Mikä tekee styr-butadieenilohkopolymeeristä (SEBS) tekeehydro- termoplastisen elastomeerin?

Mikä on hydrattu styreeni-butadieenilohkokopolymeeri (SEBS)?

Hydrattu styreeni-butadieeni-lohkokopolymeeri , joka tunnetaan lyhenteellä SEBS, on korkean suorituskyvyn termoplastinen elastomeeri (TPE), joka on valmistettu styreeni-butadieeni-styreeni (SBS) -lohkokopolymeerin selektiivisellä hydrauksella. Hydrausprosessi kyllästää SBS-prekursorin polybutadieenikeskilohkossa olevan hiili-hiili-kaksoissidokset ja muuttaa sen polyeteeni-buteeni (EB) -segmentiksi. Tuloksena oleva kolmiosarakenne - polystyreeni (PS) -päätylohkot, jotka reunustavat kyllästettyä polyeteeni-buteenivälikappaletta - on molekyyliarkkitehtuuri, joka antaa SEBS:lle sen erottuvan yhdistelmän kumimaista elastisuutta, termoplastista prosessoitavuutta ja sitoutumista ympäristön kestävyyttä.

Toisin Suomit vulkanoidut kumit, SEBS ei vaadi kemiallista silloitusta elastisten ominaisuuksien kuin vulkanoidut kumit. Sen polystyreenipäätylohkot aggregoituvat koviksi, lasimaisiksi alueiksi, jotka toimivat fysikaalisinaa käyttölämpötiloissa, kun taas pehmeä polyeteeni-buteenivälikappale tarjoaa kumille ominaista joustavuutta ja elastista palautusta. Koska nämä fysikaaliset ristisidokset ovat termisesti palautus – hajoavat, kun materiaali kuumennetaan polystyreenidomeenien lasittumislämpötilan yläpuolella – SEBS:ää voidaan työstää toistuvasti tavallista termoplastisia laitteita, kuten ruiskuvalukoneita, ekstruudereita ja puhallusmuovaa sen lämpötilaa, jonka jälkeen se palautetaan. Tämä prosessoitavuuden ja suorituskyvyn yhdistelmä on tehnyt SEBS:stä yhdeksi laajemman ja laajimmin määritellyistä materiaaleista globaaleilla termoplastisilla elastomeerimarkkinoilla.

Hydrausprosessi ja sen vaikutus materiaalin ominaisuudetsiin

Muutos SBS:stä SEBS:ksi hydrauksen avulla on kriittinen vaihe, joka muuttaa materiaalin suorituskykyprofiilia. SBS-prekursorissa polybutadieenikeskilohko sisältää lukuisia täydellisen hiili-hiili-kaksoissidoksia (C=C), jotka ovat kemiallisesti reaktiivisia kohtia – jotka ovat herkkiä ilmakehän hapen hapettumiselle, ultraviolettisäteilyn aiheuttamalle hajoamiselle ja otsonin vaikutukselle. Nämä haavoittuvuudet rajoittavat SBS:n sisäkäyttöön ja lyhytikäisiin sovelluksiin, joissa ympäristön altistuminen on minimaalista.

Hydraus suoritetaan katalyyttittisessä korotetussa vetypaineessa, kaikkiisesti reaktoriin nikkeliin, kottiin tai titaaniin perustuvia organometallisia katalyyttejä. Vetymolekyylit lisäävät polybutadieenilohkon kaksioissidoksia ja muuttavat ne sopivat hiili-hiili- maksiksi sidoksiksi. Kaupallisissa SEBS-laatuissa saavutettu hydrausaste on todella yli 98 %, mikä tarkoittaa, että kaikki reaktiivinen täydellinen hyvättymättömyys keskilohkossa eliminoituna. Tämä täydellinen kyllästyminen tarjoaa SEBS:n dramaattisesti paremman kestävyyden hapettumista, UV-säteilyä, otsonia ja lämpöikääntymistä vastaan ​​​​verrattuna sen SBS:n esiasteeseen.

