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¿Cómo se fabrica el acrilonitrilo butadieno estireno? Guía de plástico ABS

Contenido

¿Cómo se fabrica el acrilonitrilo butadieno estireno? El proceso de fabricación completo

El acrilonitrilo butadieno estireno (ABS) se produce mediante un proceso llamado polimerización en emulsión o en masa continua , en el que tres monómeros (acrilonitrilo, butadieno y estireno) se unen químicamente para formar un termoplástico resistente a los impactos. El resultado es uno de los plásticos de ingeniería más utilizados en el mundo, que se encuentra en todo, desde tableros de automóviles hasta ladrillos LEGO. Su competidor estructural más cercano en muchas aplicaciones industriales es plástico de nailon de ingeniería , particularmente nailon 6 y nailon 6/6, aunque los dos difieren significativamente en cómo se fabrican y cómo funcionan.

Para entender cómo se fabrica el ABS, ayuda saber qué aporta cada uno de sus tres monómeros: el acrilonitrilo aporta resistencia química y térmica; el butadieno proporciona tenacidad y resistencia al impacto a bajas temperaturas; y el estireno le da al material su rigidez, acabado superficial y facilidad de procesamiento. Las proporciones relativas de estos tres componentes (generalmente alrededor de 20 a 30 % de acrilonitrilo, 5 a 30 % de butadieno y 40 a 60 % de estireno — se puede ajustar para adaptar las propiedades del plástico final a requisitos específicos de uso final.

Este artículo cubre paso a paso la química y la ingeniería detrás de la producción de ABS, en qué se diferencia de otros plásticos de ingeniería, incluido el nailon, y qué factores afectan la calidad y el rendimiento del material final.

Los tres monómeros en bruto y de dónde vienen

La producción de ABS comienza a nivel de monómero. Cada una de las tres materias primas se deriva de materias primas petroquímicas y requiere su propia cadena de suministro dedicada antes de ingresar al reactor de polimerización de ABS.

Acrilonitrilo (AN)

El acrilonitrilo se produce principalmente a través de la Proceso Sohio (amoxidación SOHIO) , en el que el propileno reacciona con amoníaco y oxígeno sobre un catalizador a temperaturas de 400 a 510 °C. Se superó la capacidad de producción mundial de acrilonitrilo 7 millones de toneladas métricas por año según informes recientes de la industria (IHS Markit, 2023). En el ABS, el contenido de acrilonitrilo es directamente responsable de la resistencia química a aceites, grasas y ácidos diluidos, y también eleva la temperatura de deflexión del calor de la pieza terminada.

Butadieno (BD)

El butadieno es un subproducto del craqueo con vapor de nafta o etano utilizado para producir etileno. Se recupera y purifica a partir del corte C4 de la producción del craqueador. Los dobles enlaces del butadieno lo hacen altamente reactivo en la polimerización de radicales libres, y la fase de caucho de polibutadieno (PBR) que forma en el ABS es lo que le da al material su tenacidad y resistencia al impacto características, incluso a temperaturas tan bajas como -40°C . Este rendimiento a baja temperatura es un área en la que el ABS supera a muchos grados de plástico de nailon de ingeniería, que puede volverse quebradizo en ambientes fríos a menos que se modifique específicamente.

Estireno (SM)

El estireno se produce por la deshidrogenación del etilbenceno, que a su vez está hecho de benceno y etileno. La capacidad mundial de estireno es de aproximadamente 35 a 38 millones de toneladas métricas por año (ICIS, 2023), lo que lo convierte en uno de los intermediarios petroquímicos más abundantes del mundo. En ABS, el estireno es el monómero dominante en peso y es responsable de la rigidez, el brillo y la excelente procesabilidad del material en moldeo por inyección y extrusión.

Dos métodos de fabricación principales para ABS

Hay dos rutas industriales principales para fabricar ABS: polimerización en emulsión y polimerización en masa continua (a granel) . Un tercer método, menos común, es la polimerización en suspensión. Cada método produce ABS con características morfológicas algo diferentes, y ambos siguen utilizándose comercialmente en la actualidad.

