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El acrilonitrilo butadieno estireno ( ABS ) ( fórmula química (C 8 H 8 ) x · (C 4 H 6 ) y · (C 3 H 3 N) z ) es un polímero termoplástico común . Su temperatura de transición vítrea es de aproximadamente 105 ° C (221 ° F). [4] [ Verificación fallida ] El ABS es amorfo y, por lo tanto, no tiene un verdadero punto de fusión.

El ABS es un terpolímero elaborado mediante la polimerización de estireno y acrilonitrilo en presencia de polibutadieno . Las proporciones pueden variar del 15% al ​​35% de acrilonitrilo, del 5% al ​​30% de butadieno y del 40% al 60% de estireno. El resultado es una cadena larga de polibutadieno entrecruzada con cadenas más cortas de poli (estireno-co-acrilonitrilo). Los grupos de nitrilo de las cadenas vecinas, al ser polares, se atraen entre sí y unen las cadenas, lo que hace que el ABS sea más fuerte que el poliestireno puro.. El acrilonitrilo también aporta resistencia química, resistencia a la fatiga, dureza y rigidez, al tiempo que aumenta la temperatura de deflexión térmica. El estireno le da al plástico una superficie brillante e impermeable, así como dureza, rigidez y facilidad de procesamiento mejorada. El polibutadieno, una sustancia gomosa , proporciona tenacidad y ductilidad a bajas temperaturas , a costa de la resistencia al calor y la rigidez. [3] Para la mayoría de las aplicaciones, el ABS se puede utilizar entre −20 y 80 ° C (−4 y 176 ° F), ya que sus propiedades mecánicas varían con la temperatura. [5] Las propiedades se crean mediante el endurecimiento del caucho , donde las partículas finas de elastómero se distribuyen por toda la matriz rígida.

Propiedades [ editar ]

El ABS proporciona propiedades mecánicas favorables como resistencia al impacto, tenacidad y rigidez en comparación con otros polímeros comunes. [3]Se pueden realizar diversas modificaciones para mejorar la resistencia al impacto, la tenacidad y la resistencia al calor. La resistencia al impacto se puede amplificar aumentando las proporciones de polibutadieno en relación al estireno y también al acrilonitrilo, aunque esto provoca cambios en otras propiedades. La resistencia al impacto no disminuye rápidamente a temperaturas más bajas. La estabilidad bajo carga es excelente con cargas limitadas. Por lo tanto, al cambiar las proporciones de sus componentes, el ABS se puede preparar en diferentes grados. Dos categorías principales podrían ser ABS para extrusión y ABS para moldeo por inyección, luego resistencia alta y media al impacto. Generalmente, el ABS tendría características útiles dentro de un rango de temperatura de -20 a 80 ° C (-4 a 176 ° F). [5]

Citroën Méharis están hechos de ABS

Las propiedades finales se verán influenciadas en cierta medida por las condiciones bajo las cuales se procesa el material para obtener el producto final. Por ejemplo, el moldeado a alta temperatura mejora el brillo y la resistencia al calor del producto, mientras que la mayor resistencia al impacto y resistencia se obtienen moldeando a baja temperatura. Las fibras (generalmente fibras de vidrio) y los aditivos se pueden mezclar en los gránulos de resina para fortalecer el producto final y elevar la temperatura máxima de funcionamiento hasta 80 ° C (176 ° F). También se pueden agregar pigmentos, ya que el color original de la materia prima es de marfil translúcido a blanco. Las características de envejecimiento de los polímeros están influenciadas en gran medida por el contenido de polibutadieno y es normal incluir antioxidantes en la composición. Otros factores incluyen la exposición aRadiación ultravioleta , contra la cual también hay aditivos disponibles para protegerse.

