Galvenais iemesls, kāpēc ABS (akrilnitrila butadiēna stirola) loksne ir daudz stiprāka nekā PS (polistirola) loksne, ir to atšķirīgajās molekulārajās struktūrās un rūdīšanas mehānismos.
Molekulārā struktūra: būtiska atšķirība starp stingrību un stingrību
Ģenerāl-polistirols (GPPS) ir homopolimērs, kas veidojas, polimerizējot stirola monomērus. Tās molekulārajās ķēdēs ir apjomīgas benzola gredzena sānu grupas, kas nodrošina PS augstu stingrību un caurspīdīgumu, bet rada arī būtisku defektu – molekulārās ķēdes pārvietojas ar grūtībām, kā rezultātā rodas cietas un trauslas īpašības, kas padara to pakļautu sprieguma plaisāšanai trieciena laikā.
Turpretim ABS ir terpolimērs, kas kopolimerizēts no trim monomēriem: akrilnitrila (A), butadiēna (B) un stirola (S). Šī unikālā kombinācija nodrošina komplementāras īpašības: akrilnitrils nodrošina ķīmisko stabilitāti, stingrību un karstumizturību; butadiēns nodrošina gumiju, piemēram, stingrību un triecienizturību; un stirols nodrošina labu apstrādājamību un virsmas spīdumu. ABS apvieno dažādas PS, SAN un PB īpašības, panākot izcilu stingrības, cietības un stingrības līdzsvaru.
Gumijas rūdīšana: ABS augstās stiprības un stingrības galvenais mehānisms
ABS izcilā spēka atslēga slēpjas tās īpašajā "jūras-salas" struktūrā. ABS sastāvā butadiēns pastāv kā polibutadiēna (PB) gumijas daļiņas, kas vienmērīgi izkliedētas stingrā nepārtrauktā matricā, kas sastāv no stirola -akrilnitrila kopolimēra (SAN).
Kad ABS loksne tiek pakļauta ārējai ietekmei, iekšēji notiek šādi procesi:
Stresa izkliedēšana: Izkliedētās gumijas daļiņas efektīvi absorbē un izkliedē trieciena enerģiju. Ja materiālam tiek pielietots stiepes spriegums, ap gumijas daļiņām vienlaikus notiek divu veidu deformācijas – viena ierosina mikro-tukšuma (traku) deformāciju, bet otra izraisa bīdes deformāciju. Šie divi mehānismi darbojas kopā, lai ievērojami uzlabotu materiāla izturību.
Enerģijas absorbcija: dati liecina, ka tikai 5–20% gumijas fāzes pievienošana trausliem sveķiem var palielināt triecienizturību vairākas reizes vai pat desmitiem reižu. Konkrēti, PS triecienizturība ir tikai 13,1-21,0 J/m, savukārt ABS triecienizturība var sasniegt 180-419 J/m.
Stiprināšanas mehānisms: ABS (atvasināts no akrilnitrila) nitrila grupas padara to stiprāku par tīru polistirolu, vienlaikus veicinot ķīmisko izturību, noguruma izturību, cietību un stingrību, kā arī paaugstina siltuma novirzes temperatūru.
Secinājums
ABS ir spēcīgāks par PS būtībā, pateicoties tā unikālajai terpolimēra struktūrai un gumijas rūdīšanas mehānismam. PS, ko ierobežo tās stingrās benzola gredzena molekulārās ķēdes, var nodrošināt tikai pamata cietību un izturību, bet tai nav spējas absorbēt trieciena enerģiju. Turpretim ABS panāk perfektu stingrības un stingrības kombināciju, vienmērīgi izkliedējot butadiēna gumijas fāzi stingrā matricā, nodrošinot tai triecienizturību un pārrāvuma pagarinājumu, kas ir daudz labāks nekā PS, vienlaikus saglabājot pietiekamu stingrību.
Tas ir galvenais iemesls, kāpēc ABS loksnes tiek plaši izmantotas jomās ar augstām izturības prasībām, piemēram, automašīnu detaļās, bagāžā un ledusskapju starplikās.