Polimerización en emulsión (más común)

La polimerización en emulsión es el proceso industrial más utilizado para la producción de ABS y representa la mayor parte de la producción mundial. Se lleva a cabo en dos etapas:

  1. Etapa 1: síntesis de látex de polibutadieno: El monómero de butadieno se emulsiona en agua con un tensioactivo y se polimeriza utilizando un iniciador de radicales libres (comúnmente persulfatos o sistemas redox) a 50-80 °C para formar partículas de látex de caucho de polibutadieno. El tamaño de las partículas se controla cuidadosamente, normalmente en el rango de 100 a 400 nanómetros , ya que esto afecta directamente a las propiedades de impacto del ABS final. Las partículas más pequeñas dan mayor brillo pero menor resistencia al impacto; Las partículas más grandes producen mayor tenacidad.
  2. Etapa 2: copolimerización del injerto: El látex de polibutadieno se mezcla con monómeros de acrilonitrilo y estireno, junto con un iniciador y un emulsionante adicionales. Los monómeros de estireno y acrilonitrilo se polimerizan sobre las superficies de las partículas de caucho mediante injertos de radicales libres, además de formar cadenas libres de copolímero SAN (estireno-acrilonitrilo) en solución. El resultado es una estructura compleja de dos fases: partículas de caucho recubiertas con SAN injertado, dispersas en una matriz de SAN continua.
  3. Etapa 3: coagulación y secado: El látex se desestabiliza añadiendo coagulantes (ácidos o sales) para provocar la floculación de las partículas. Luego, la torta húmeda se lava, se deshidrata y se seca para producir polvo o migas de ABS, que luego se combina y se peletiza.

Una ventaja clave de la polimerización en emulsión es el control preciso sobre el tamaño de las partículas de caucho y la densidad del injerto, lo que permite a los productores ajustar la resistencia al impacto y la apariencia de la superficie. Sin embargo, el proceso consume mucha agua y genera efluentes que deben ser tratados.

Polimerización en masa continua (a granel)

Polimerización en masa continua, también conocida como proceso a granel o proceso de solución: disuelve caucho de polibutadieno directamente en una mezcla de monómeros de estireno y acrilonitrilo, sin agua. El caucho disuelto sufre una inversión de fase a medida que avanza la polimerización: lo que comienza como caucho en una solución de monómero se transforma en partículas de caucho discretas dispersas en una matriz sólida de SAN a medida que aumenta la conversión. Este proceso es utilizado por varios productores importantes, incluidos Estirolución INEOS y Trinseo, y produce ABS con niveles más bajos de monómero residual y better color consistency than emulsion-produced grades, making it well suited for medical and food-contact applications.

En comparación con la polimerización en emulsión, el proceso en masa no genera aguas residuales, pero es más difícil controlar la morfología de las partículas de caucho y, por lo general, produce ABS con una resistencia al impacto ligeramente menor. Muchos productores combinan ABS en emulsión y SAN a granel para lograr una combinación de rendimiento de impacto y claridad visual.

La microestructura que hace que el ABS funcione

Lo que distingue al ABS de plásticos más simples como el poliestireno o el nailon de uso general es su morfología de dos fases : una matriz vítrea rígida de copolímero de estireno-acrilonitrilo (SAN) con partículas de caucho dispersas. Cuando un impacto o grieta intenta propagarse a través del material, se encuentra con las partículas de caucho, que actúan como absorbentes de energía. Las partículas de caucho cavitan (forman pequeños huecos internos) y provocan deformación plástica, un mecanismo llamado endurecimiento del caucho — que disipa la energía de fractura y previene fallas frágiles.

