ABS塑料简介及在3D打印领域的应用
01
ABS的结构
ABS 塑料是丙烯腈(A)、丁二烯(B)、苯乙烯(S)三种单体的三元共聚物，三种单体相对含量可任意变化，制成各种树脂。ABS 兼有三种组元的共同性能，A使其耐化学腐蚀、耐热，并有一定的表面硬度，B使其具有高弹性和韧性，S使其具有热塑性塑料的加工成型特性并改善电性能。因此ABS 塑料是一种原料易得、综合性能良好、价格便宜、用途广泛的“坚韧、质硬、刚性”材料。ABS塑料在机械、电气、纺织、汽车、飞机、轮船等制造工业及化工中获得了广泛的应用。
ABS树脂是丙烯腈（Acrylonitrile）、1,3-丁二烯（Butadiene）、苯乙烯（Styrene）三种单体的接枝共聚物。它的分子式可以写为(C8H8）x·(C4H6)y·(C3H3N)z，但实际上往往是含丁二烯的接枝共聚物与丙烯腈-苯乙烯共聚物的混合物，其中，丙烯腈占15%~35%，丁二烯占5%~30%，苯乙烯占40%~60%，最常见的比例是A:B:S=20:30:50，此时ABS树脂熔点为175℃。
02
ABS的性能
ABS树脂是微黄色固体，有一定的韧性，密度约为1.04~1.06 g/cm3。它抗酸、碱、盐的腐蚀能力比较强，也可在一定程度上耐受有机溶剂溶解。
ABS树脂可以在-25℃~60℃的环境下表现正常，而且有很好的成型性，加工出的产品表面光洁，易于染色和电镀。因此它可以被用于家电外壳、玩具等日常用品。常见的乐高积木就是ABS制品。
ABS树脂可与多种树脂配混成共混物，如PC/ABS、ABS/PVC、PA/ABS、PBT/ABS等，产生新性能和新的应用领域，如：将ABS树脂和PMMA混合，可制造出透明ABS树脂。
当共混的三种成分比例的调整时，树脂的物理性能会有一定的变化：
1,3-丁二烯为ABS树脂提供低温延展性和抗冲击性，但是过多的丁二烯会降低树脂的硬度、光泽及流动性；
丙烯腈为ABS树脂提供硬度、耐热性、耐酸碱盐等化学腐蚀的性质；
苯乙烯为ABS树脂提供硬度、加工的流动性及产品表面的光洁度。
在ABS树脂中，橡胶颗粒呈分散相，分散于SAN树脂连续相中。当受冲击时，交联的橡胶颗粒承受并吸收这种能量，使应力分散，从而阻止裂口发展，以此提高抗撕性能。
接枝共聚合的目的在于改进橡胶粒表面与树脂相的兼容性和粘合力。这与游离 SAN树脂的多少和接枝在橡胶主链上的 SAN树脂组成有关。这两种树脂中丙烯腈含量之差不宜太大，否则兼容性不好，会导致橡胶与树脂界面的龟裂。
03
ABS的特点
综合性能较好,冲击强度较高,化学稳定性,电性能良好；
与372有机玻璃的熔接性良好,制成双色塑件,且可表面镀铬,喷漆处理；
有高抗冲、高耐热、阻燃、增强、透明等级别；
流动性比HIPS差一点，比PMMA、PC等好，柔韧性好；
适于制作一般机械零件,减磨耐磨零件,传动零件和电讯零件。
04
ABS的加工
ABS树脂可用注塑、挤出、真空、吹塑及辊压等成型法加工为塑料，还可用机械、粘合、涂层等方法进行二次加工。由于其综合性能优良，用途比较广泛，主要用作工程材料，也可用于家庭生活用具。由于其耐油和耐酸、碱、盐及化学试剂等性能良好，并具有可电镀性，镀上金属层后有光泽好、比重轻、价格低等优点，可用来代替某些金属。还可合成自熄型和耐热型等许多品种，以适应各种用途。
05
ABS的用途
ABS根据成型加工工艺的差异，又可分为：注射、挤出、压延、真空、吹塑等品种；ABS树脂的应用领域最广的是汽车、电子电器和建材。汽车内饰材料一般都有哑光的要求，这样有利于减少驾驶员的视觉疲劳，提高了驾驶安全性。PC/ABS的综合性能良好，其表面的光泽度较高，而需要喷哑光漆等二次加工来实现哑光与美观的效果。免喷涂解决方案可以大幅降低成本，也可以减少喷漆过程造成的环境污染。
06
在3D打印领域的应用
