ทำไมแผ่น ABS ถึงแข็งแรงกว่าแผ่นโพลีสไตรีนมาก?

เหตุผลพื้นฐานว่าทำไมแผ่น ABS (อะคริโลไนไตรล์ บิวทาไดอีน สไตรีน) ถึงแข็งแกร่งกว่าแผ่น PS (โพลีสไตรีน) มากนั้นอยู่ที่โครงสร้างโมเลกุลที่แตกต่างกันและกลไกการแข็งตัว

โครงสร้างโมเลกุล: ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างความแข็งแกร่งและความเหนียว

โพลีสไตรีนสำหรับใช้งานทั่วไป- (GPPS) เป็นโฮโมโพลีเมอร์ที่เกิดขึ้นจากปฏิกิริยาโพลีเมอไรเซชันของสไตรีนโมโนเมอร์ โซ่โมเลกุลมีกลุ่มด้านข้างของวงแหวนเบนซีนขนาดใหญ่ ซึ่งทำให้ PS มีความแข็งแกร่งและความโปร่งใสสูง แต่ยังทำให้เกิดข้อบกพร่องพื้นฐานด้วย กล่าวคือ โซ่โมเลกุลเคลื่อนที่ได้ยาก ส่งผลให้มีลักษณะแข็งและเปราะ ทำให้มีแนวโน้มที่จะเกิดการแตกร้าวจากความเครียดเมื่อกระแทก

ในทางตรงกันข้าม ABS คือเทอร์โพลีเมอร์โคโพลีเมอร์ไรซ์จากโมโนเมอร์สามชนิด ได้แก่ อะคริโลไนไตรล์ (A) บิวทาไดอีน (B) และสไตรีน (S) การผสมผสานที่เป็นเอกลักษณ์นี้ทำให้ได้รับคุณสมบัติเสริม: อะคริโลไนไตรล์ให้ความเสถียรทางเคมี ความแข็งแกร่ง และทนความร้อน บิวทาไดอีนนำเสนอยาง-เช่น ความเหนียวและการต้านทานแรงกระแทก และสไตรีนช่วยให้มั่นใจในกระบวนการผลิตที่ดีและพื้นผิวมันเงา ABS ผสานรวมคุณสมบัติต่างๆ ของ PS, SAN และ PB เข้าด้วยกัน ทำให้เกิดความสมดุลที่ยอดเยี่ยมระหว่างความเหนียว ความแข็ง และความแข็งแกร่ง

การแข็งตัวของยาง: กลไกหลักเบื้องหลังความแข็งแกร่งและความเหนียวสูงของ ABS

กุญแจสำคัญสู่ความแข็งแกร่งอันเหนือชั้นของ ABS อยู่ที่โครงสร้างพิเศษ "เกาะทะเล-" ใน ABS บิวทาไดอีนมีอยู่ในรูปของอนุภาคยางโพลีบิวทาไดอีน (PB) ที่กระจายตัวสม่ำเสมอในเมทริกซ์ต่อเนื่องแข็งที่ประกอบด้วยสไตรีน-โคโพลีเมอร์อะคริโลไนไตรล์ (SAN)

เมื่อแผ่น ABS โดนกระแทกจากภายนอก กระบวนการต่อไปนี้จะเกิดขึ้นภายใน:

การกระจายความเครียด: อนุภาคยางที่กระจายตัวดูดซับและกระจายพลังงานกระแทกได้อย่างมีประสิทธิภาพ เมื่อความเค้นดึงถูกนำไปใช้กับวัสดุ การเสียรูปสองประเภทจะเกิดขึ้นพร้อมกันรอบๆ อนุภาคของยาง ประเภทหนึ่งทำให้เกิดการเปลี่ยนรูปเป็นโมฆะระดับ- (ความบ้าคลั่ง) และอีกประเภทหนึ่งทำให้เกิดการเสียรูปที่เกิดจากแรงเฉือน กลไกทั้งสองนี้ทำงานร่วมกันเพื่อปรับปรุงความเหนียวของวัสดุอย่างมาก

การดูดซับพลังงาน: ข้อมูลแสดงให้เห็นว่าการเพิ่มเฟสยางเพียง 5%-20% ลงในเรซินที่เปราะจะช่วยเพิ่มความทนทานต่อแรงกระแทกได้หลายครั้งหรือหลายสิบเท่า โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ความต้านทานแรงกระแทกของ PS อยู่ที่ 13.1-21.0 J/m เท่านั้น ในขณะที่ ABS สามารถเข้าถึง 180-419 J/m

กลไกการเสริมความแข็งแกร่ง: กลุ่มไนไตรล์ใน ABS (ได้มาจากอะคริโลไนไตรล์) ทำให้มีความแข็งแรงมากกว่าโพลีสไตรีนบริสุทธิ์ ในขณะเดียวกันก็มีส่วนในการทนทานต่อสารเคมี ต้านทานความเมื่อยล้า ความแข็ง และความแข็งแกร่ง รวมถึงเพิ่มอุณหภูมิการโก่งตัวของความร้อน

บทสรุป

โดยพื้นฐานแล้ว ABS มีความแข็งแกร่งกว่า PS เนื่องจากมีโครงสร้างเทอร์โพลีเมอร์ที่เป็นเอกลักษณ์และกลไกการแข็งตัวของยาง PS ซึ่งถูกจำกัดด้วยโซ่โมเลกุลของวงแหวนเบนซีนที่แข็ง สามารถให้ได้เพียงความแข็งและความแข็งแกร่งขั้นพื้นฐานเท่านั้น แต่ยังขาดความสามารถในการดูดซับพลังงานกระแทก ในทางตรงกันข้าม ABS บรรลุการผสมผสานที่ลงตัวระหว่างความแข็งแกร่งและความเหนียวโดยการกระจายเฟสของยางบิวทาไดอีนอย่างสม่ำเสมอในเมทริกซ์แข็ง ทำให้มีความต้านทานแรงกระแทกและการยืดตัวที่จุดขาดได้เหนือกว่า PS มาก ในขณะที่ยังคงความแข็งแกร่งไว้เพียงพอ

นี่คือเหตุผลพื้นฐานว่าทำไมแผ่น ABS จึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านที่มีความต้องการความแข็งแรงสูง เช่น ชิ้นส่วนยานยนต์ กระเป๋าเดินทาง และแผ่นบุในตู้เย็น