Este mecanismo de endurecimiento del caucho se conoce bien y se ha estudiado extensamente. Según Bucknall (1977) y posteriormente confirmado por numerosos estudios TEM, la eficacia del endurecimiento del caucho en ABS depende de:

  • Tamaño de las partículas de caucho (rango óptimo: 0,1–1,0 µm)
  • Grado de injerto entre caucho y matriz SAN.
  • Contenido de caucho (normalmente entre 15 y 25 % en peso del ABS final)
  • Densidad de reticulación dentro de la fase de caucho.
  • Compatibilidad entre el caucho injertado y la matriz SAN

Esta ingeniería microestructural es una de las razones por las que el ABS tiene un precio superior al de los plásticos básicos y requiere conocimientos de fabricación considerablemente más sofisticados que los polímeros de condensación simples como plástico de nailon de ingeniería .

Composición, peletización e integración de aditivos

El polvo o las migajas de ABS crudo del reactor de polimerización aún no son un producto terminado. Debe pasar por un paso de composición , en el que se mezcla en fusión con una variedad de aditivos para lograr las propiedades finales deseadas. Esto normalmente se hace en una extrusora de doble tornillo que funciona a temperaturas de fusión de 200–240°C .

Aditivos comunes incorporados durante la composición de ABS y sus funciones.
Tipo de aditivo Carga típica (%) Función en ABS
Estabilizadores térmicos 0,1–0,5 Prevenir la degradación del caucho de butadieno a las temperaturas de procesamiento
Antioxidantes 0,1–0,3 Protege contra la oxidación durante el procesamiento y el servicio.
Estabilizadores UV 0,2–1,0 Reduzca el color amarillento y la formación de tiza en la superficie en aplicaciones al aire libre.
Retardantes de llama 10–20 Logre las clasificaciones UL 94V-0 o V-2 para carcasas de componentes electrónicos
Lubricantes 0,5–2,0 Mejore el desmoldeo y reduzca la viscosidad de la masa fundida
Colorantes / pigmentos 0,1–3,0 Proporciona color sin necesidad de pintura.
Refuerzo de fibra de vidrio 10–30 Aumenta la rigidez y la temperatura de deflexión del calor.
Modificadores de impacto 2–10 Aumente aún más el impacto a baja temperatura para aplicaciones exigentes

Después de la composición, la mezcla fundida se extruye a través de una matriz, se enfría en un baño de agua y se corta en gránulos uniformes. Estos gránulos, normalmente de 2 a 4 mm de diámetro, son los que los convertidores (moldeadores por inyección, extrusoras y sopladores) compran para fabricar sus piezas. La etapa de peletización también garantiza una mezcla homogénea: cualquier distribución desigual de partículas de caucho o aditivos del reactor se corrige durante la mezcla de alto cizallamiento en la extrusora de doble tornillo.

ABS frente a plástico de nailon de ingeniería: diferencias de fabricación y propiedades

ABS y plástico de nailon de ingeniería (principalmente nailon 6, nailon 6/6 y nailon 12) son miembros importantes de la familia de termoplásticos de ingeniería, pero se fabrican mediante una química completamente diferente y ofrecen perfiles de rendimiento distintos. Comprender estas diferencias es esencial para la selección de materiales en el diseño de productos.

ABS
  • Fabricado mediante polimerización por adición de radicales libres (en emulsión o a granel)
  • Sin subproductos de condensación: no se libera agua durante la polimerización
  • Estructura amorfa: sin punto de fusión definido, amplia ventana de procesamiento
  • Baja absorción de humedad (<0,5% ASTM D570): dimensionalmente estable en ambientes húmedos
  • Temperatura de deflexión por calor (HDT): 80–100 °C (sin relleno), hasta 120 °C (grados termoestabilizados)
  • Excelente acabado superficial, fácil de pintar, enchapar o pegar
  • Resistencia química limitada a cetonas, ésteres y disolventes clorados.
Plástico de nailon de ingeniería
  • Se produce mediante polimerización por condensación (crecimiento escalonado): el agua se libera como subproducto
  • Estructura semicristalina: punto de fusión agudo (220–265 °C para PA66)
  • Temperatura de uso continuo más alta: 120–150 °C (PA66 sin relleno)
  • Alta absorción de humedad (1 a 9 % según el grado): afecta la estabilidad dimensional
  • Resistencia química superior a hidrocarburos, combustibles y aceites lubricantes.
  • Excelente resistencia a la fatiga y al desgaste: preferido para engranajes y rodamientos
  • Requiere secado antes del procesamiento (normalmente de 4 a 8 horas a 80 °C)

