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아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS)의 기원
일반적으로 ABS로 알려진 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌은 다양한 산업 및 상업 부문에서 사용되는 공중합체이자 핵심 구성 요소입니다.
ABS는 폴리부타디엔이 있는 상태에서 스티렌과 아크릴로니트릴이 중합되는 그라프트 중합을 통해 대규모로 생산됩니다.
이 과정을 통해 삼원 중합체 ABS가 형성됩니다.
또는 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체(SAN)를 폴리부타디엔과 기계적으로 혼합하여 ABS를 생산할 수도 있으며, 이를 ABS 혼합 폴리머라고 합니다.
예를 들어 투명 ABS는 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)를 첨가하여 생산됩니다.
서유럽에서 생산되는 ABS의 약 50%는 자동차 및 전기 산업에서 소비되는데, 이는 ABS가 금속 및 폴리머 코팅에 적합하기 때문입니다. 폴리머 장난감, 자동차 부품, 가전제품 등 다양한 용도로 사용되고 있습니다.
이 열가소성 플라스틱은 높은 내충격성, 인성, 내열성 등의 필수 특성을 정의하는 적당한 결정성으로 놀라운 다용도성을 보여줍니다.
ABS의 이 독특한 구성 덕분에 견고함에서 어느 정도의 유연성을 갖출 수 있습니다.
PROPERTIES | ABS | POLYSTYRENE (PS) | POLYETHYLENE (PE) |
|---|---|---|---|
| Impact strength | High | Low | Low |
| Heat resistance | Good | Bad | Bad |
| Chemical resistance | Moderate | Bad | Good |
| Surface hardness | High | Low | Low |
ABS는 다른 폴리머에 비해 몇 가지 장점이 있습니다. 폴리스티렌 및 폴리에틸렌에 비해 내충격성이 뛰어나 장기적인 내구성이 요구되는 분야에 적합합니다.
또한 ABS는 내열성이 뛰어나 다양한 엔지니어링 애플리케이션에 유용한 특성입니다. 또한 폴리스티렌 및 폴리에틸렌에 비해 ABS는 표면 경도가 높아 긁힘 방지 및 전반적인 내구성이 향상됩니다.
ABS의 결정성
ABS는 비정질 구조와 결정질 구조가 균형 있게 혼합되어 있어 질서정연하면서도 유연한 분자 배열이 특징입니다.
결정성 결정성 는 물질의 분자가 질서정연하고 규칙적인 구조로 배열된 정도를 나타냅니다. 순수한 폴리머의 경우 이러한 순서가 매우 뚜렷하여 결정성이 높은 경우가 많습니다.
반면, ABS는 중간 정도의 결정성을 나타내므로 강도, 인성 및 치수 안정성을 모두 갖출 수 있습니다.
이 중간 수준의 결정성은 주로 공중합체 내의 다양한 모노머의 상호 작용에 기인하며, 각 모노머는 전체 블렌드에 서로 다른 특성을 기여합니다.
A 시차 주사 열량계(DSC) 는 제어된 온도 변화 동안 재료가 흡수하거나 방출하는 열 에너지를 추적하여 ABS와 같은 재료의 결정성을 정밀하게 분석할 수 있습니다. 이 방법을 사용하면 다음과 같은 특징적인 전이 지점을 식별할 수 있습니다. 용융 온도 및 연화점과 같은 특성 전이점을 식별하고 재료 내 상 전이 탐색을 지원합니다.
강도부터 시작하겠습니다: ABS는 인상적인 인장 강도와 충격 강도를 가지고 있습니다.
즉, 아이들이 떨어뜨리거나 밟거나 다양한 방식으로 기계적인 스트레스를 가해도 조립 블록이 쉽게 부서지거나 쪼개지지 않아요.
이러한 기계적 응력에 대한 내성 덕분에 레고 브릭은 사용하기에 안전할 뿐만 아니라 내구성도 뛰어납니다.
레고 브릭과 같은 ABS 부품의 색상이 오래 지속되는 것은 결정 영역에서 폴리머 사슬의 안정성 때문일 수 있습니다.
이 구조는 색소를 변색시킬 수 있는 산소와 자외선의 확산을 방해합니다.
ABS의 분자 구성은 광산화 과정을 상쇄하여 브릭이 오랜 시간 동안 생생한 색상을 유지할 수 있도록 합니다.
이 특성은 색 견뢰도가 시각적 인식과 매력에 중요한 역할을 하는 장난감에 매우 중요합니다.
과학적 연구에 따르면 항산화제와 자외선 안정제를 폴리머 매트릭스에 통합하여 노화 과정을 늦춤으로써 폴리머의 색상 안정성을 더욱 향상시킬 수 있습니다.
또한 레고 브릭에서 ABS의 치수 안정성은 매우 중요한 역할을 합니다.
정확한 치수와 핏은 브릭을 조립하고 분해하는 데 필수적입니다.
