đề tài tìm hiểu về cấu tạo công nghệ sản xuất tính chất các phương pháp gia công và ứng dụng của acrylonitrile butadiel styrene

Nhờ khả năng chống mài mòn và chống chịu tác dụng lực tốt nên chúng được dùng làm vật liệu để sản xuất nhiều loại hàng hóa, đồ dùng từ gia dụng cho đến các chi tiết, bộ phận máy móc, sản

BÀI TẬP LỚN MÔN CÔNG NGHỆ CHẤT DẺO

Đề tài : Tìm hiểu về cấu tạo, công nghệ sản xuất; tính chất, các phương pháp gia công và ứng dụng của Acrylonitrile – Butadiel – Styrene

Hà Nội, 1/2023

NHỰA ABS

1 KHÁI QUÁT VỀ NHỰA ABS

Nhựa ABS là gì ?

 Nhựa ABS là nhựa nhiệt dẻo, có tên khoa học là Acrylonitrile Butadiel Styrene Nhờ khả năng chống mài mòn và chống chịu tác dụng lực tốt nên chúng được dùng làm vật liệu để sản xuất nhiều loại hàng hóa, đồ dùng từ gia dụng cho đến các chi tiết, bộ phận máy móc, sản xuất

 Polyme nhiệt dẻo này khi được đốt nóng sẽ trở nên mềm và chảy ra, khi đóng rắn thì

cứng nhưng không giòn và có độ bền cao Chúng cũng có tính linh hoạt trong gia công và tạo hình nên được nhiều nhà sản xuất lựa chọn

Nguồn gốc của vật liệu nhựa ABS

 Nhựa ABS xuất hiện lần đầu tiên vào năm 1948 và dần trở nên phát triển hơn vào năm 1954.

 Ban đầu, ABS polymer không có độ tinh khiết cao như mong đợi và cũng còn tồn tại một số hạn chế nhất định như không dẻo dai nhưng sau thời gian được nghiên cứu, các nhà sản xuất

đã tạo ra loại nhựa ABS với chất lượng được cải thiện rất nhiều.

 Năm 1980, một phương pháp mới giúp cải tiến quy trình sản xuất và chất lượng vật liệu bằng cách bổ sung thêm một số thành phần vào vật liệu để gia tăng tính dẻo dai cho ABS.

 Cho đến nay, nhựa ABS là một trong những chất liệu nhựa phổ biến nhất được sử dụng để sản xuất đồ dùng gia dụng và các sản phẩm cho ngành công nghiệp Ứng dụng của ABS đa dạng ở nhiều lĩnh vực, sản phẩm từ nhựa ABS phong phú nhiều kích cỡ, hình dạng

Cấu tạo của nhựa ABS

 Nhựa ABS có cấu trúc khá chắc chắn, mang những đặc điểm về độ bền, tính cứng, không giòn và khả năng chịu tác động lực từ bên ngoài.

 ABS công thức hóa học là (C8H8 – C4H6 – C3H3N)n Cấu tạo vật liệu gồm Acrylonitrile, Butadiene và Styrene Trong đó, mỗi thành phần có tỉ lệ nhất định, đóng vai trò quan trọng trong vật liệu.

 Acrylonitrile: chiếm tỉ lệ từ 15% – 35%, đóng vai trò quan trọng trong việc kết nối các phân tử để tạo thành chuỗi polymer nhiệt.

 Butadiene: Chiếm từ 5% – 39% giúp tăng độ cứng cho vật liệu, giúp nhựa bền hơn, đồng thời vẫn giữ cho vật liệu tính dẻo dai nhất định.

 Styren: Chiếm từ 40% – 60% có vai trò cân bằng, ổn định vật liệu, chống thấm.

 Nhựa ABS bền với hóa chất và cùng với quy trình sản xuất bằng phương pháp ép phun, vật liệu có tính chống co rút nên độ bền và tính ổn định về kích thước cao so với các loại nhựa khác Bề mặt có

độ bóng, khả năng chống mài mòn và chống thấm nước tốt, ít bị trầy xước bề mặt.

 Nhựa ABS có tính cách điện tốt, bền màu và linh hoạt trong gia công.

Cấu tạo nhựa ABS

Hình 1: Cấu trúc của nhựa ABS Hình 2: Một số đặc tính của nhựa ABS

Tính chất của nhựa ABS

Độ ổn định kích thước cao (Mạnh mẽ về mặt cơ học và ổn định theo thời gian)

Độ sáng bề mặt cao và khía cạnh bề mặt tuyệt vời

• Tính chất hóa học của ABS

Khả năng chống axit và kiềm rất tốt

Khả năng chống chịu vừa phải với các hydrocacbon béo.

