HIPS與ABS塑料性能的對比分析

詹建新

（廣東威博電器有限公司 廣東佛山 528305）

1 前言

目前，家電行業(yè)的采購成本越來越高，許多家電企業(yè)為了降低采購成本，紛紛提出了各種降成本的方案，其中有把HIPS替代ABS來生產塑料零配件也列入了降成本的方案之一。主要是因為HIPS的采購價格遠遠低于ABS，而且HIPS與ABS具有相同的縮水率，并且生產出來的塑料制件具有ABS的基本相同外觀，因此在不需要修改注塑模具的情況下，可以直接用生產ABS制件的模具來生產HIPS的塑料制件。因此有不少廠家希望用HIPS取代ABS來生產塑料零件，以此來降低公司的采購成本。為了評估用HIPS生產的塑料件給整個產品的品質帶來的風險，我們對ABS與HIPS的制件進行了長期的測試，并對ABS與HIPS制件的性能進行了對比分析，得出大量原始資料與同行分享。

2 實驗過程

2.1 實驗材料、儀器與設備

實驗材料：ABS：某品牌全新料；HIPS：某品牌全新料；

實驗材料來源：為了更有說服力，接近生產實際情況，我們從注塑現(xiàn)場的料桶中抽取材料（全新料，含色粉，不含再生料）作為測試對象。

注塑機：MJ20 蘇州震旭機械有限公司；

電子萬能試驗機：WDW-100濟南一諾世紀試驗儀器有限公司；

懸臂梁沖擊試驗機：OX-993東莞奧祥儀器設備有限公司；

氙燈實驗：將制件放置在氙燈老化實驗箱中，氙燈直接照射到制件表面，并使制件表面溫度為60℃。

紫外光實驗：將制件放置在紫外老化實驗箱中，紫外光直接照射到制件表面，紫外光照射強度為中等強度。

2.2 試驗前的準備工作。

將全新的ABS或HIPS材料分別在80℃下烘箱中進行烘干3h，使其完全變干。然后注塑成標準樣條，并對標準樣條進行拉伸強度、彎曲強度、彎曲模量、抗沖擊強度測試。

2.3 測試標準：

拉伸性能測試：按GB/T1040-1992測試，拉伸速率為10mm/min，標準樣條，測試溫度為23℃；

懸臂梁缺口沖擊強度：按GB/T 1843-1993測試，測試溫度為23℃；

彎曲強度測試：按GB/T1042-9179測試，壓頭下降速度為2 mm/min，測試溫度為23℃；

2.4 測試數(shù)據(jù)來源

將ABS及HIPS材料分別制作成標準樣條，并對每項檢測項目都檢測10次，去掉最高值與最低值后再取平均值，并把平均值作為分析的依據(jù)。

3 ABS和HIPS在不同溫度下的性能差異

實驗過程及目的：將ABS和HIPS的標準樣條分別放置在不同的溫度下，測試樣條性能，測試數(shù)據(jù)如表1所示。

試驗溫度：

·室溫及高、低溫試驗時：環(huán)境溫度為23℃；

·室溫處理：測試溫度為23℃，并在室溫下放置48h，測試樣條性能；

·低溫處理：室溫處理24h，→恒溫恒濕箱-20℃放置48h，測試樣條性能；

·高溫處理：室溫處理24h，→恒溫恒濕箱43℃放置48h，測試樣條性能。

表1是ABS、HIPS制作成標準測試樣條后，在不同溫度下的性能測試數(shù)據(jù)。

測試結果分析：

(1)HIPS與ABS比較：HIPS除了彎曲模量的低溫測試比較接近ABS外，其它方面的性能測試，HIPS的性能都要遠遠低于ABS，特別是室溫及低溫下的沖擊強度，HIPS還不到ABS的一半，低溫是48.31%，室溫是39.23%。

表1 ABS和HIPS在不同溫度下的測試數(shù)據(jù)

表2 ABS與HIPS氙燈老化試驗的測試數(shù)據(jù)

表3 ABS與HIPS在紫外光老化下的測試數(shù)據(jù)

(2)HIPS不同溫度下的比較：彎曲強度與彎曲模量的變化不大，拉伸強度的變化較大，由34.623變?yōu)?2.132，減少12.491，變化36%。沖擊強度性能在不同溫度下的變化最大，HIPS在-20℃、23℃及43℃三個不同溫度下的沖擊強度實測數(shù)據(jù)，43℃沖擊強度達到12.29 kJ/m2，-20℃只有6.236 kJ/m2，相差近一半，下降49.2%，變化很大，而且-20℃沖擊強度為6.236 kJ/m2，這個數(shù)據(jù)在日常應用中的表現(xiàn)就是HIPS較脆，稍微受到打擊就容易破碎。如果是在北方較寒冷的地區(qū)，冬天的氣溫更低，HIPS的制件將會更容易破碎。

