Акрилонитрил-стиролакрилат ( ASA ), также называемый акриловым стирол-акрилонитрилом , представляет собой аморфный термопласт , разработанный в качестве альтернативы акрилонитрил-бутадиен-стиролу (АБС), который обладает улучшенной устойчивостью к атмосферным воздействиям. Это сополимер стирола и акрилонитрила, модифицированный акрилатным каучуком . Он используется для общего прототипирования в 3D-печати , где его устойчивость к ультрафиолетовому излучению и механические свойства делают его отличным материалом для использования в принтерах для изготовления плавленых нитей , [1] особенно для наружного применения. ASA также широко используется в автомобильной промышленности. [2]
ASA конструктивно очень похож на ABS. Сферические частицы слегка сшитого акрилатного каучука (вместо бутадиенового каучука), действующего как модификатор ударной вязкости , химически привиты к цепям стирол-акрилонитрильного сополимера и внедрены в стирол-акрилонитрильную матрицу. Акрилатный каучук отличается от каучука на основе бутадиена отсутствием двойных связей, что придает материалу примерно в десять раз большую стойкость к атмосферным воздействиям и ультрафиолетовому излучению, чем АБС, более высокую долговременную термостойкость и лучшую химическую стойкость. ASA значительно более устойчив к растрескиванию под воздействием окружающей среды , чем ABS, особенно к спиртам и многим чистящим средствам. Обычно используется н-бутилакрилатный каучук, но могут встречаться и другие сложные эфиры, например этилгексилакрилат. ASA имеет более низкую температуру стеклования , чем ABS, 100 ° C против 105 ° C, что обеспечивает лучшие низкотемпературные свойства материала. [3]
ASA обладает высокой устойчивостью к атмосферным воздействиям на открытом воздухе; он сохраняет блеск, цвет и механические свойства при воздействии на открытом воздухе. Он обладает хорошей химической и термостойкостью, высоким глянцем, хорошими антистатическими свойствами, является прочным и жестким. Он используется в тех случаях, когда требуется устойчивость к атмосферным воздействиям, например, коммерческий сайдинг, внешние части транспортных средств или уличная мебель. [4]
ASA совместим с некоторыми другими пластиками, а именно с поливинилхлоридом и поликарбонатом . Используются соединения АСА-ПВХ. [4]
ASA может перерабатываться методами экструзии и соэкструзии, термоформования , литья под давлением , экструзионно-выдувного формования и формования конструкционного пенопласта. [4]
АСК умеренно гигроскопичен ; Перед обработкой может потребоваться сушка. [4]
ASA демонстрирует низкую усадку при формовании. [5]
АСК можно использовать в качестве добавки к другим полимерам, когда необходимо снизить их тепловые искажения (приводящие к деформации деталей из материала). [6]
ASA можно экструдировать совместно с другими полимерами, поэтому только слой ASA подвергается воздействию высокой температуры или атмосферных воздействий. Пленки ASA используются для декорирования в форме, например, для изготовления наружных панелей автомобилей. [6]
ASA можно приваривать к самому себе или к другим пластикам. Ультразвуковая сварка может использоваться для соединения ASA с ПВХ , АБС , САН , ПММА и некоторыми другими. [4]
ASA можно сваривать растворителем, используя, например, циклогексан , 1,2-дихлорэтан , метиленхлорид или 2-бутанон . Такие растворители также могут соединять АСА с АБС и САН. Растворы АСК в этих растворителях также можно использовать в качестве клеев. [4]
ASA можно склеивать цианакрилатами ; Однако неотвержденная смола может вызвать растрескивание под напряжением . ASA совместим с клеями на акриловой основе. Анаэробные клеи плохо работают с ASA. Для склеивания ASA с древесиной и металлами можно использовать эпоксидные и неопреновые клеи. [4]
Отходы АСА можно комбинировать с песком для дорожных конструкций. Результаты динамического модуля показали, что смеси АСК обладают улучшенной стойкостью к высокотемпературной деформации по сравнению с асфальтобетонными смесями. Смеси ASA обладают превосходной устойчивостью к колееобразованию и влагостойкостью. Коэффициент прочности на разрыв ASA и асфальтовой смеси превышает 0,8 и, следовательно, соответствует спецификации Superpave . Средний коэффициент проницаемости смеси АСК в 6–10 раз выше, чем у асфальтобетонной смеси при том же уровне воздушных пустот. Средний совокупный процент потерь смесей АСК в 9,2–10,8 раза выше, чем асфальтобетонных смесей. В целом, смеси песка и пластика ASA оказались адекватной заменой асфальтобетонных смесей, обычно используемых для дорожных покрытий. [7] ASA и песок также можно использовать в 3D-печати и литье под давлением в качестве недорогого метода распределенной переработки. [8]
По сравнению с поликарбонатом ASA обладает более высокой устойчивостью к растрескиванию под воздействием окружающей среды и менее желтеет при использовании на открытом воздухе. По сравнению с полипропиленом ASA имеет меньшую усадку при формовании (0,5% против 1,5%), более высокую жесткость, ударопрочность, температуру теплового искажения и устойчивость к атмосферным воздействиям. [9]
В 1960-х годах Джеймс А. Хербиг и Ивал О. Сальер из Monsanto первыми попытались создать то, что впоследствии стало ASA, используя бутилакрилат в качестве каучуковой фазы. Затем эта работа была усовершенствована Хансом-Вернером Отто и Хансом Петером Зибелем из BASF с использованием сополимера бутилакрилата с бутадиеном в качестве каучуковой фазы. [10]
ASA может быть получен либо путем реакции всех трех мономеров (стирола, акрилонитрила, акрилового эфира), либо методом прививки, хотя типичным методом является процесс прививки. Привитой эластомер на основе акрилового эфира вводится при сополимеризации стирола и акрилонитрила . Эластомер вводится в виде порошка. [11]
По состоянию на 2003 год крупных производителей ASA было всего несколько; например, BASF , General Electric , Bayer , Miele , Hitachi и LG Chem . Процесс производства аналогичен АБС, но имеет некоторые ключевые отличия и трудности. Годовой спрос примерно в 2003 году составлял около 1-5% АБС. [9]
Смеси ASA/PC ( поликарбонат ) были приготовлены и коммерчески доступны. [12] [13]
В процессе 3D-печати Fused Filament Fabrication нить ASA используется для изготовления 3D-печатных деталей, которые, прежде всего, должны поглощать определенное количество ударов и энергии удара, не разрушаясь. [14] Значительные усилия были сосредоточены на оптимизации параметров 3D-печати с помощью многих методов [15], в том числе с помощью методов Тагучи , чтобы обеспечить возможность использования ASA для высокотехнологичных приложений. [16]
АСК с соединениями серебра , придающими поверхности антимикробные свойства за счет олигодинамического эффекта серебра , был представлен на рынке в 2008 году. [6]
ASA, напечатанный на 3D-принтере, можно использовать для поглотителей опреснения воды . [17]