ABS塑料是3D打印的一款主要材料之一，之所以能成为3D打印的耗材，是其特性决定，ABS塑料有耐热性、抗冲击性、耐低温性、耐化学药品性及电气性能优良、制品尺寸稳定等特点。目前ABS塑料是3D打印材料中最稳定的一种材质。
ABS材料具有良好的热熔性和冲击强度，是熔融沉积成型3D打印工艺的首选工程塑料，目前主要是将ABS预制成丝、粉末化后使用，应用范围几乎涵盖所有日用品、工程用品和部分机械用品，在汽车、家电、电子消费品领域有广泛的应用。
温度：材料的打印温度为210～240℃，加热板的温度为80℃以上。ABS的玻璃转化温度（塑料开始软化的温度）为105℃。
打印性能：
ABS塑料相当容易打印。无论用什么样的挤出机，都会滑顺地挤出材料，不必担心堵塞或凝固。然而挤完后的步骤却有点困难。这种材料具有遇冷收缩的特性，会从加热板上局部脱落、悬空，造成问题。另外，要是打印的物体高度很高，有时还会整层剥离。因此，ABS打印不能少了加热板。此外，还建议大家使用密闭式的打印机，至少也别在室温太低的房间打印，促使材料冷却，导致收缩。
ABS能打印得非常快，还能设定仪器大幅增加回抽的速度。由于抽丝的毛病很罕见，因此通常只要稍微回抽一下就够了。
ABS弹性十足，适合做成穿戴用品。
强度：只要以适当的温度打印，让层层材料牢牢黏住，ABS的强度就会变得相当高。ABS具有柔软性，即使承受压力也只会弯曲，不会折断。比如做手镯就可以使用ABS材料。
气味：ABS最大的缺点是打印时会产生强烈的气味。虽然许多人不介意这一点，但也有人在通风不良的房间打印ABS线材后会不舒服。无论是什么样的材料，都建议各位在通风好的房间里打印。尤其是使用ABS时更是如此。
ABS-M30 是一种生产级别的塑料，是专为 FDM 技术的 3D 打印而设计，这种坚固、常见的材料有助于更频繁地进行测试以及重复进行工作，最终减少风险并制造出更好的产品，加快上市速度。由于性能原因和价格更加合适，非常适合概念模型和中等要求零件，包括功能性原型、夹具、卡具、制造加工和最终用途零件。此材料的颜色有自然色、白色、黑色、深灰色、红色和蓝色，此外还可自定义颜色。
使用ABS-M30耗材打印的产品原型
使用ABS-ESD7打印的硬盘卡具
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知识｜常见塑料分类
常见塑料制品的分类
一般的塑料制品的底部都会有如上标示，它们对使用范围进行了界定，标有这些数字的器皿都是合格产品，但是如果使用不当就会变成毒物。
1、PET：聚对苯二甲酸乙二醇酯
常用来制作矿泉水瓶、可乐饮料瓶、果汁瓶、屏幕保护膜及其它透明保护膜等，通常呈无色透明。因为它只可耐热至70℃，所以这种饮料瓶只适合装冷饮和暖饮，装高温液体（如：热开水）或加热则易变形，有对人体有害的物质溶出；并且该塑料制品使用10个月后，可能会释放出致癌物，对人体具有毒性。
PET也可纺丝，就是我们常说的涤纶，故而奥运期间有回收饮料瓶制衣的说法。许多追求透气和轻便的运动服就是涤纶制成的，很久以前流行的衣料“的确良”也是此物，但是限于当时纺丝手段的落后，的确良衣物穿着上不如现在的舒服。此外PET亦有许多工程应用。
常用于：灌装矿泉水、碳酸饮料、果汁等。
优点：透明度高，可看清瓶子的内容物；耐酸碱，可装碳酸饮料；防水性高，不易渗出。
注意：无毒，但合成过程可能存留单体、低分子齐聚物和副反应产物如二甘醇，这些都是有一定毒性的，用于饮料瓶的PET原料国家有严格的标准。
PET材质的塑料瓶不能放在汽车内晒太阳；不要装酒、油等物质，有害物质容易溶出来。也不要装70℃以上液体，过高温度会导致材料分解释放出有害化学物质。
2、HDPE：高密度聚乙烯
适宜于装食品及药品、装清洁用品和沐浴产品、购物袋、垃圾桶等。目前超市和商场中使用的塑料袋多是此种材质制成，可耐110℃高温，标明食品用的塑料袋可用来盛装食品。HDPE在各种半透明、不透明的塑料容器上被广泛地使用，手感较厚。