Khả năng chống chịu kém với hydrocacbon thơm, hydrocacbon halogen hóa và rượu.

2 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT VÀ PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG

Công nghệ sản xuất

ABS được sản xuất bằng kỹ thuật nhũ tương hoặc khối lượng liên tục Công thức hóa học của Acrylonitrile Butadien Styren là (C8H8 · C4H6 · C3H3N)n Nhựa ABS nguyên sinh sau khi được tổng hợp sẽ có màu ngà đục và dễ dàng tạo màu bằng bột màu hoặc thuốc nhuộm

ABS là một loại nhựa bền và bền với hóa chất nhưng dễ bị tấn công bởi các dung môi phân cực Nó có độ bền tốt hơn, nhiệt độ biến dạng nhiệt cao hơn một chút so với nhựa HIPS

Nhựa ABS có thể được gia công bằng cách đúc phun, đúc thổi hoặc ép đùn Nó có nhiệt độ nóng chảy thấp nên đặc biệt thích hợp để xử lý bằng cách in 3D trên máy FDM

ABS nằm giữa các loại nhựa tiêu chuẩn (PVC, polyethylene, polystyrene, v.v.) và nhựa kỹ thuật (acrylic, nylon acetal…) và thường đáp ứng các yêu cầu về độ bền, độ dai, giá cả hợp lý

Phương pháp gia công

Có 3 phương pháp gia công nhựa ABS

 Phương pháp ép phun

 Phương pháp ép đúc

 Phương pháp ép đùn

Phương pháp ép phun

Phương pháp ép phun đã có từ rất lâu, được sử dụng để gia công cho cả nhựa nhiệt dẻo và nhựa nhiệt rắn

 Ưu điểm:

 Sản phẩm được tạo hình 3 chiều trong khuôn nên việc tạo hình sản phẩm rất dễ dàng

 Năng suất sản phẩm cao, hoạt động tự động hay bán tự động

 Ít tốn công hoàn tất

Nhược điểm:

Quá trình ép phun đòi hỏi chính xác về kích thước khuôn mẫu cũng như dòng nhựa chảy trong khuôn, nếu không đáp ứng đủ yêu cầu sản phẩm sẽ bị khuyết tật dẫn đến lượng phế phẩm tăng

Phương pháp ép đúc

Ép đúc là phương pháp gia công tương tự như đúc dưới áp suất, phương pháp này chủ yếu gia công nhựa nhiệt rắn Đối với nhựa nhiệt dẻo phương pháp này chỉ thích hợp với các trường hợp năng suất nhỏ và các loại nhựa dễ bị phân hủy khi gia công như PVC

Ưu điểm:

 Khuôn đóng kín nên tránh được bavia

 Khuôn ít bị ăn mòn

 Tính chất sản phẩm đồng nhất, kích thước chính xác

Phương pháp ép đùn

 Đùn là phương pháp được sử dụng chủ yếu dùng để gia công nhựa nhiệt dẻo và vật liệu đàn hồi Trong phương pháp này, vật liệu ở trạng thái chảy nhớt được đẩy tới liên tục qua một khe

hở có tiết diện nhất định mà người ta còn gọi là đầu định hình

Ưu điểm của phương pháp:

 Sản phẩm định hình theo 2 chiều

 Độ chính xác phụ thuộc hoàn toàn vào chế độ gia công ( nhiệt độ, áp suất) và khâu xử

lý sản phẩm sau khi ra khỏi đầu định hình

 Năng suất cao, hoạt động liên tục

Khi thay đổi đầu định hình và thông số xử lý nguyên liệu thì máy đùn có thể cho ra nhiều loại sản phẩm như: màng , tấm phẳng ,ống, sợi , vỏ dây điện…

Máy đùn trục vít có thể nhựa hóa, trộn, tạo hạt

3 ƯU NHƯỢC ĐIỂM VÀ ỨNG DỤNG CỦA NHỰA ABS

Ưu điểm và nhược điểm

Ưu điểm

 Chịu tác động lực: So với nhiều loại nhựa khác như nhựa Polypropylene hay nhựa

Polyethylene thì nhựa ABS chịu được tốt từ tác động lực bên ngoài, những va đập hơn… nên được ứng dụng nhiều trong các sản phẩm thường xuyên bị tác động lực như vali, đồ gia dụng, các loại thùng, tủ chứa…

