Styreeni-butadieenilohkokopolymeeri (SBS): rakenne, ominaisuudet ja teollisuussovellukset

1. Molekyylirakenne ja polymerointimekanismi

SBS on kolmilohkokopolymeeri, jota tyypillisesti esitetään S - B - S, jossa polystyreeni- (S) lohkot sijaitsevat keskimmäisen polybutadieenin (b) lohkon molemmissa päissä. Rakenne syntetisoidaan elävän anionisen polymeroinnin avulla, menetelmällä, joka mahdollistaa tarkan hallinnan molekyylipainon ja lohkoarkkitehtuurin suhteen.

• Polystyreeni (t): Jäykkä, lasimainen segmentti, jolla on korkea lasimuunnoslämpötila (~ 100 ° C), joka tarjoaa mekaanisen lujuuden ja lämpövastuksen.

• Polybutadieeni (b): Pehmeä, kumimainen segmentti, jolla on alhainen lasimuutoslämpötila (~ –90 ° C), vastuussa joustavuudesta ja joustavuudesta.

Styreeni- ja butadieenilohkojen välinen mikrofaasin erottaminen johtaa kumimatriisiin dispergoituneiden erillisten polystyreenidomeenien muodostumiseen. Nämä fyysiset silloitukset toimivat kuin kovalenttiset sidokset perinteisissä vulkanoiduissa kumeissa, antaen SBS -kestomuovisen käyttäytymisen ja mahdollistaen sulatuskäsittelyn.

2. avainominaisuudet ja suorituskykyominaisuudet

SBS: n kaksifaasin morfologia aiheuttaa monipuolisia materiaalien ominaisuuksia, mikä tekee siitä sopivan monenlaiseen tekniikan ja kaupallisen käytön.

• Joustavuus: SBS käyttäytyy kuin vulkanoitu kumi ympäristön lämpötiloissa, mutta pehmenee ja virtaa kohonneissa lämpötiloissa, mikä mahdollistaa uudelleenkäsittelyn ja uudelleenmuokkaamisen.

• Vetolujuus: Polystyreeni-päättymislohkot toimivat kovina domeeneina, jotka vahvistavat mekaanista lujuutta.

• Liuottimen yhteensopivuus: SBS on liukoinen moniin hiilivetypohjaisiin liuottimiin, mikä tekee siitä ihanteellisen käytettäväksi liuospohjaisissa liimissä ja pinnoitteissa.

• Sääkestävyys: Vaikka SBS tarjoaa hyvää joustavuutta, se voi läpikäytävän hapettumisen butadieenilohkon tyydyttymättömän luonteen vuoksi, mikä vaatii stabilointiaineita ulkokäyttöön.

• Lämpövakaus: SBS: llä on rajoitettu korkean lämpötilan suorituskyky (tyypillisesti alle 90 ° C), mutta se sopii sovelluksiin, jotka vaativat kohtalaista lämmönkestävyyttä.

Nämä ominaisuudet voidaan virittää säätämällä styreenipitoisuutta (tyypillisesti 25–40%) tai hydraamalla butadieenilohko johdannaisten, kuten SEB: n (styreeni-etyleeni/butyleeni-styreeni), tuottamiseksi, joka tarjoaa tehostetun UV: n ja lämpöstabiilisuuden.

3. Valmistustekniikat ja formulaatiomuutokset

SBS voidaan prosessoida käyttämällä tavanomaisia kestomuovisia menetelmiä, mukaan lukien suulakepuristus, injektiomuovaus, puhallusmuovaus ja lämpömuotoilu. Yhdistettäjille ja valmistajille SBS: ää voidaan käyttää puhtaassa muodossa tai sekoittaa muiden materiaalien kanssa räätälöimään suorituskykyä.

Yleisiä muutoksia ovat:

• Sekoitus hartsien tai öljyjen kanssa Viskositeetin ja tarttumisominaisuuksien muokkaaminen.

• Sisältää täyteaineita (esim. Hiilimusta, piidioksidi) mekaanisen lujuuden parantamiseksi tai kustannusten vähentämiseksi.

• Stabilointiaineiden ja antioksidanttien lisääminen Tuotteen käyttöikän pidentäminen ympäristöstressissä.