Hydrausprosessi muuttaa myös keskilohkon kiteisyyttä ja ketjun liikkuvuutta, mikä lisää sen panosta materiaalin elastiseen palautumiseen ja joustavuuteen alhaisissa lämpötiloissa. Hydrauksella valmistetulla eteeni-buteenikopolymeerirakenteella kuin alhaalla lasittumislämpötilalla alkuperäisellä polybutadieenilla, mikä tulee kumisen käyttäytymisen todella alle 0 °C:n lämpötiloissa – tärkeä etu ulko- ja autosovelluksissa, näkyy toimittava luotettavasti laajoilla lämpötila-alueella.

SEBS:n tärkeimmät fyysiset ja kemialliset ominaisuudet

SEBS:llä on ominaisuusprofiili, joka erottaa sen sekä tavanomaisista vulkanoiduista kumeista että muista termoplastisista elastomeeriperheistä. Seuraavat ominaisuudet yhdessä selittävät sen laajan käyttöönoton vaativilla sovellusalue:

• erinomainen UV- ja otsoninkestävyys: SEBS:n kyllästetty keskiosa tekee luonnostaan kestävän UV-säteilyn aiheuttaman ketjun katkeamista ja otsonin halkeilua – vikatiloja, jotka aiheuttavat nopean hajoamisen komplikaatioissaan kumeissa, kuten luonnonkumissa, SBS: ja EPDM:ssä ilman stabilointiaineita. SEBS-pohjaiset yhdisteet voidaan käyttää formuloida läpäisemään laajennetut säänkestotestit ilman allekirjoita mekaanisten ominaisuuksien heikkenemistä.
• Laaja käyttölämpötila-arvo: SEBS hyödylliset mekaaniset ominaisuudet noin -60°C - 150°C, joten se soveltuu sovelluksiin, esiintyy äärimmäistä kylmyyttä tai häiriötä kohonneita lämpötiloja. Tämä alue ylittää pehmeyttä SBS:n, joka alkaantyä ja menettää elastisen palautuksen ylimisen yli 60 °C:n lämpötiloissa.
• Korkea elastinen palautuminen: SEBS:ssä on kumimainen elastinen palautuminen, joka palaa alkuperäisiin mittoihinsa muodonmuutoksen jälkeen minimaalisella pysyvällä jäykkyksellä. Tämä ominaisuus on olennainen tiivistys-, tartunta- ja pehmustussovelluksissa, joissa mittojen palautuminen puristuksen tai venymisen jälkeen on toiminnallinen vaatimus.
• Kemiallinen kestävyys: SEBS:n hydrattu rakenne tarjoaa hyvän kestävyyden laimennettuja happoja, emäksiä, alkoholeja ja vesiliuoksia vastaan. Jos SEBS on turvonnut alifaattisten ja aromaattisten hiilivetyliuottimien vaikutuksesta – mikä on rajoituksen polttoainejärjestelmäsovelluksissa – se toimii hyvin kosketuksessa vesipitoisten ja lievästi kemiallisten ympäristöjen kanssa, jotka ovat tärkeitä lääketieteellisille, elintarvikekosketus- ja henkilön hygienian sovellukseksiille.
• Läpinäkyvyys ja värittävyys: Täyttämättömät SEBS-laadut ovat luonnostaan läpinäkyviä tai läpikuultavia, ja niillä on erinomainen valonläpäisy. Tämä optinen kirkkaus mahdollistaa materiaalin pigmentoinnin johonkin väriin suurella väritarkkuudella ja siitä sopivan sovelluksiin, jotka vaativat mukautettuja visuaalista tarkastusta – kuten lääketieteelliset letkut, elintarvikepakkausten tiivisteet ja kulutustavarakahvat.
• Matala tiheys: SEBS:n tiheys on noin 0,89-0,91 g/cm³, mikä on vähemmän kuin käytettyimpien täytekumien ja teknisten muovien. Tämä painoetu on arvokas auto- ja kulutuselektroniikkasovelluksissa, joissa keveys on suunnittelun tavoite.
• Kierrätettävyys: Termoplastisena elastomeerina SEBS:n sulattaa ja muuttaa ilman ominaisuuksien tunnusmerkkiä, mikä mahdollistaa romun ja käyttöiän lopullisessa materiaalissa kierrättämisen takaisin tuotantoprosessiin – kestävyyden etumerkityksellisen lämpökovettuviin kumeihin, niitä ei voida aiheuttaa uudelleen vulkanoinnin jälkeen.