 Tính ổn định kích thước cao: Vật liệu bền với nhiệt và một số thành phần hóa học nên tính ổn

định về kích thước cao, chúng rất ít bị biến dạng

 Độ bền: Nhựa ABS có độ bền cơ học và độ cứng cao Kết hợp với tính ổn định kích thước,

chúng trở thành vật liệu được ưa chuộng trong nhiều sản phẩm

 Khả năng chống mài mòn: Đặc trưng này bao gồm khả năng chống mài mòn bề mặt và khả

năng chống thấm nước tốt Do đó, chúng càng làm tăng thêm ưu điểm về độ bền khi sử dụng vật liệu ABS cho các sản phẩm cần ưu tiên khía cạnh này

Ưu điểm

 Không mùi: “Vật liệu không có mùi nhựa” là một

trong những tiêu chí góp phần giúp ABS được lựa

chọn nhiều hơn so với các loại nhựa có mùi khác

 Khả năng chịu nhiệt – cách điện: Nhựa ABS có khả

năng chịu được nhiệt ở mức nhất định Tính chịu nhiệt của ABS được đánh giá tốt hơn một số nhựa khác (như Acetol) khi ở nhiệt độ phòng ABS có tính cách điện nên được ứng dụng nhiều trong ngành điện

 Có thể nhuộm và độ bền màu cao: Nhựa ABS cho

phép nhuộm những màu sắc khác nhau giúp cho ứng dụng của chúng càng trở nên phong phú, đặc biệt là trong lĩnh vực đồ gia dụng và trang trí Vật liệu cũng

có khả năng giữ màu tốt trong thời gian sử dụng khá dài

Nhược điểm

 Có giới hạn trong chịu nhiệt: Mặc dù có tính chịu nhiệt, nhưng khả năng này vẫn nằm

trong một giới hạn nhất định Khi đốt chúng bằng lửa, vẫn có hiện tượng vật liệu bị mềm chảy ra và có mùi khét

 Giá thành cao: Nhựa ABS có nhiều ưu điểm nổi bật và tính ứng dụng khá linh hoạt so với

những hạn chế của nhiều nhựa khác nên giá thành của ABS tương đối cao Các sản phẩm từ ABS cũng có giá cao hơn

 Dễ bị trầy xước

 Khả năng kháng dung môi kém, đặc biệt thơm, xeton và este

 Có thể bị nứt khi có một số loại mỡ bôi trơn

 Độ bền điện môi thấp

Cách nhận biết nhựa ABS

Nhận biết bằng cảm quan

• Hạt nhựa ABS hay nhựa ABS thành phẩm có độ bóng cao, dai, khi bẻ hoặc uốn sẽ khó gãy Tại vị trí bẻ gập sẽ nổi lên các gân trắng Tuy nhiên cách nhận biết này không phân biệt được quá rõ ràng giữa các loại nhựa nên

thông thường, người ta sẽ nhận biết nhựa ABS bằng cách đốt và ngửi.

Đốt và ngửi

• Khi đốt, nhựa ABS cháy khá chậm, khó bắt lửa hơn các loại nhựa khác,

nhưng duy trì ngọn lửa tốt, khi rời ngọn lửa vẫn tiếp tục cháy.

• Ngọn lửa sinh ra khi đốt nhựa ABS có màu vàng kim, có cột khói đen, khi ngửi có mùi rất khét đặc trưng của nhựa ABS

Ứng dụng của nhựa ABS

- Trong ngành điện tử: ABS được dùng làm vỏ các thiết bị, làm một số phụ kiện, làm thiết bị cách điện

như vỏ ổ điện, bảng điện,

…

- Trong ngành điện tử: ABS được dùng làm vỏ các thiết bị, làm một số phụ kiện, làm thiết bị cách điện

như vỏ ổ điện, bảng điện,

máy

- Trong công nghiệp ô tô,

xe máy: làm một số chi tiết máy của xe hơi, xe

máy

- Trong công nghiệp bao bì: làm thùng chứa, bao bì đặc biệt, mũ bảo hiểm

- Trong công nghiệp bao bì: làm thùng chứa, bao bì đặc biệt, mũ bảo hiểm

- Trong vật liệu xây dựng:

Ứng dụng của nhựa ABS

Đồ chơi trẻ em.

Mũ bảo hiểm. ABS dạng tấm Cửa nhựa ABS