Sen yhteensopivuus bitumin ja erilaisten tarttujien kanssa tekee myös SBS: n kulmakivipolymeeristä paineherkkien liimojen (PSA) ja kuuman sulan liiman formuloinnissa.

4. Teollisuussovellukset ja markkinoiden käyttö

SBS: n sopeutumiskyky on tehnyt siitä materiaalin useilla keskeisillä teollisuudenaloilla:

Jalkineet:
SBS: tä käytetään laajasti kenkäpohjassa sen mukavuuden, kestävyyden ja otteen tasapainon vuoksi. Se mahdollistaa monimutkaiset pohjakuviot injektiomuovan kautta säilyttäen samalla liukumisen kestävyyden ja iskun imeytymisen.

Asfaltin muokkaus:
Tienrakennuksessa SBS-modifioitu bitumi parantaa asfalttijalkavaltioiden joustavuutta, ruiskuttamista ja säätä kestävyyttä. SBS parantaa matalan lämpötilan halkeaman kestävyyttä ja korkean lämpötilan suorituskykyä, mikä johtaa pitkäaikaisiin teihin.

Liimat ja tiivisteet:
SBS-pohjaiset kuumat sulamisliimat (HMA) suositaan niiden nopeaan tarttumiseen, vahvaan sitoutumislujuuteen ja joustavuuteen. Sovellukset vaihtelevat pakkauksista ja kirjansidosta rakennus- ja autojen sisustuskokoonpanoon.

Kulutustavarat:
SBS löytyy leluista, kahvoista ja kahvoista sen pehmeän kosketuksen ja kumimaisen tunteen vuoksi. Sitä käytetään myös hygieniatuotteissa, etenkin kudotuissa sovelluksissa, joissa joustavuus ja mukavuus ovat välttämättömiä.

Lääketieteellinen ja pakkaus:
Vaikka lääketieteellisiä laitteita ei ole ensisijainen materiaali, SBS: ää käytetään joskus joustavissa putkissa tai kalvo -sovelluksissa, joissa vaaditaan alhaiset uutettavat ja suuret joustavuudet.

5. Ympäristönäkökohdat ja kierrätyshaasteet

Synteettisenä polymeerinä SBS asettaa haasteita kestävyyteen, etenkin sen elämän lopun käsittelyn suhteen. Toisin kuin termuovikelvot, SBS voidaan uudelleenkäsittely uudelleen, mikä avaa mahdollisuudet mekaaniseen kierrätykseen. Haasteet ovat kuitenkin edelleen:

• Kontaminaatio täyteaineista ja lisäaineista vaikeuttaa kierrätysvirtoja.

• Hajoaminen uudelleenkäsittelyn aikana voi rajoittaa kierrätettyjen SBS: n laatua.

• Vakiintuneen infrastruktuurin puute TPE: n kierrätys, etenkin rakennus- ja tiesovelluksissa.

Kierrätettävyyden parantamiseksi on käynnissä:

• Kuluttajien jälkeiset keräysjärjestelmät jalkineiden ja tarttuvien jätteiden varalta.

• Devulcanisaatio ja uudelleenjärjestely SBS: n uudelleenkäyttö toissijaisissa tuotteissa.

• Biopohjaiset vaihtoehdot Styreenin tai butadieenimonomeerien osittaiseen korvaamiseen.

6. Tutkimuksen ja tulevien suuntausten edistysaskeleet

Viimeaikainen tutkimus on keskittynyt SBS: n kestävyyden, suorituskyvyn ja toiminnallisen monimuotoisuuden parantamiseen:

• Nanokomposiitti SBS -materiaalit Grafeenin, montmorilloniitin tai piidioksidin sisällyttäminen esteisiin ja mekaanisiin parannuksiin.

• Funktionalisoitu SBS Parannetun tarttumisen, yhteensopivuuden kanssa polaaristen materiaalien kanssa tai parannetun UV -vastus.

• Reaktiivinen sekoitus muiden polymeerien, kuten EVA: n tai TPU: n, kanssa synergististä suorituskykyä erikoissovelluksissa.

• Bioperäisten SBS-analogien kehitys , pyrkii vähentämään riippuvuutta petrokemiallisista raaka -aineista.

Pitkällä aikavälillä lohkokopolymeeritieteiden ja vihreän kemian periaatteiden yhdistelmän odotetaan johtavan innovaatioita SBS: ssä ja sen johdannaisissa.