常用于：白色药瓶、不透明洗发水瓶、酸奶瓶、口香糖瓶等。
优点：较耐各种腐蚀性溶液，多被用在清洁用品、沐浴产品等。
注意：盛装清洁用品、沐浴产品的瓶子可在清洁后重复使用，但这些容器通常洗不干净，残留的物质会变成细菌的温床，最好不要循环使用，特别不推荐作为循环盛放食品药品的容器使用。
3、PVC：聚氯乙烯
PVC现在多用于制造一些廉价的人造革，脚垫，下水管道等；由于其电气性能良好又有一定的自身阻燃特性，被广泛用于电线电缆的外皮制造。此外，PVC在工业领域应用广泛，特别是在对耐酸碱腐蚀要求高的地方。
常用于：雨衣，PVC塑料线管、水管、塑料开关、插座。
优点：高强度、耐气侯变化性以及较好的耐腐蚀性。
注意：这种材质只能耐热81℃，因此无法在温度较高的地方使用。PVC生产中会使用大量增塑剂（塑化剂，如DOP）和含有重金属的热稳定剂，且合成过程很难杜绝游离单体的存在，遇到高温和油脂时容易析出有毒物，容易致癌，所以PVC在接触人体、特别是医药食品应用中，基本被PP、PE所取代。
4、低密度聚乙烯（LDPE )
塑料薄膜及保鲜膜，纸做的牛奶盒、饮料盒等包装盒都用它作为内贴膜。多用于塑料膜等用具上，不宜作为饮料容器。
常用于：保鲜膜、塑料膜、牙膏或洗面乳的软管包装。
优点：延展性佳，在生活中使用极为广泛。
注意：LDPE制品由于在较高温度下会软化甚至熔化，应尽量避免高于开水温度100℃下使用。保鲜膜在温度超过110℃时会出现热熔现象，因此，食物放入微波炉前，先要取下包裹着的保鲜膜。
5、聚丙烯（PP )
微波炉餐盒采用这种材质制成，能耐130℃高温，透明度差，这是唯一可以放进微波炉的塑料盒，在小心清洁后可重复使用。PP的硬度较高，且表面有光泽。
PP的使用范围也很广泛，日常用品如包装、玩具、脸盆、水桶、衣架、水杯、瓶子等等；工程应用如汽车保险杠等。纺成丝的PP被称为丙纶，在纺织品、无纺布、绳索、渔网等制品中很常见。
常用于：一次性果汁、饮料杯、塑料餐盘、乐扣乐扣保鲜盒等。
优点：透气性佳，耐热温度最高可达167℃，是最轻的塑料容器。
注意：若温度过高，仍会有对人体不好的气体扩散出来。另外，部分微波炉餐盒盒体用PP制成，但是盒盖却是用6号PS制成，使用前仔细检查，若有此类情况应先将盒盖取下后加热。
相比PE制品，PP制品的耐热性略优，典型的乐扣乐扣水杯使用温度可以达到110℃，但是再高的温度就有软化和熔化的危险了，应尽量避免。
6、聚苯乙烯（PS )
温度太高会释放有害物，不能放进微波炉加热，不要用它来装滚烫的食物，同时也不能盛放强酸性（如果汁）和强碱性物质。
分为发泡及未发泡两类：发泡即是一般常见的泡沫塑料饭盒；未发泡的如酸奶瓶；未发泡的轻折就有白痕出现，通常用手可以撕裂。
常用于：冰品容器、快餐盒、廉价透明制品、泡沫塑料、CD盒、水杯、快餐盒、保温隔热材料层等。
优点：透明度、耐热性俱佳，常用来装高温食品，如碗装泡面（现在多用纸质容器），抗寒性佳，各种刨冰也爱用此容器。
注意：若PS遇强酸、强碱性物质时，会产生有害物质，使用PS器具时要小心，勿装酸性或碱性食品。不要用快餐盒打包滚烫的食物，也不要用微波炉加热碗装方便面。
另外，聚苯乙烯易燃，特别是发泡之后的PS。燃烧会产生大量有毒气体。在一些高层火宅事故中，由于隔热层材料采用了广泛使用的PS发泡板，着火后产生的大量浓烟和有毒气体成为了导致大量伤亡的主要原因。
7、聚碳酸酚（PC或OTHER）
它是用双酚A与碳酸二苯酯为原料合成，常用于制造水壶、水杯、奶瓶等。在制作PC过程中，原料双酚A应该完全成为塑料结构成分，不应在使用中释放，但不合格产品做不到，会有小部分双酚A没能完全转化到塑料中，遇热会被释放到食品中，对小孩、胎儿有害。（2011年的PC奶瓶事件就是因此而起）目前最常见的水杯材质，很多百货公司、汽车厂家都用这样材质的水杯当做赠品。
