Multifaceted Evaluation of Plastics: Differences due to PC/ABS Resin Compounding Ratio

Význam tématu

V oblasti zpracování polymerních materiálů je klíčové přesné stanovení složení směsí polykarbonátu (PC) a akrylonitril-butadien-styrenu (ABS). Odchylky mezi zamýšleným a skutečným poměrem komponent mohou významně ovlivnit mechanické, termální i optické vlastnosti výsledného dílu.

Cíle a přehled studie

Studie se zaměřuje na:

• Stanovení vztahu mezi vstupním poměrem PC/ABS a fyzikálně-chemickými vlastnostmi vstřikovaných vzorků.
• Ověření shody složení po zpracování prostřednictvím více analytických technik.
• Mikroskopickou analýzu distribuce fází v kompozitu.

Použitá instrumentace

• UV-2600i UV-Vis spektrofotometr s integrovanou sférou
• DUH-210 Dynamic Ultra Micro Hardness Tester
• AGX-V univerzální tahová zkušební soustava
• DSC-60 Plus diferenční skenovací kalorimetr
• IRTracer-100 FTIR se QATR™10 (diamond prism)
• SPM-Nanoa skenovací próbní mikroskop (AFM) v režimu Nano 3D Mapping Fast

Použitá metodika

Vzorky s poměry PC : ABS 0 : 100, 25 : 75, 50 : 50, 75 : 25 a 100 : 0 byly připraveny v pěchovacím mlýnu a vstřikovací lisovací soustavě. Charakterizace zahrnovala:

• Yellowness index z UV-Vis odrazových spekter (380–780 nm)
• Indentation hardness test (500 mN) pomocí Berkovichovy špičky
• Tahové zkoušky s extensometrem TRViewX při rychlosti 1 mm/min
• DSC skenování při 20 °C/min pod dusíkem
• FTIR měření 400–4000 cm−1 (rozlišení 4 cm−1, 40 scanů)
• SPM nano mapování povrchové tvrdosti na ploše 5 × 5 µm

Hlavní výsledky a diskuse

• Yellowness index se zvyšuje s rostoucím podílem ABS v důsledku poklesu odrazivosti.
• Indentation hardness dosahuje maxima při 75 % PC, lineární závislost nebyla prokázána.
• Tahová pevnost a prodloužení vykazují rostoucí trend s podílem PC, přičemž pevnost má téměř lineární vztah k složení.
• Elastic modulus má vrchol mezi 50 % a 75 % PC, poté stagnuje.
• DSC odhalila dvě skelné přechody (Tg1 pro ABS, Tg2 pro PC) s lineární závislostí na složení.
• FTIR intenzita absorpčního pásu C=O (1770 cm−1) roste úměrně obsahu PC a potvrzuje složení po vstřikování.
• SPM zobrazil homogenní distribuci PC fází; plošný podíl PC odpovídal zamýšlenému poměru.

Přínosy a praktické využití metody

Kombinace UV-Vis, tvrdostních testů, tahových zkoušek, DSC, FTIR a SPM umožňuje přesnou a rychlou kontrolu složení PC/ABS kompozitů ve výrobě. Multifaktoriální přístup minimalizuje riziko nesprávné diagnózy složení a zajišťuje spolehlivou kvalitu finálních dílů.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace online FTIR a DSC měření pro automatizovanou kontrolu výrobních linek.
• Rozšíření metodiky na další polymerní směsi a kompozity.
• Propojení mikroskopických dat z AFM s prediktivními modely mechanických vlastností.
• Vývoj softwarových nástrojů pro kvantitativní hodnocení fázové distribuce a vlastností.

Závěr

Multifaktoriální hodnocení prokázalo vysokou spolehlivost stanovení skutečného poměru PC/ABS v polymerních kompozitech a umožňuje předpověď jejich optických, mechanických a termálních vlastností. Další výzkum se zaměří na detailní souvislost mezi mikroskopickou strukturou a makroskopickými vlastnostmi směsí polymerů.