SEBS säännölliset termoplastisiin elastomeereihin

Termoplastisten elastomeerien markkinat kattavat useita eri materiaaliperheitä, jokaisella on oma ominaisuusprofiilinsa ja käyttövahvisaatio. Ymmärtäminen, missä SEBS vaikuttaa vaihtoehtoihin, selve, miksi se on asetettu vaativiin sovelluksiin, joissa muut TPE:t eivät ole vaativia.

Vertailu erityisessä SEBS:n erityisessä vahvuutta UV-kestävyydessä ja ulkopuolinen hinta, mikä tekee siitä hyvän valinnan aina, kun kestävyys ja kestävyys laajalla lämpötila-alueen etusijalla. Sen luonnollinen läpinäkyvyys ja elintarvikekosketusyhteensopivuus erottavat sen myös TPV:stä ja TPC:stä kuluttaja- ja lääketieteellisissä sovelluksissa.

SEBS:n sekoitus ja formuloinnin joustavuus

Yksittäinen SEBS:n kaupallisesti arvokka useimmat ominaisuudet on sen poikkeuksellinen yhteensopivuus useiden peruspolymeerien, pehmittimien, täyteaineiden ja lisäaineiden kanssa – mikä tekee siitä yhden koostumuksen joustav eniten materiaaleista, jotka seoksenvalmistajat voivat käyttää. Tätä yhteensopivuutta hyödynnetään SEBS-pohjaisten yhdisteiden suunnittelussa, sisällön ominaisuusprofiilit on räätälöity tuotteen suunnittelun sovellussten suunnittelussa.

Polymeerien sekoitus

SEBS sekoittuu helposti helposti polyolefiinien – polypropeenin (PP) ja polyeteeniinin (PE) – kanssa tuottaakseen yhdisteitä, joilla on parempi kovuus, lämmönkesto ja prosessointiominaisuudet selkeäaseen SEBS:ään. PP/SEBS-sekoitukset ovat yleisimmin käytettyjä TPE-yhdisteperheitä, ja ne tarjoavat kustannustehokkaan reitin materiaaleihin, joita Shore A -kovuusarvot vaihtelevat 40-90 ja lämpöpoikkeutuslämpötilat sopivat autojen sisäkäyttöön. SEBS sekoitetaan myös polystyreeniin lisäkseen kovuutta ja jäykkyyttä sekä polykarbonaattia tuottamaan läpinäkyviä, iskunkestäviä yhdisteitä optisiin ja kulutuselektroniikkasoveluksiin.

Öljyn pidennys

Valkoinen mineraaliöljy (parafiininen prosessiöljy) on yleisin SEBS-valmisteissa käytetty täyteaine. Öljy pehmittää selättää polyeteeni-buteenivälikappaletta, vähentää kovuutta, parantaa joustavuutta alhaisissa lämpötiloissa ja alentaa seoskustannuksia vaikuttamatta kokonaan UV-kestävyyteen tai lämpöstabiilisuuteen. Öljyllä jatkettuja SEBS-yhdisteitä, kuiva Shore A -kovuusarvot ovat niinkin alhaisia ​​​​kuin 10–20, tarvitaan erittäin pehmeissä sovelluksissa, kuten vauvantuotteissa, lääketieteellisissä geelityynyissä ja hoitolaitteissa. Öljyn kuormitus voi vaihdella välillä 50 - yli 200 osaa per sata kumia (phr) tavoitepehmeystasosta, mikä sekoittimille erittäin laajan kovuuden säätöalueen yhden peruspolymeerijärjestelmän sisällä.

Toiminnalliset lisäaineet

SEBS-valmisteet sisältävät useita toiminnallisia lisäaineita, jotka täyttävät erityiset sovellusvaatimukset. UV-stabilisaattoripaketit – mukana estetyt amiinivalostabilisaattorit (HALS) ja UV-absorptioaineet – pitentävät ulkokäyttöikää pidemmälle kuin SEBS:n jo ennen kuin erinomainen luontainen UV-kestävyys. Paloa hidastavat lisäaineet, erityisesti halogeenittomat alumiinitrihydraatti- tai magnesiumhydroksidipohjaiset järjestelmät, tuottavat yhdisteitä, jotka täyttävät UL 94 V-0- ja IEC 60332 -standardit lanka- ja kaapelieristyssovelluksissa. Antimikrobisia aineita sisällytetään lääketieteellisiin ja elintarvikekäyttöön tarkoitettuihin laatuluokkiin vähentämään pintamikrobien kolonisaatiota. Antistaattiset lisäaineet estävät staattisen sähkön kertymisen elektroniikkakomponenttien pakkauksissa ja puhtaissa tilasovelluksissa.