En la práctica, el ABS tiende a dominar en la electrónica de consumo, interiores de automóviles, carcasas de electrodomésticos y juguetes, donde la calidad de la superficie, la estabilidad dimensional y la facilidad de las operaciones secundarias (pintura, enchapado) son prioridades. Plástico de nailon de ingeniería , especialmente PA66 y PA6 rellenos de vidrio, dominan en componentes automotrices debajo del capó, carcasas de herramientas eléctricas y engranajes industriales, aplicaciones que exigen mayor resistencia al calor y mejor resistencia a la exposición al combustible y al aceite.

También existe una gran categoría de ABS/aleaciones de nailon (mezclas de ABS PA), en las que los dos polímeros se combinan con compatibilizadores para lograr un equilibrio de dureza, resistencia química y acabado superficial que no se puede lograr con ninguno de los materiales por separado. Estas aleaciones se utilizan en molduras exteriores de automóviles y mangos de herramientas eléctricas.

Grados especiales de ABS y en qué se diferencia su fabricación

El ABS estándar descrito anteriormente es sólo el punto de partida. Los productores ofrecen docenas de grados especiales, cada uno de los cuales requiere modificaciones en el proceso de polimerización o en la formulación del compuesto:

ABS de alta temperatura

Se logra reemplazando algo de estireno con comonómeros de alfa-metilestireno (AMS) o N-fenilmaleimida (NPMI). Estos monómeros voluminosos o de anillo rígido aumentan la temperatura de transición vítrea de la matriz SAN de aproximadamente 105 °C a 120–130°C , ampliando la usabilidad en aplicaciones de interiores de automóviles. El ABS resistente a altas temperaturas se posiciona cada vez más como una alternativa directa a algunos grados de plástico de nailon de ingeniería en aplicaciones donde se necesita estabilidad dimensional a temperaturas elevadas pero se debe minimizar la absorción de humedad.

ABS retardante de llama

Producido combinando ABS estándar con retardantes de llama bromados o a base de fósforo y sinergistas de trióxido de antimonio. Se requiere que los grados de ABS retardantes de llama cumplan UL 94 V-0 con un espesor de pared de 1,5 mm, lo cual es obligatorio para la mayoría de gabinetes electrónicos. La adición de retardantes de llama generalmente reduce la resistencia al impacto entre un 15% y un 25%, por lo que el contenido de caucho y el tamaño de las partículas en las formulaciones de FR-ABS a menudo se ajustan hacia arriba para compensar.

ABS de grado galvanoplastia

Diseñado para galvanoplastia de cromo y requiere un control muy específico de la morfología de las partículas de caucho. La fase de caucho de butadieno se elimina selectivamente con ácido crómico durante el pretratamiento, creando una superficie microrrugosa que fija la capa metálica. El ABS de grado galvanoplastia generalmente tiene mayor contenido de butadieno (20-25%) y carefully controlled particle size distribution. Parts must be molded under tightly controlled conditions — any sink marks, flow lines, or residual stress will show through the plated surface as defects.

ABS transparente (MABS)

El ABS convencional es opaco porque la fase de caucho tiene un índice de refracción diferente al de la matriz SAN, lo que dispersa la luz. Los grados transparentes, a veces llamados MABS o ABS-T, reemplazan el caucho de butadieno con caucho de metacrilato de metilo-butadieno-estireno (MBS), cuyo índice de refracción coincide con la matriz de SAN. El resultado es un material con transmitancia de luz del 85–90% que aún tiene buena resistencia al impacto y se utiliza en envases de cosméticos, difusores de iluminación y dispositivos médicos.