Los polímeros ABS son resistentes a ácidos acuosos, álcalis, ácidos clorhídrico y fosfórico concentrados , alcoholes y aceites animales, vegetales y minerales, pero se hinchan por el ácido acético glacial , el tetracloruro de carbono y los hidrocarburos aromáticos y son atacados por los ácidos sulfúrico y nítrico concentrados . Son solubles en ésteres , cetonas (como acetona), cloroformo y dicloruro de etileno . [6] También ofrecen poca resistencia a los disolventes clorados y aldehídos. [3]

Aunque los plásticos ABS se utilizan principalmente con fines mecánicos, también tienen propiedades eléctricas que son bastante constantes en una amplia gama de frecuencias. Estas propiedades se ven poco afectadas por la temperatura y la humedad atmosférica en el rango operativo aceptable de temperaturas . [7]

El ABS es inflamable cuando se expone a altas temperaturas, como las de un fuego de leña. Se derretirá y luego hervirá, momento en el que los vapores estallan en llamas calientes e intensas. Dado que el ABS puro no contiene halógenos , su combustión no suele producir contaminantes orgánicos persistentes y los productos más tóxicos de su combustión o pirólisis son el monóxido de carbono y el cianuro de hidrógeno . [8] El ABS también se daña con la luz solar. Esto provocó una de las retiradas del mercado de automóviles más extendidas y caras en la historia de Estados Unidos debido a la degradación de los botones de liberación del cinturón de seguridad. [9] [10]

El ABS se puede reciclar, aunque no todas las instalaciones de reciclaje lo aceptan. [11] [12] [ verificación fallida ]

El ABS es uno de los muchos tipos de termoplásticos con aplicaciones biomédicas, y los componentes moldeados por inyección son fáciles de fabricar para un solo uso. Puede esterilizarse mediante radiación gamma u óxido de etileno (EtO). [13]

Producción [ editar ]

El ABS se deriva de acrilonitrilo , butadieno y estireno . El acrilonitrilo es un monómero sintético producido a partir de propileno y amoníaco ; el butadieno es un hidrocarburo de petróleo obtenido de la fracción C4 del craqueo al vapor ; El monómero de estireno se  obtiene por deshidrogenación de etilbenceno , un hidrocarburo obtenido en la reacción de etileno y benceno .

ABS combina la fuerza y ​​por su dureza, brillo, tenacidad y propiedades de aislamiento eléctrico.

Según la asociación europea de comercio de plásticos PlasticsEurope, la producción industrial de 1 kg (2,2 lb) de resina ABS en Europa utiliza un promedio de 95,34  MJ (26,48  kW⋅h ) y se deriva del gas natural y el petróleo . [14] [15]

Mecanizado [ editar ]

El ABS se fabrica en una variedad de grados, pero para el mecanizado de precisión de piezas estructurales de ABS, se recomienda utilizar ABS de grado de máquina. El ABS de grado de máquina se mecaniza fácilmente mediante técnicas de mecanizado estándar que incluyen; torneado, taladrado, fresado y aserrado. Para piezas termoconformadas y termoformadas, utilice ABS Forming Grade . [16] El ABS se puede adherir químicamente a sí mismo y a otros plásticos similares. [17]

Aplicaciones [ editar ]

Una campana de ABS fabricada con una impresora 3D

El peso ligero del ABS y su capacidad para ser moldeado por inyección y extruido lo hacen útil en la fabricación de productos como los sistemas de tuberías de drenaje, desagüe y ventilación (DWV) . Instrumentos musicales tales como grabadoras de plástico oboes y clarinetes , movimientos de piano, y teclas de teclado se hacen comúnmente de ABS. [18]

Otros usos incluyen cabezas de palos de golf (debido a su buena absorción de impactos ), componentes de molduras de automóviles, barras de parachoques de automóviles, binoculares , inhaladores, monoculares , nebulizadores , [19] suturas no absorbibles, prótesis de tendones, sistemas de administración de fármacos, tubos traqueales, [ 13] recintos para ensamblajes eléctricos y electrónicos (como carcasas de computadoras ), cascos de protección , canoas de aguas bravas, bordes de amortiguación para muebles y paneles de carpintería, maletas y estuches protectores de transporte, alojamientos para bolígrafos y pequeños electrodomésticos de cocina. Los juguetes, incluidos los ladrillos LEGO y Kre-O , son una aplicación común.[20] [21]

