Osnovni razlog zašto je ABS (akrilonitril butadien stiren) ploča mnogo jača od PS (polistirenske) ploče leži u njihovoj različitoj molekularnoj strukturi i mehanizmima očvršćavanja.
Molekularna struktura: suštinska razlika između krutosti i žilavosti
Polistiren-opće namjene (GPPS) je homopolimer nastao polimerizacijom stirenskih monomera. Njegovi molekularni lanci nose glomazne bočne grupe benzenskog prstena, koje daju PS-u visoku krutost i transparentnost, ali također donose fundamentalni nedostatak – molekularni lanci se kreću s poteškoćama, što rezultira tvrdom i krhkom karakteristikom, što ga čini sklonim pucanju pod naprezanjem pri udaru.
Nasuprot tome, ABS je terpolimer kopolimerizovan od tri monomera: akrilonitrila (A), butadiena (B) i stirena (S). Ova jedinstvena kombinacija postiže komplementarna svojstva: akrilonitril obezbeđuje hemijsku stabilnost, krutost i otpornost na toplotu; butadien uvodi žilavost i otpornost na udarce-poput gume; a stiren osigurava dobru obradivost i površinski sjaj. ABS integriše različita svojstva PS, SAN i PB, postižući odličan balans između žilavosti, tvrdoće i krutosti.
Kaljenje gume: osnovni mehanizam iza visoke čvrstoće i čvrstine ABS-a
Ključ izuzetne snage ABS-a leži u njegovoj posebnoj strukturi "morskog{0}}otoka". U ABS-u, butadien postoji kao polibutadien (PB) gumene čestice jednoliko dispergovane u krutoj kontinuiranoj matrici sastavljenoj od stiren-akrilonitril kopolimera (SAN).
Kada je ABS ploča izložena vanjskom uticaju, unutrašnji procesi se javljaju:
Rasipanje naprezanja: Dispergovane gumene čestice efikasno apsorbuju i rasipaju energiju udara. Kada se na materijal primijeni vlačni napon, oko gumenih čestica istovremeno se javljaju dvije vrste deformacija – jedna inicira mikro-deformaciju (luđenje), a druga inducira deformaciju koja daje smicanje. Ova dva mehanizma rade zajedno kako bi uvelike poboljšali žilavost materijala.
Apsorpcija energije: Podaci pokazuju da dodavanje samo 5%-20% gumene faze krhkoj smoli može povećati udarnu čvrstoću nekoliko puta ili čak desetine puta. Naime, udarna čvrstoća PS-a iznosi samo 13,1-21,0 J/m, dok ABS može doseći 180-419 J/m.
Mehanizam jačanja: Nitrilne grupe u ABS-u (izvedene od akrilonitrila) čine ga jačim od čistog polistirena, a istovremeno doprinose hemijskoj otpornosti, otpornosti na zamor, tvrdoći i krutosti, kao i povećanju temperature otklona toplote.
Zaključak
ABS je u osnovi jači od PS-a zbog svoje jedinstvene strukture od terpolimera i mehanizma za ojačavanje gume. PS, ograničen svojim krutim molekularnim lancima benzenskog prstena, može pružiti samo osnovnu tvrdoću i čvrstoću, ali mu nedostaje sposobnost da apsorbuje energiju udara. Nasuprot tome, ABS postiže savršenu kombinaciju krutosti i žilavosti ravnomjerno dispergirajući fazu butadienske gume u krutoj matrici, dajući joj otpornost na udarce i izduženje pri lomljenju daleko bolju od PS-a, uz održavanje dovoljne krutosti.
Ovo je osnovni razlog zašto se ABS ploče široko koriste u poljima sa visokim zahtjevima za čvrstoćom kao što su automobilski dijelovi, prtljaga i obloge hladnjaka.