ABS para impresión 3D (grado FDM)

El ABS fue uno de los primeros materiales utilizados en la impresión 3D de modelado por deposición fundida (FDM) y sigue siendo ampliamente utilizado a pesar de la competencia del PLA y el PETG. El ABS de grado FDM se produce a partir del mismo polímero base, pero debe cumplir con especificaciones estrictas para el índice de flujo de fusión ( normalmente 5–20 g/10 min a 220°C/10 kg ), contenido de humedad (<0,1%) y uniformidad del pellet antes de extruirlo en filamento con diámetros de 1,75 mm o 2,85 mm con una tolerancia de ±0,02 mm.

Control de calidad durante la fabricación de ABS

La producción de ABS está sujeta a un riguroso control de calidad en cada etapa, desde la pureza del monómero bruto hasta las pruebas finales de los pellets. Los siguientes son los parámetros de calidad clave monitoreados en la fabricación industrial de ABS:

Parámetros de calidad clave probados en la producción de ABS y los métodos de prueba estándar correspondientes
Propiedad Método de prueba Gama típica para ABS de uso general
Índice de flujo de fusión (MFI) ISO 1133/ASTM D1238 5–30 g/10 min (220 °C, 10 kg)
Resistencia al impacto Izod (con muescas) ISO 180/ASTM D256 150–400 J/m
Resistencia a la tracción en rotura ISO 527/ASTM D638 38–50 MPa
Módulo de flexión ISO 178/ASTM D790 2000–2800 MPa
Temperatura de deflexión del calor (HDT) ISO 75/ASTM D648 80–100 °C a 1,82 MPa
Contenido de humedad Karl Fischer / Pérdida por secado <0,2% (para procesamiento)
Contenido de monómero residual Análisis del espacio de cabeza de GC <100 ppm de VOC totales (grados de contacto con alimentos)
Color (índice de amarillez) ASTM E313 <10 (grados de blanco natural)

El tamaño y la distribución de las partículas de caucho se caracterizan mediante microscopía electrónica de transmisión (TEM) o dispersión dinámica de la luz (DLS) en la etapa de látex. El grado de injerto (la fracción de SAN unida químicamente a las partículas de caucho) se mide mediante extracción con solvente y es un parámetro crítico para garantizar una buena compatibilidad entre las fases de caucho y matriz. Una eficiencia de injerto inferior a aproximadamente 20-30% Por lo general, resulta en un rendimiento de impacto inferior debido a una mala adhesión a la matriz de caucho.

Consideraciones ambientales en la producción de ABS

La producción de ABS enfrenta varios desafíos ambientales que la industria ha estado trabajando para abordar:

  • Toxicidad del acrilonitrilo: El acrilonitrilo está clasificado como probable carcinógeno humano (Grupo 2A, IARC) y requiere estrictos controles de emisiones en las plantas de polimerización de ABS. Los límites de exposición en el lugar de trabajo normalmente se establecen en 1-2 ppm TWA en la mayoría de las jurisdicciones.
  • Aguas residuales del proceso de emulsión: La ruta de la emulsión genera volúmenes significativos de aguas residuales de coagulación que contienen tensioactivos, agentes de coagulación y trazas de monómeros que requieren tratamiento biológico antes de su descarga.
  • Reciclabilidad: El ABS es técnicamente reciclable (código de identificación de resina n.° 7 o, a veces, n.° 9 en sistemas específicos), pero los flujos mixtos de desechos plásticos dificultan la recolección y clasificación. El ABS postindustrial triturado se reutiliza habitualmente en la composición, pero las tasas de reciclaje de ABS postconsumo siguen siendo bajas a nivel mundial.
  • Desarrollo de ABS de base biológica: Se están llevando a cabo programas de investigación para producir acrilonitrilo de origen biológico a partir de propano o ácido 3-hidroxipropiónico (bio-3-HPA), lo que reduciría la dependencia del ABS del propileno de origen fósil. Varias empresas, incluidas Asahi Kasei e INEOS, han anunciado programas bio-AN a escala piloto a partir de 2023.
  • Comparación con el plástico de nailon de ingeniería: Desde la perspectiva de la huella de carbono, plástico de nailon de ingeniería (PA6, PA66) y el ABS tienen huellas de carbono similares desde la cuna hasta la puerta (aproximadamente 5 a 7 kg de CO2e por kg de polímero), aunque las cifras exactas varían significativamente según la fuente de energía y la eficiencia de producción. Se pueden consultar bases de datos de ACV como ecoinvent 3.9 (2023) para obtener valores más precisos.