Los bienes de consumo y del hogar comprenden las principales aplicaciones del ABS. [22]

El plástico ABS molido hasta un diámetro medio de menos de 1  micrómetro se utiliza como colorante en algunas tintas para tatuajes . [23]

Cuando se extruye en un filamento, el plástico ABS es un material común utilizado en las impresoras 3D . [24]

Cuando se utiliza como filamento para la impresión 3D mediante modelado de deposición fundida , es adecuado debido a la alta estabilidad y diversas opciones de postprocesamiento (lijado, pintura, encolado, relleno), especialmente para la producción de prototipos. Las formas particulares de los filamentos de ABS son ABS-ESD (descarga electrostática) y ABS-FR (resistente al fuego), que se utilizan en particular para la producción de componentes sensibles a las descargas electrostáticas y piezas prefabricadas refractarias.

Peligro para los humanos [ editar ]

El ABS es estable a la descomposición en condiciones normales de uso y procesamiento de polímeros con exposición a carcinógenos muy por debajo de los límites de exposición en el lugar de trabajo. [25] Sin embargo, a temperaturas más altas de 400 ° C (750 ° F) o más, el ABS puede descomponerse en sus componentes: butadieno (carcinógeno para los humanos), acrilonitrilo (posiblemente carcinógeno para los humanos) y estireno (se anticipa razonablemente que es un ser humano). carcinógeno). [25] [26]

Las partículas ultrafinas (UFP) se pueden producir a temperaturas más bajas (como en la impresión 3D). [27] Se han planteado preocupaciones con respecto a las concentraciones de UFP en el aire generadas durante la impresión con ABS, ya que las UFP se han relacionado con efectos adversos para la salud. [28]

Ver también [ editar ]

  • Novodur
  • Ácido poliláctico (PLA): también se utiliza para la impresión 3D

Referencias [ editar ]