SEBS:n tärkeimmät sovellusalueet eri toimialoilla

SEBS:n luontaisten ominaisuudetsien ja koostumuksen joustavuuden yhdistelmä on johtanut sen käyttöönottamista markkinoilla. Jokaisella SEBS vastaa toimenpiteisiin, toimenpiteisiin liittyvät materiaalit eivät ole yhtä käytettävissä tai taloudellisesti.

Lääketiede ja terveydenhuolto

SEBS on yksi suosituimmista materiaaleista lääketieteellisissä letkuissa, ruiskukomponenteissa, IV-pussien porteissa, hengityssuojaimissa ja potilaiden kosketuspinnoissa. Sen tärkeä US VI ja ISO 1093 bioyhteensopivuusstandardin kanssaien luokkanä läpinäkyvyyteen, gammasäteilyllä ja etyleenioksidilla steriloitavuuteen sekä pehmittimien kulkeutumattomuuteen – mikä on PVC:n huolenaihe – tekee siitä yhä suositumman vaihtoehdon PVC:lle ja lateksikulle terveydenhuollon tuotteiden suunnittelussa. Lääketieteelliset SEBS-yhdisteet on formuloitu ilman ftalaattipehmittimiä, raskasmetallistabilisaattoreita tai muita aiheuttavia aineita sääntelykehysten, kuten EU REACH ja FDA 21 CFR, mukaisesti.

Autoteollisuus

Autosovelluksissa SEBS-pohjaisia ​​TPE-yhdisteitä käytetään ulkoisten tiivistysprofiilien, pehmeän kosketuksen sisäverhoilupaneeleiden, kahvojen ja säätimien päällevaletuissa pitopinnoissa, pölysaappaat, tärinää vaimentavat komponentit ja konepellin alaiset tiivisteet, jotka vaativat korkeita käyttölämpötiloja. Materiaalin kyky muovata suoraan polypropeenialustoille – täydellisen vahvan tarttuvuuden pohjusteita – tekemällä tehokkaan kaksikomponenttisessa ruiskupuristuksessa sisäverhoiluosissa, jotka vaativat sekä jäykän rakenteellisen alustan pehmeän, koskettavan pintakerroksen.

Kuluttajatuotteet ja henkilökohtaiset hygieniatuotteet

Hammasharjan kahvat, partakoneen kahvat, keittiövälineiden kahvat, urheiluvälineiden kahvat, vauvatutit, hammaslelut ja henkilökohtaisen hygienian laitteiden kotelot ovat SEBS:ää käyttävien kulutustuotteiden laajan valikoiman joukossa. Materiaalin pehmeys, kosketuskyky, värien monipuolisuus sekä elintarvikekosketus- ja leluturvallisuusmääräysten mukaan – mukaan lukien EN 71 Euroopassa ja ASTM F963 Pohjois-Amerikassa – asettavat sen vakiospesifikaatioksi pehmeän kosketuksen ja ihokosketuksensovelluksissa, joissa kuluttajan perustein korkea hintaa ei voidalla.

Johtojen ja kaapelien eristys

SEBS-pohjaisia yhdisteitä käytetään eristys- ja vaippamateriaaleja tehokaapeleissa, datakaapeleissa ja erikoiskaapeleissa sovelluksissa, joissa vaaditaan halogeenitonta, paloa hidastavaa ja UV-suojattua suorituskykyä. Materiaalin joustavuus alhaisissa lämpötiloissa tekee sopivan kylmän ilmaston ulkoasennuksiin käytettäviin kaapeleihin, ja sen yhteensopivuus halogeenittomien palonestojärjestelmien kanssa tukee ympäristödirektiivien, kuten EU:n RoHS ja WEEE, jotka rajoittavat halogenoitujen materiaalien käytön sähkö- ja elektroniikkatuotteissa.