(3)上述測試表明在北方冬季低溫地區(qū)不適合使用HIPS生產的塑料家用電器。

4 ABS與HIPS氙燈老化試驗對比分析

實驗過程及目的：將ABS和HIPS的標準樣條分別放置氙燈老化試驗箱中，受到一定時間的老化照射后，再測試其性能。測試數(shù)據(jù)如表2所示。

試驗溫度：

室溫測試：環(huán)境溫度為23℃；氙燈溫度：在老化箱中，制件受氙燈老化照射的表面溫度為60℃。

表2是ABS、HIPS制作成標準測試樣條后，在氙燈加速老化實驗箱中老化不同時間后的性能測試數(shù)據(jù)。

測試結果分析：

（1）HIPS與ABS比較：除了彎曲模量兩者比較接近以外，其它方面的測試，HIPS的性能都要遠遠低于ABS，特別是沖擊強度，老化240h以上后，HIPS的沖擊強度在5kJ/m2以下，只有ABS的1/4，這個數(shù)據(jù)在日常應用中的表現(xiàn)就是HIPS的零件較脆，容易破碎。

（2）HIPS不同老化時間后的比較：HIPS的拉伸強度、彎曲強度與彎曲模量在老化后的變化不大，但沖擊強度的變化很大，HIPS老化前的沖擊強度為10.188 kJ/m2，老化240小時與400h后，沖擊強度分別為4.674，4.56 kJ/m2，分別是下降前的45.9%及44.7%，下降一半以上。而且老化240h后，沖擊強度為4.6 kJ/m2，這個數(shù)據(jù)在日常應用中的表現(xiàn)就是HIPS的零件較脆，容易破碎。

（3）上述測試表明HIPS制件不適宜應用于日常家用電器中常承受高溫的電器，比如電飯煲、電水壺一類的受高溫產品，而且在南方氣溫較高的地區(qū)，HIPS生產的塑料制件在氣溫較高的室外，也容易老化，不適宜長期使用。

5 ABS與HIPS在紫外光老化下的對比分析

實驗過程及目的：將ABS和HIPS的標準樣條分別放置紫外光老化試驗箱中，受到一定時間的老化照射后，再測試其性能。。

試驗溫度：室溫測試：：環(huán)境溫度為23℃；氙燈溫度：在老化箱中，制件受中等強度的紫外光加速老化照射。

表3是ABS與HIPS制作成標準測試樣條后，在紫外光加速老化實驗箱中接受中等強度的紫外光照射，老化不同時間后的性能測試數(shù)據(jù)。

測試結果分析：

（1）HIPS與ABS比較：HIPS的彎曲模量比ABS下降較少，但也接近15%，其它三個方面的測試，HIPS的性能都要遠遠低于ABS，特別是沖擊強度，老化400小時以后，HIPS的沖擊強度在6kJ/m2以下，只有ABS的1/3左右。

（2）HIPS不同老化時間后的比較：拉伸強度、彎曲強度與彎曲模量的變化不大，但沖擊強度的變化很大，HIPS老化前的沖擊強度為10.188 kJ/m2，老化400小時后，沖擊強度為5.9kJ/m2，相差4.288 kJ/m2，下降了42%以上。而且老化400小時后，沖擊強度為5.9kJ/m2，這個數(shù)據(jù)在日常應用中的表現(xiàn)就是HIPS的零件較脆，容易破碎。

（3）上述測試同樣表明：HIPS制件不適宜應用于日常家用電器中經常承受高溫的電器，比如電飯煲、電水壺等，而且在南方氣溫較高的地區(qū)，HIPS生產的塑料制件在氣溫較高的室外，也容易老化，不適宜長期使用。

6 結論

（1）通過一系列的測試，用HIPS材料生產的測試樣條，相比ABS更容易老化，導致沖擊強度明顯下降。在應用到家用電器上，HIPS所生產的制件，在剛開始使用時，雖然能夠達到ABS制件相同的效果，但隨著使用時間的延長，或反復受高溫、低溫的影響，HIPS的老化速度比ABS快很多，容易破碎，從而導致產品的使用壽命下降。

（2）目前HIPS的生產廠家很多，不同品牌的HIPS性能差異很大，有的高品質HIPS比ABS性能還要好，但低品質的HIPS的性能則很差，因此在選擇HIPS生產塑料制件時，應該選用品質較好的品牌，慎用低品質的HIPS。

（3）由于HIPS的抗沖擊強度比ABS要低很多，而且容易老化，老化后容易破碎，建議在一些運動件的產品中慎用HIPS。

（4）在一些家用電器的關鍵零部件的降成本中，在沒有充分測試的情況下，應當慎用HIPS取代ABS。

[1]Riew C.K.Rubber-Toughened ACS[M].Washingtom DC,1989