常用于：生活中常被用于透明水杯、奶瓶、饮水桶、CD基材、镜片和灯罩等。
优点：透光性好，耐热性、抗冲击性俱佳，耐弱酸、弱碱、中性油。
注意：抗紫外线及耐候性差；表面不耐磨、易刮伤；不耐强碱。
7、聚酰胺（PA或OTHER）
提起聚酰胺的另一个名字：尼龙——大家一定不陌生。聚酰胺家族很是强大，有很多品种，都具有优良的物理化学性能。这也是PA在电子电器和汽车行业广泛应用的原因。生活中，尼龙绳、尼龙袜也是常见的物品。纺丝的PA纤维被称作锦纶，用于鱼线、渔网、绳索和传送带等。
常用于：尼龙绳、尼龙袜；鱼线、渔网、绳索和传送带等。
优点：尼龙无毒、耐热性良好，特别是耐热、不易变形，所以甚至能用作发动机部件的制造。
注意：尼龙的通风透气性差，容易产生静电。
7、ABS树脂（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物）（ABS或OTHER）
ABS有很多种类，被广泛应用于各种电器外壳、办公用品组件、安全帽和门窗管道等，工业中ABS常用于其他塑料的共混改性。
使用注意：
ABS无毒，但多用于结构材料，日用器皿包装上的应用少见。
ABS优点良多，但依然具有塑料普遍的特点：不耐热。
7、共混物（XX-XX合金）（OTHER）
由于单一塑料很难满足复杂的使用需求，塑料工业中常把不同塑料混合在一起，制成塑料合金，这样既可以发挥不同材料的优点，又能节约开发新材料的成本。
主要应用：
塑料合金被广泛应用于各种结构材料中。如手机外壳多为PC-ABS合金；一些下水管道为了满足性能和加工的需要制成了两种PE的合金，称为双峰聚乙烯。
使用注意：
虽然结合多种塑料的优点，但材料终究还是塑料，耐热性依旧是最大的缺点。但实际应用中多数产品不会接触高温，只要注意应用环境，塑料绝对是便宜适用的好材料。
共混人必须知道的塑料物性检测指标
塑料的应用极为广泛，在生活中随处可见的就有：饮用水瓶、口杯、鼠标键盘外壳、笔壳、文件架、快餐盒、保鲜膜等。
塑料制品的合格与否，必须通过各项检测，今天我们主要了解一下常见塑料的各种物性检测指标。
流动系数
（1）常用的测试标准的量测仪器是溶液指数计（Melt Indexer）.
（2）流动系数检测方法：是一种表示塑胶材料加工时的流动性的数值。它是美国量测标准协会(ASTM)根据美国杜邦公司(Du Pont)惯用的鉴定塑料特性的方法制定而成，其测试方法是先让塑料粒在一定时间（10分钟）内、一定温度及压力（各种材料标准不同）下，融化成塑料流体，然后通过一直径为2.1mm圆管所流出的克（g）数。其值越大，表示该塑胶材料的加工流动性越佳，反之则越差。
（3）测试的具体操作过程是：将待测高分子（塑料）原料置入小槽中，槽末接有细管，细管直径为2.095mm，管长为8mm。加热至某温度后，原料上端藉由活塞施加某一定重量向下压挤，量测该原料在10分钟内所被挤出的重量，即为该塑料的流动指数。有时您会看到这样的表示法?MI 25g/10min，它表示在10分钟内该塑料被挤出25克。一般常用塑料的MI值大约介于1~25之间。MI愈大，代表该塑料原料粘度愈小及分子重量愈小，反之则代表该塑料粘度愈大及分子重量愈大。
收缩率
收缩率是指塑胶制品经冷却、固化并脱模成形后，其尺寸与原模具尺寸之差的百分比。
因结构不同的关系，结晶性塑料与非结晶性塑料的收缩率存在明显的差异。一般地，结晶性塑料的收缩率比非结晶性塑料的收缩率大上好几倍。同时有添加玻璃纤维或其它强化剂的塑胶材料，其收缩率可降低好几倍。影响成型收缩的因素有热收缩、结晶度（热塑性）或硬化度（热固性）、弹性回复、分子配向、与成型条件等因素。
热膨胀系数
由于一般塑料的热膨胀系数比金属大2～10倍，因此在设计模具、塑料与金属并用的器具、塑料的钳核物时，必须详加考虑，以防止因内部应力而造成产品的龟裂变形。
