La raó fonamental per la qual la làmina ABS (acrilonitril butadiè estirè) és molt més resistent que la làmina PS (poliestirè) rau en les seves diferents estructures moleculars i mecanismes d'enduriment.
Estructura molecular: la diferència essencial entre la rigidesa i la duresa
El -poliestirè d'ús general (GPPS) és un homopolímer format per la polimerització de monòmers d'estirè. Les seves cadenes moleculars porten grups laterals d'anells de benzè voluminosos, que donen al PS una gran rigidesa i transparència, però també aporten un defecte fonamental: les cadenes moleculars es mouen amb dificultat, donant lloc a una característica dura i trencadissa, la qual cosa la fa propensa a l'esquerdament per tensió a l'impacte.
En canvi, l'ABS és un terpolímer copolimeritzat a partir de tres monòmers: acrilonitril (A), butadiè (B) i estirè (S). Aquesta combinació única aconsegueix propietats complementàries: l'acrilonitril proporciona estabilitat química, rigidesa i resistència a la calor; el butadiè introdueix tenacitat i resistència a l'impacte-com el cautxú; i l'estirè garanteixen una bona processabilitat i brillantor superficial. L'ABS integra diverses propietats de PS, SAN i PB, aconseguint un excel·lent equilibri de duresa, duresa i rigidesa.
Enduriment del cautxú: el mecanisme bàsic darrere de l'alta resistència i tenacitat de l'ABS
La clau de la força excepcional de l'ABS rau en la seva estructura especial "-illa de mar". A l'ABS, el butadiè existeix com a partícules de cautxú de polibutadiè (PB) disperses uniformement en una matriu contínua rígida composta per copolímer d'estirè-acrilonitril (SAN).
Quan una làmina ABS està sotmesa a un impacte extern, es produeixen els processos següents internament:
Dissipació de l'estrès: les partícules de goma disperses absorbeixen i dissipen eficaçment l'energia d'impacte. Quan s'aplica una tensió de tracció al material, es produeixen dos tipus de deformació simultàniament al voltant de les partícules de cautxú: un inicia una deformació de micro-buits (mania) i l'altre indueix una deformació per cisalla. Aquests dos mecanismes treballen conjuntament per millorar molt la tenacitat del material.
Absorció d'energia: les dades mostren que afegir només un 5%-20% de fase de cautxú a una resina trencadissa pot augmentar la resistència a l'impacte diverses vegades o fins i tot dotzenes de vegades. Concretament, la resistència a l'impacte de PS només és de 13,1-21,0 J/m, mentre que la de l'ABS pot arribar als 180-419 J/m.
Mecanisme d'enfortiment: els grups nitril de l'ABS (derivats de l'acrilonitril) el fan més fort que el poliestirè pur, alhora que contribueixen a la resistència química, la resistència a la fatiga, la duresa i la rigidesa, a més d'augmentar la temperatura de desviació de la calor.
Conclusió
L'ABS és més fort que el PS fonamentalment per la seva estructura de terpolímer única i el seu mecanisme d'enduriment del cautxú. El PS, limitat per les seves cadenes moleculars d'anell de benzè rígid, només pot proporcionar duresa i resistència bàsiques, però no té la capacitat d'absorbir l'energia d'impacte. En canvi, l'ABS aconsegueix una combinació perfecta de rigidesa i tenacitat dispersant uniformement la fase de cautxú de butadiè en una matriu rígida, donant-li una resistència a l'impacte i un allargament a la ruptura molt superior al PS mantenint una rigidesa suficient.
Aquesta és la raó fonamental per la qual les làmines ABS s'utilitzen àmpliament en camps amb requisits d'alta resistència, com ara peces d'automòbils, equipatges i revestiments de neveres.