Cómo se procesa el ABS después de la fabricación

Una vez que los gránulos de ABS salen de la línea de composición, son procesados por convertidores posteriores para convertirlos en piezas terminadas. Los tres métodos de procesamiento dominantes son el moldeo por inyección, la extrusión y el termoformado, cada uno de los cuales aprovecha el excelente comportamiento del ABS en el procesamiento en estado fundido.

Moldeo por inyección

El moldeo por inyección representa la mayor parte del consumo de ABS. El ABS se seca hasta <0,1 % de humedad antes del procesamiento (normalmente de 2 a 4 horas a 80 °C) y luego se funde en el barril a 200–240°C y injected into a steel mold under pressures of 50–150 MPa. Mold temperatures of 40–80°C are used depending on the required surface finish and cycle time. ABS shrinkage in the mold is typically 0,4–0,7% , significativamente menor que el plástico de nailon de ingeniería (0,8–2,0%), lo que simplifica el diseño del molde y proporciona una mejor precisión dimensional.

Extrusión

Las láminas y perfiles de ABS se producen mediante extrusión de un solo tornillo o de dos tornillos. Los espesores de las láminas varían de 0,5 mm a 10 mm y se utilizan ampliamente en aplicaciones de termoformado, incluidos revestimientos interiores de refrigeradores, carcasas de equipaje y carcasas de equipos médicos. La extrusión de tuberías de ABS se utiliza en sistemas de plomería de drenaje, ventilación y desagüe (DWV) en América del Norte, donde las tuberías de ABS compiten con las tuberías de PVC en función de la flexibilidad de instalación a baja temperatura.

Termoformado

La lámina de ABS se termoforma fácilmente a temperaturas de 150–175°C , muy por debajo de la ventana de procesamiento de la mayoría de los grados de plástico de nailon de ingeniería. El ABS termoformado se utiliza para paneles interiores de vehículos, exhibidores en puntos de venta y carcasas de gran formato para equipos industriales. El material se puede estirar en proporciones de profundidad a diámetro de hasta 1:1 sin problemas de adelgazamiento en operaciones de conformado especializadas.

Mercado mundial de ABS y principales productores

El mercado mundial de ABS estaba valorado en aproximadamente Entre 25 y 27 mil millones de dólares en 2022 y is projected to grow at a CAGR of 4–5% through 2028, driven by automotive lightweighting, consumer electronics demand, and 3D printing adoption (MarketsandMarkets, Grand View Research, 2023). Asia-Pacific dominates production, with China, South Korea, and Taiwan accounting for over 65% de la capacidad global de ABS .

Los principales productores mundiales de ABS incluyen:

  • INEOS Styrolution — el mayor productor de estirénicos del mundo, con operaciones de ABS en Alemania, Bélgica y EE. UU.
  • LG química — importante productor de ABS en Corea del Sur, que suministra a fabricantes de equipos originales (OEM) de automoción y electrónica a nivel mundial
  • SABIC — suministra ABS y aleaciones ABS especiales para aplicaciones médicas y automotrices
  • Corporación Chi Mei (Taiwán) — uno de los mayores productores de ABS en Asia y el Pacífico
  • Industrias Toray — produce ABS y aleaciones plásticas de nailon ABS/ingeniería para aplicaciones de alto rendimiento
  • Trinseo — Productor de ABS norteamericano y europeo centrado en la electrónica y la medicina.