ABS는 수없이 조립과 분해를 반복해도 브릭의 모양이 유지되고 일관되게 정확하게 결합되도록 보장합니다.
레고 브릭은 아이들이 조립한 창작물이 안정적이고 온전하게 유지되도록 일관된 클러치력을 제공해야 합니다.
아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌의 녹는점
ABS의 녹는점은 일반적으로 190°C에서 220°C 사이로, 자동차 산업에서 유리한 내열성, 복잡한 구조로 성형할 수 있습니다. 녹는 온도는 일반적으로 동적 차동 열량계를 사용하여 측정합니다.
ABS의 열가소성 특성 덕분에 사출 성형 공정을 통해 정밀한 형상을 구현할 수 있어 정밀도와 디테일이 뛰어난 부품을 제작할 수 있습니다. ABS의 분자 구조는 반복적인 가열과 냉각 후에도 기계적 특성을 유지하도록 지원하며, 이는 자동차 제조의 생산 주기에 필수적인 요소입니다.
또한 자외선 안정제 및 충격 개질제와 같은 첨가제를 통합하면 특정 요구 사항에 따라 ABS의 재료 성능을 선택적으로 수정할 수 있습니다. 이를 통해 대시보드 및 범퍼와 같은 ABS 부품이 다양한 날씨와 운행 조건에 장기간 노출되어도 기능성과 미적 품질을 유지할 수 있습니다.
ABS의 열 안정성
ABS의 다용도성과 열 안정성은 강도, 인성 및 내열성 간의 효과적인 균형을 제공하는 분자 구성에 기인합니다.
ABS의 열 안정성 측정은 다음과 같은 장치를 사용하여 효율적으로 수행할 수 있습니다. STA PT 1000 또는 Chip-DSC(DSC). 이러한 장치를 사용하면 열 분해 시 거동을 평가하는 등 재료의 열적 특성을 자세히 분석할 수 있습니다.
적응성이 뛰어나 단단한 구조부터 약간 탄성이 있는 구조까지 다양한 모양을 제작할 수 있습니다.
이러한 특성 덕분에 물리적 충격과 고온에 견딜 수 있어야 하는 전기 제품의 인클로저에 이상적입니다.
특정 첨가제로 보완된 ABS의 열 안정성은 장시간 작동 및 다양한 환경 조건에서도 구조적 무결성과 기능을 유지하도록 보장합니다.
아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌의 유리 전이 온도
The 유리 전이 온도(Tg) 는 약 105°C이며 열 응력 하에서의 거동을 결정하는 중요한 파라미터입니다.
Tg는 다음과 같은 여러 가지 방법을 사용하여 측정할 수 있습니다. 열역학적 분석(TMA) 및 동적 미분 열량 측정(DSC). 다음과 같은 기기는 DIL L75 또는 TMA와 같은 기기는 강도 및 변형성을 포함한 재료의 기계적 특성을 평가하고 측정할 수 있습니다.
Tg 이하에서는 ABS가 단단한 유리와 같은 구조를 유지하지만, 이 온도 이상에서는 고무처럼 유연한 상태로 전환됩니다.
이 특성은 특히 재료가 심각한 변형이나 강도 손실 없이 열 변동을 견뎌야 하는 전기 인클로저의 응용 분야와 관련이 있습니다.
많은 응용 분야에서 작동 온도에 대한 Tg의 근접성은 ABS가 정상적인 작동 조건에서 기계적 특성을 유지하므로 기계적 안정성과 내열성이 함께 요구되는 전자 부품에 최적의 소재가 된다는 것을 의미합니다.
다양한 유형의 ABS
다양한 유형의 ABS와 관련하여 결정도와 첨가되는 첨가제의 차이로 인해 다양한 물리적 특성을 가진 범위가 보장됩니다.
예를 들어
- 장난감:
견뢰도와 기계적 강도로 잘 알려진 ABS의 일종으로 제작되는 경우가 많습니다.
- 파이프 및 피팅:
- 내화학성과 내구성으로 잘 알려진 ABS가 자주 사용됩니다.
- 컴퓨터 액세서리:
내구성과 치수 안정성을 위해 더 유연한 ABS를 사용하는 경우가 많습니다.
응용 분야: 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 샘플을 사용한 폴리머 특성 분석
열 분석에서는 보통 ~100°C에서 유리 전이가 일어나는 것이 특징입니다. 유리 전이 온도는 사용된 모노머의 양에 영향을 받습니다. 따라서 Tg를 감지하는 것은 원료의 품질을 평가하는 좋은 방법입니다.
이 예에서는 두 개의 서로 다른 ABS 샘플을 25K/min의 가열 속도로 Chip-DSC 1을 사용하여 측정했습니다. 두 곡선 모두 첫 번째 가열 주기를 보여주며, 두 경우 모두 약 100°C에서 ABS의 일반적인 유리 전이가 분명하게 나타납니다.