  1. ^ "Matbase" . Archivado desde el original el 17 de junio de 2014 . Consultado el 3 de julio de 2014 .
  2. ^ "Resistencia química y ambiental de termoplásticos" . rtpcompany.com .
  3. ^ a b c d e Peters, Edward N., "Plásticos: termoplásticos, termoestables y elastómeros", Manual de selección de materiales , Nueva York: John Wiley & Sons, Inc., págs. 363–365
  4. ^ ABS . Prospector (2016).
  5. ^ a b Propiedades plásticas del acrilonitrilo butadieno estireno (ABS) . Archivado el 15 de mayo de 2010 en Wayback Machine . Pequeña tabla de propiedades de ABS hacia la parte inferior. Consultado el 7 de mayo de 2010.
  6. ^ Computación y juegos vintage de Benj Edwards | Archivo »Por qué los Super Nintendos pierden su color: decoloración del plástico en las máquinas clásicas . Vintagecomputing. 12 de enero de 2007
  7. ^ Harper CA (1975) Manual de plástico y elastómeros , McGraw-Hill, Nueva York, págs. 1-3, 1-62, 2-42, 3-1, ISBN 0070266816 
  8. ^ Rutkowski, JV; Levin, BC (1986). "Copolímeros de acrilonitrilo-butadieno-estireno (ABS): productos de pirólisis y combustión y su toxicidad? Una revisión de la literatura" . Fuego y Materiales . 10 (3–4): 93. doi : 10.1002 / fam.810100303 .
  9. ^ Henshaw, JM; Wood, V .; Hall, AC (1999). "Fallo de los cinturones de seguridad de los automóviles causado por la degradación del polímero". Análisis de fallas de ingeniería . 6 : 13-25. doi : 10.1016 / S1350-6307 (98) 00026-0 .
  10. ^ "Cinturones retirados del mercado en 8,4 millones de vehículos" . El Sol de Baltimore . Servicio de noticias Knight-Ridder. 24 de mayo de 1995 . Consultado el 16 de noviembre de 2015 .
  11. ^ "Reciclaje de ABS" . Heathland BV Archivado desde el original el 6 de marzo de 2014 . Consultado el 31 de diciembre de 2013 .
  12. ^ "Reciclaje de plástico" . Ayuntamiento de Brisbane . Consultado el 31 de diciembre de 2013 .
  13. ^ a b Nancy Crotti. "Estos termoplásticos comunes son ideales para el moldeo por inyección de dispositivos médicos" . MedicalDesign y Outsourcing . MedicalDesign y Outsourcing . Consultado el 4 de mayo de 2020 .
  14. ^ Boustead, I (marzo de 2005). Copolímero de acrilonitrilo-butadieno-estireno (ABS) (Informe técnico). Ecoperfiles de la industria europea del plástico. PlasticsEurope. Archivado desde el original el 30 de mayo de 2011 . Consultado el 23 de enero de 2013 .
  15. ^ Hammond, GP; Jones, CI (2008). "Energía incorporada y carbono en materiales de construcción" (PDF) . Actas del ICE - Energía . 161 (2): 87. doi : 10.1680 / ener.2008.161.2.87 .
  16. ^ "Hoja de ABS - Varilla de ABS (ABS de grado de máquina)" . Plásticos profesionales . Plásticos profesionales . Consultado el 3 de febrero de 2021 .
  17. ^ "Hoja de plástico ABS, varilla, tubo y accesorios" . Plásticos interestatales . Plásticos interestatales . Consultado el 23 de septiembre de 2016 .
  18. ^ "Construcción de teclas: ABS" . Deskthority . Septiembre de 2014.
  19. ^ "Acrilonitrilo butadieno estireno (ABS) y sus características" . Omnexus . Omnexus . Consultado el 4 de mayo de 2020 .
  20. ^ ABS: acrilonitrilo butadieno estireno en Designsite.dk, enumera las aplicaciones. Consultado el 27 de octubre de 2006.
  21. ^ Mayo, James (2009). Toy Stories de James May . Londres: Conway. ISBN 978-1-84486-107-1.
  22. ^ Plásticos de ingeniería de estudio de mercado , Ceresana, septiembre de 2013.
  23. ^ Kennedy, CTC; et al. (2010), "Lesiones mecánicas y térmicas", en Tony Burns; et al. (eds.), Rook's Textbook of Dermatology , 2 (8ª ed.), Wiley-Blackwell, p. 28,48
  24. ^ "La guía gratuita para principiantes" . www.3dprintingindustry.com . Industria de la impresión 3D . Consultado el 30 de mayo de 2016 .
  25. ↑ a b Unwin, John (2013). "Emisiones aéreas de carcinógenos y sensibilizadores respiratorios durante el procesamiento térmico de plásticos" . Annals of Occupational Hygiene . 57 (3): 399–406. doi : 10.1093 / annhyg / mes078 . PMID 23091110 . 
  26. ^ "La Academia Nacional de Ciencias afirma firmemente la ciencia que muestra que el estireno es un carcinógeno humano" . Richard Denison . Fondo de Defensa Ambiental. 29 de julio de 2014 . Consultado el 6 de febrero de 2021 .
  27. ^ Azimi, Parham; Zhao, Dan; Pouzet, Claire; Crain, Neil E .; Stephens, Brent (2016). "Emisiones de partículas ultrafinas y compuestos orgánicos volátiles de impresoras tridimensionales de escritorio disponibles comercialmente con múltiples filamentos" . Ciencia y tecnología ambientales . 50 (3): 1260-1268. Código bibliográfico : 2016EnST ... 50.1260A . doi : 10.1021 / acs.est.5b04983 . ISSN 0013-936X . PMID 26741485 .  
  28. ^ Stephens, Brent (noviembre de 2013). "Emisiones de partículas ultrafinas de impresoras 3D de escritorio" . Ambiente atmosférico . 79 : 334–339. Código bibliográfico : 2013AtmEn..79..334S . doi : 10.1016 / j.atmosenv.2013.06.050 .

Enlaces externos [ editar ]

  • Copolímero de acrilonitrilo-butadieno-estireno (compuesto químico) en la Encyclopædia Britannica
  • Comparaciones de muchas propiedades físicas con otros plásticos.
  • Comparación entre ABS y PLA para impresión 3D