En el segmento de plástico de nailon de ingeniería, los principales competidores del ABS en áreas de aplicaciones superpuestas incluyen BASF (Ultramid PA6 y PA66), DuPont (nylón Zytel) y Lanxess (Durethan), todos los cuales ofrecen grados rellenos de vidrio que desafían al ABS reforzado en cuanto a resistencia al calor y rigidez.

Preguntas frecuentes sobre la fabricación de ABS

¿Qué significa ABS en plástico?

ABS significa Acrilonitrilo Butadieno Estireno . Cada palabra se refiere a uno de los tres monómeros a partir de los cuales se fabrica el polímero: acrilonitrilo (A), butadieno (B) y estireno (S). El material se llama terpolímero porque incorpora tres componentes químicos distintos en lugar de uno (homopolímero) o dos (copolímero).

¿El ABS es termoplástico o termoestable?

El ABS es un termoplástico . Esto significa que se ablanda y fluye cuando se calienta por encima de su temperatura de transición vítrea (aproximadamente 105 °C) y se vuelve a solidificar al enfriarse, sin sufrir ningún cambio químico. Este comportamiento permite que el ABS sea reprocesado y reciclado. Esto contrasta con los termoestables como las resinas epoxi o fenólicas, que se reticulan permanentemente durante el curado y no se pueden volver a fundir.

¿Cuál es la diferencia entre ABS en emulsión y ABS a granel?

El ABS en emulsión se elabora polimerizando los tres monómeros en un sistema de emulsión a base de agua, lo que permite un control muy preciso del tamaño de las partículas de caucho y produce ABS con una excelente resistencia al impacto. El ABS a granel (masa) disuelve el caucho directamente en la mezcla de monómeros sin agua, lo que da mejor color y menores niveles de monómero residual pero algo menos de resistencia al impacto. La mayoría de los ABS comerciales se producen mediante polimerización en emulsión, pero se prefieren los grados a granel para aplicaciones médicas y de contacto con alimentos.

¿Cómo se compara el ABS con el plástico de nailon de ingeniería en términos de resistencia?

El ABS de uso general tiene una resistencia a la tracción de 38 a 50 MPa y un módulo de flexión de 2000 a 2800 MPa. Sin llenar plástico de nailon de ingeniería (PA66) tiene una resistencia a la tracción similar (80 MPa acondicionado), pero se ve afectado significativamente por la humedad, cayendo a 50-60 MPa cuando se equilibra al 50% de humedad relativa. El nailon relleno de vidrio (30 % GF PA66) alcanza una resistencia a la tracción de 180 a 200 MPa y un módulo de flexión de 9 000 a 11 000 MPa, superando con creces al ABS estándar. El ABS relleno de vidrio alcanza sólo un módulo de tracción de 75 a 100 MPa y un módulo de flexión de 5000 a 7000 MPa, lo que lo hace más débil estructuralmente que el nailon relleno de vidrio equivalente.

¿Por qué el ABS se vuelve amarillo con el tiempo?

El ABS se vuelve amarillo porque la fase de caucho de butadieno es susceptible a Oxidación inducida por rayos UV . Los dobles enlaces de las cadenas de polibutadieno reaccionan con el oxígeno y la luz ultravioleta para formar productos de degradación cromofórica (grupos carbonilo e hidroxilo) que se absorben en el espectro visible y provocan una decoloración amarilla o marrón. Se agregan estabilizadores de rayos UV (HALS (estabilizadores de luz de aminas impedidas) y absorbentes de rayos UV) en el ABS para exteriores para retardar este proceso. Los grados de ABS retardantes de llama y estabilizados térmicamente también son más propensos a amarillear debido a la interacción de los sistemas estabilizadores con la fase de caucho a las temperaturas de procesamiento.