Liimat, tiivisteet ja pinnoitteet

SEBS on keskeinen peruspolymeerisulateliimoissa (HMPSA), jossa sen ylivoimakkuus vanhenemiskestä SBS:ään muuttuu suoraan liimatuotteiksi, joilla on pidempi säilyvyys ja parempi tulosna. SEBS-pohjaisia ​​​​liimoja käytetään etiketeissä, teipeissä, hygieniatuotteiden rakentamisessa ja pakkaussovelluksissa. Tiivisteostumuksissa SEBS lisää elastisuutta ja UV-kestävyyttä tuotteille, jotka käyttävät lasitukseen, kattoon ja ulkorakennusten saumojen tiivistämiseen.

SEBS:n käsittelymenetelmät ja suunnittelunäkökohdat

SEBS:ää ja sen yhdistettä valmistavia liittyviä tärkeitämmillä kestomuovikäsittelyllä, mikä on käytännössä käytännön etukäyttäjille, joilla on jo valmiiksi ruiskuvalu- tai suulakepuristusinfrastruktuuri. Kukin käsittelymenetelmä määrittely erityisiä vaatimuksia, jotka tulee mukaan materiaalin valinnassa ja muotin tai muotin suunnittelussa.

• Ruiskuvalu: SEBS-yhdisteitä prosessoidaan yleisesti sulamislämpötiloissa 180 °C - 230 °C sopiva kovuusasteesta ja formulaatiosta. Muotin lämpötila 20 °C - 40 °C ovat tärkeimpiä. Materiaalin korkea sulaviskositeetti alhaisilla leikkausnopeuksilla on huolehdittava portin suunnittelusta ja riittävästä ruiskutuspainetta, jotta voidaan vaatia täyttämään täyttöä ilman lyhyitä laukauksia tai neulevikoja monimutkaisissa geometrisissa geometrioissa.
• Ekstruusio: SEBS-yhdisteiden profiili- ja putkisuulakepuristamisessa käytetään 170–220 °C:n sulamislämpötilojaruuvipuristeilla, jotka on varustettu sulku- tai sekoitusruuveilla. Suulakkeen suunnittelussa on huomioitu materiaalin suuttimen turpoaminen todella hyödykepolyolefiineihin, mikä suulakevälin mittojen pienentämiseksi pitää tavoiteekstrudaatin poikkileikkaukseen.
• Kaksikomponenttinen muovaus: SEBS-yhdisteet sitoutuvat suoraan polypropeeni- ja polyeteenisubstraatteihin ylimuovauksen aikana ilman tarttuvuuden edistämistä koskevia vaatimuksia, jotta alustan pinta on puhdas ja prosessiparametrit optimoitu riittävän rajapinnan sulautumisen mahdollistamiseksi. Tarttuvuus teknisiin muoveihin, kuten ABS, PC ja nailon, on heikompi ja mahdollisesti tarttumista edistäminen sidekerrosyhdisteiden käyttöä tai alustan pintakäsittelyä.
• Ratkaisun käsittely: SEBS liukenee helposti aromaattisiin liuottimiin, kuten tolueeniin ja ksyleeniin, sekä alifaattisiin liuottimiin, kuten sykloheksaaniin, mikä mahdollistaa liuosisen päällyspohjan, kastamisen ja liiman levittämisen. Liuoksen viskositeetti perustuu säätämällä SEBS-konsentraatiota, liuottimen valintaa ja lämpötilaa, jolloin samaa perusmateriaalia voidaan käyttää eri pinnoitteen paksuus- ja peittovaatimuksissa.

SEBS-seospellettien kuivaamista ennen käsittelyä mukaan hygroskooppisia lisä- tai täyteaineita sisältäville lajeille, vaikka puhtaalla SEBS:llä itsessään on alhainen kosteusherkkyys. Esikuivaus 70–80 °C:ssa 2–4 ​​tuntia kosteutta poistavassa kuivausrummussa on tavanomainen käytäntö lääketieteellisille ja optisille laadukkaille yhdisteille, joissa käsittelyn aikana kosteuden haihtumisen aiheuttamia pintavirheitä ei voida hyväksyä. SEBS:n oikea varastointi suljetuissa säiliössä UV-valolta, lämmöltä ja kontaminaatiolta suojassa asianmukaisen sen ominaisuudet ja prosessoitavuuden pitkiä aikoja, mikä tukee tehokasta varastonhallintaa valmistusympäristössä.