玻璃转移点（TG）
当塑料的温度达到玻璃转移点时，其分子键的分枝开始局部脉动，塑料便由玻璃状变成橡胶状。当聚合物的温度在Tg时，会由较高温下呈现的橡胶态，转至低温下所呈现的具坚硬易脆性质的玻璃状。结晶性塑料有明显的Tg及潜热值，聚合物是呈现橡胶态还是玻璃状全视Tg与当时使用时的温度而定，故Tg为聚合物在使用上的重要指针。
塑料的熔点（TM）
塑料的熔点是指塑料由固体状态变成熔融状态时的温度，此时结晶性塑料的比容显著增加，此温度又称可加工温度。
热变形温度（HDT）
测试的标准：显示塑胶材料在高温受压下能否保持不变的外形，一般用来表示塑料的短期耐热性。
测试方法：将试片在一定压力及一定加温速度下，弯曲到一定程度时的温度。例如，在一标准试片（127×13×3mm）的中心，置放在455kPa或1820kPa负载下，并以2℃/min条件升温直到变形量为0.25mm时的温度。
对非结晶塑料，HDT比Tg小10~20℃；对结晶塑料，HDT则接近于Tm。通常加入纤维补强后，塑料的HDT会上升，因为纤维补强可以大幅提升塑料的机械强度，以致在升温的耐挠曲测试时，会呈现HDT急剧升高的现象。
弹性系数
弹性系数是指塑料受外力作用变形后恢复原来形状的能力，一般以应力对应变的比值表示。弹性值愈大表示塑料材料的刚性（Rigidity）愈好。 硬度测试的标准：塑料的硬度常采用洛氏硬度，萧氏硬度法来测试。
其中Shore A常用来测定较软的塑料，如TPE等弹性体或橡胶；Shore D则来测定较硬的塑料；而Rock Well几乎都是测定较硬之工程塑料或高性能工程塑料。
它们的公式换算为Shore D＋50=Shore A。普通PE、MF、UF、FRP等塑料较硬，PE类较软。
冲击强度
其中有夏比（Charpy）法及艾氏（Izod）法两种。
计算方法是将破坏试片所需的能量值除以试片的宽度。一般塑料以PVC、PE、PP、ABS等冲击强度较高。
压缩强度
压缩强度是指塑料承受外来压缩力的能力。
聚缩醛、聚酯、压克力、尿权树脂和美腊明树脂在这方面性能较突出。
弯曲强度
主要用来测定塑料耐折的能力，以每单位面积多少力来表示。
一般塑料以PVC、美腊明树脂、环氧树脂及聚酯类弯曲强度为佳。玻璃纤维也常用来提升塑料的耐折性。弯曲弹性率是指将试片弯曲时（测试方法如弯曲强度），在弹性范围内，单位变形量所产生的弯曲应力。一般弯曲弹性率越大，则表示该塑胶材料的刚性越好。
抗张强度
检测的方法：将塑胶材料拉伸到某一程度，所需力量的大小，通常以每单位面积多少力来表示，而其所拉伸长度的百分比即为伸长率。拉伸强度试片其拉伸的速度通常为5.0～6.5mm/min。
吸水率
主要用来测试塑料膜或塑料板气体穿透难易的程度。
检测的方法：将样品烘干后称重，再浸入水中24或48小时，然后取出来再称重，计算重量增加的百分比。
酚醛树脂、尿醛树脂、尼龙、纤维素树脂等吸水率较高，PE、PP等吸水率较低。一般吸水率大者，其机械强度与尺寸稳定性易受影响。
游离单体
游离单体含量可表示树脂聚合的程度，一般以ppm表示。用做食品容器的塑料，或单体聚有毒性的塑料对游离单体含量管制较严。
黏度
测试的标准：粒径分布可依ASTM D1921的筛分法测得，假比重可依ASTM D1895的方法测得。
分子量
分子量是指显示胶塑体及胶溶体的特性。
一般化合物的分子量是不变的，而聚合体的分子量则是大小不均，所以必须采用平均值及分布度表示。常用的分子量表示法为重量平均分子量MW及数目平均分子量MN，其比值MW/MN称为分子量分布。
比重
物质密度与水密度的比值（水密度为1），所谓密度是指单位体积的重量。比重可用来估算制品所需原料的重量，而要减轻塑料的用量或重量可采用发泡的方式解决。
比重可用来估算制品所需原料的重量，而要减轻塑料的用量或重量可采用发泡的方式解决。
文章来源：链塑网