¿Se puede reciclar el ABS?

Sí, el ABS se puede reciclar mecánicamente. El triturado de ABS posindustrial se reprocesa rutinariamente en operaciones de composición con una pérdida mínima de propiedad si se controla la humedad y el historial térmico no es excesivo. El reciclaje de ABS posconsumo es más desafiante debido a la contaminación, la mezcla con otros plásticos y la pérdida de resistencia al impacto debido a la degradación del caucho de butadieno durante el servicio. El reciclaje químico del ABS (descomponerlo en sus monómeros constituyentes) es técnicamente posible mediante pirólisis, pero sigue siendo costoso y aún no se comercializa ampliamente en 2024.

¿Cuál es la diferencia entre ABS y HIPS?

El poliestireno de alto impacto (HIPS) se fabrica mediante un mecanismo de endurecimiento del caucho similar al ABS (caucho de polibutadieno disperso en una matriz de poliestireno), pero sin acrilonitrilo. Como resultado, HIPS tiene una menor resistencia a la tracción (25 a 35 MPa frente a 38 a 50 MPa para el ABS), una menor resistencia química y una menor temperatura de deflexión del calor, pero es significativamente más barato. HIPS se utiliza cuando el costo es primordial (embalajes desechables, exhibidores en puntos de venta), mientras que se prefiere ABS cuando el rendimiento importa.

¿Cuál es el papel del copolímero de injerto en ABS?

El copolímero de injerto (cadenas SAN unidas químicamente a la superficie de partículas de caucho de polibutadieno) actúa como un Compatibilizador entre las fases de caucho y matriz. . Sin el injerto, las partículas de caucho simplemente serían incompatibles con la matriz SAN y se arrancarían bajo tensión en lugar de deformarse para absorber energía. La cubierta de SAN injertada une físicamente las dos fases, asegurando que la tensión se transfiera eficientemente desde la matriz a las partículas de caucho durante el impacto, permitiendo que funcionen los mecanismos de cavitación y agrietamiento que disipan energía.

¿Cómo se utiliza el ABS en la industria automotriz?

El ABS se utiliza ampliamente en aplicaciones interiores de automóviles: paneles de instrumentos, paneles de molduras de puertas, cubiertas de pilares, carcasas de espejos interiores y carcasas de respaldos de asientos. El ABS de grado galvanizado se utiliza para molduras exteriores, incluidos los marcos de la parrilla, las manijas de las puertas y las carcasas de los espejos. El ABS retardante de llama se utiliza en carcasas de conectores eléctricos y cubiertas de cajas de fusibles. En muchas de estas aplicaciones, el ABS compite directamente con plástico de nailon de ingeniería (PA6, PA66), con la elección dependiendo de las especificaciones requeridas de resistencia al calor, exposición química y acabado superficial de cada pieza.

¿Qué sucede si el ABS no se seca antes de procesarlo?

El ABS absorbe humedad de la atmósfera y normalmente alcanza entre 0,2 y 0,3 % de humedad en equilibrio en condiciones ambientales. Si se procesa sin secar, la humedad se vaporiza en el barril caliente y crea marcas de separación, rayas plateadas y burbujas superficiales en la pieza moldeada. En casos severos, la degradación hidrolítica de la matriz SAN puede reducir el peso molecular, disminuyendo permanentemente la resistencia al impacto y la viscosidad del fundido. La práctica estándar es secar los gránulos de ABS a 80 °C durante 2 a 4 horas en una secadora deshumidificadora hasta que tengan una humedad inferior al 0,1 % antes de procesarlos. Este requisito de secado es similar, pero menos exigente, que el plástico de nailon técnico, que debe secarse más a fondo (de 4 a 8 horas a 80-90 °C) debido a una mayor absorción de humedad.

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