範圍，而非一定值。表(一)，為市面上已商品化產品的基本特性，針對不同的需求而有不同類型的開發，可做為一種使用上的參考，但並非所有的ABS皆相同，端看其調配、製造的方式。 性質 ABS ABS+PC ABS+PVC 物理性質 比重(g/cm3) 吸水率(%) 成形收縮率(%) 1.04 0.3 0.4 1.12 --- 0.6-0.8 --- --- --- 機械性質 抗拉強度(kg/cm2) 抗裂伸長率(%) 衝擊強度(kg-cm/cm) Rockwell硬度(R scale) 380 20 16 119 550 30 80 111 --- --- 20~40 --- 熱物性質 熱變形溫度18.56kg/cm2(℃) 燃燒性1/16” 89 94HB 98 --- 78~83 94V-0 電氣性質 抗電弧性0.062”(arcs) 電弧產生速率(in/min) 15 0 --- --- --- ---           (本表節錄自參考文獻11、12、13) 表(二) ABS本身具有良好的耐衝擊性、成型性、電鍍性，現行發展上常和其他種類的塑料混摻使用，增加不同產品的功能及用途。如在耐熱性及耐衝擊性的改良上，常與PC作混摻來改良，由於PC具有高耐熱性及高衝擊性，但流動性不佳的缺點，藉由和ABS的混摻可提高其流動性，參考表(二)可看出，ABS與PC混摻後，機械性質方面改善許多，抗拉強度、衝擊強度皆有顯著上升；而在耐燃性的改良上，可與PVC混摻，PVC價格上較為低廉，但若摻入過量的PVC相對會使加工上的安定性降低，故實際應用上會同時加入耐燃劑與PVC作混摻來提高ABS的耐燃性，同樣參考表(二)可看出，ABS與PVC混摻後，其耐燃性由94HB提升至94V-0等級。有關ABS與其他種類塑料混摻使用的應用例子尚有許多，讀者可自行參考後頁所列之參考文獻。 ABS可由三種單體比例調配不同的性質，又可適度的依需求來和他種樹脂作混摻，而且塑料價格上也較廉價，其本身所具有物性均衡，故在許多方面的用途上都相當值得考慮使用此一塑料來生產多樣化的製品，目前工業界使用也已相當普遍，如何提高性能增加其附加價值是值得努力的方向。     參考文獻 1.伊保內賢 著，洪榮哲 譯，”實用塑膠學”，全華科技，1993。 2.吳俊煌 著，”塑膠射出成形模具設計”，復文書局，1995。 3.張榮語 編，”射出成型模具設計-模具設計”，高立圖書公司，1995。 4.李育德、顏文義、莊祖煌 編著，”聚合物物性”，高立圖書公司，1988。 5.劉士榮，”塑膠資訊-塑膠流變特性與應用”，財團法人塑膠工業技術發展中心，1998。 6.羅學文，”科儀新知-細管流變計”，行政院國家科學委員會精密儀器發展中心，1985。 7.”Moldex專業塑膠模流分析軟體-技術手冊II”，科盛科技股份有限公司，1996。 8.陳崇憲，”DSC原理與聚合物上應用”，1995。 9.賴耿陽，”塑膠大全”，台灣復文興業股份有限公司，1993。 10.J.A.BRYDSON 著、范啓明 譯，”塑膠材料”，大中國圖書公司 印行、國立編譯館 主譯，1989。 11.”ABS/SAN樹脂規格性質表”，台達化學工業股份有限公司。 12.”ABS+PC樹脂規格性質表”，邦泰複合材料股份有限公司。 13.吳富祥，”ABS樹脂系混摻物”，高分子工業。 14.吳富祥，”ABS系塑膠的耐候性改良”，高分子工業。