چگونه فرآیند پلیمریزاسیون کوپلیمرهای هیدروژنه استایرن ایزوپرن بر وزن مولکولی و ساختار بلوک آنها تأثیر می گذارد؟

1. تکنیک های پلیمریزاسیون
دو روش اصلی پلیمریزاسیون مورد استفاده برای تولید کوپلیمرهای بلوک استایرن ایزوپرن هیدروژنه عبارتند از:
پلیمریزاسیون آنیونی زنده
پلیمریزاسیون متوالی
پلیمریزاسیون آنیونی زنده
ویژگی های کلیدی: از این فرآیند برای ایجاد کوپلیمرهای بلوک بسیار کنترل شده با ساختارهای خوب تعریف شده استفاده می شود. فرآیند پلیمریزاسیون آنیونی زنده بسیار دقیق است ، به این معنی که امکان کنترل محکم بر وزن مولکولی ، طول بلوک و ساختار بلوک را فراهم می کند.
تأثیر بر وزن مولکولی: وزن مولکولی پلیمر در درجه اول توسط نسبت مونومر به نامتریور کنترل می شود. نسبت بالاتر منجر به وزن مولکولی بالاتر می شود ، در حالی که نسبت پایین تر منجر به وزن مولکولی پایین تر می شود.
تأثیر بر ساختار بلوک: این فرآیند به طور معمول منجر به توزیع وزن مولکولی باریک می شود و امکان شکل گیری دقیق ساختارهای بلوک را فراهم می کند. طول بلوک های استایرن و ایزوپرن را می توان با تنظیم شرایط پلیمریزاسیون و زمان افزودن هر مونومر کنترل کرد.
خواص کوپلیمر حاصل: کنترل زیاد بر ساختار بلوک منجر به کوپلیمرهای با جداسازی فاز روشن بین بلوک های استایرن سخت و بلوک های ایزوپرن نرم می شود. این جداسازی فاز برای خواصی مانند کشش ، مقاومت کششی و مقاومت در برابر ضربه بسیار مهم است.
پلیمریزاسیون متوالی
ویژگی های کلیدی: این فرایند شامل پلیمریزاسیون یک بلوک (استایرن یا ایزوپرن) و به دنبال آن پلیمریزاسیون بلوک دوم است. این فرایند همچنین می تواند شامل چندین مرحله برای ایجاد ساختارهای پیچیده تر باشد (به عنوان مثال ، کوپلیمرهای Triblock ، که در آن یک بلوک از استایرن توسط ایزوپرن دنبال می شود و سپس دوباره استایرن).
تأثیر بر وزن مولکولی: وزن مولکولی هر بلوک را می توان با کنترل زمان پلیمریزاسیون و غلظت مونومر تنظیم کرد. در پلیمریزاسیون متوالی ، وزن مولکولی می تواند در بلوک های مختلف (استایرن و ایزوپرن) متفاوت باشد و هر بلوک بسته به مشخصات محصول مورد نظر می تواند به طول متفاوت پلیمریز شود.
تأثیر بر ساختار بلوک: کوپلیمرهای حاصل به طور معمول اندازه بلوک یکنواخت بیشتری نسبت به روشهای تولید شده از طریق سایر روشهای پلیمریزاسیون دارند. با این حال ، بسته به شرایط پلیمریزاسیون (به عنوان مثال ، دما ، حلال و آغازگر) هنوز هم ممکن است تا حدودی ناهمگونی وجود داشته باشد.
خواص کوپلیمر حاصل: پلیمریزاسیون متوالی تمایل به ایجاد بلوک های به خوبی تعریف شده از استایرن و ایزوپرن دارد ، اما با انعطاف پذیری بالقوه کمتری در دستیابی به توزیع وزن مولکولی بسیار دقیق نسبت به پلیمریزاسیون آنیونی زنده.

2 فرآیند هیدروژناسیون
پس از پلیمریزاسیون ، کوپلیمر بلوک استایرن-ایزوپرن به طور معمول هیدروژنه می شود تا سطح اشباع در بلوک های ایزوپرن را کاهش دهد. هیدروژناسیون خصوصیات فیزیکی و پایداری کوپلیمر را اصلاح می کند.

تأثیر بر وزن مولکولی: فرآیند هیدروژناسیون به طور معمول وزن مولکولی پلیمر را به طور قابل توجهی تغییر نمی دهد ، اما به دلیل تبدیل پیوندهای اشباع نشده به موارد اشباع ، می تواند طول زنجیره کلی را تحت تأثیر قرار دهد ، که ممکن است بر انعطاف پذیری زنجیره ای کوپلیمر و خاصیت حرارتی تأثیر بگذارد. بشر

تأثیر بر ساختار بلوک: هیدروژناسیون منجر به بخش های ایزوپرن اشباع شده می شود ، که باعث کاهش تمایل پلیمر به تخریب در معرض گرما یا قرار گرفتن در معرض اشعه ماوراء بنفش می شود و باعث تقویت مقاومت در برابر آب و هوا و ثبات شیمیایی آن می شود. همچنین ممکن است با افزایش سختی مواد به دلیل انتقال ایزوپرن از شکل لاستیکی طبیعی و اشباع نشده به شکل پایدار و اشباع ، ثبات و مقاومت در برابر ضربه را بهبود بخشد.

3. کنترل طول و توزیع بلوک
فرآیند پلیمریزاسیون امکان کنترل بر توزیع بلوک استایرن/ایزوپرن را فراهم می کند ، که به نوبه خود خصوصیات نهایی کوپلیمر HSI را دیکته می کند.

طول بلوک استایرن:
بلوک های استایرن طولانی تر: اگر پلیمریزاسیون برای تولید بلوک های استایرن طولانی تر کنترل شود ، پلیمر حاصل از ویژگی های سفت و سخت تر و ترموپلاستیک ، با قابلیت بار بهتر بار و استحکام کششی برخوردار خواهد بود. فاز استایرن تمایل به کریستالی تر دارد و به ثبات حرارتی بالاتر و سفتی کمک می کند.
بلوک های کوتاهتر استایرن: بلوک های کوتاه تر از استایرن منجر به یک کوپلیمر انعطاف پذیر با ارتجاعی بهبود یافته اما به طور بالقوه استحکام کششی کاهش می یابد. بلوک های استایرن کوتاه تر ممکن است منجر به یک کوپلیمر شود که بیشتر شبیه لاستیک است نه یک ترموپلاستیک سخت.

طول بلوک ایزوپرن:
بلوک های ایزوپرن طولانی تر: بلوک های طولانی تر ایزوپرن ویژگی های لاستیکی بیشتری را در کوپلیمر ایجاد می کنند و باعث بهبود انعطاف پذیری ، میرایی لرزش و عملکرد کم دمای آن می شوند. این کوپلیمرها تمایل به مقاومت در برابر ضربه عالی و خاصیت خاصیت ارتجاعی دارند.
بلوک های کوتاه تر ایزوپرن: بلوک های کوتاهتر ایزوپرن می توانند استحکام پلیمر را افزایش دهند ، به طور بالقوه انعطاف پذیری را کاهش می دهند اما باعث بهبود سایر خواص مانند پایداری بعدی و مقاومت در برابر گرما می شوند.

توزیع بلوک:
توزیع متناوب یا تصادفی: برخی از روشهای پلیمریزاسیون منجر به بلوک های تصادفی یا متناوب استایرن ایزوپن می شوند که می تواند بر مورفولوژی پلیمر و جداسازی فاز آن تأثیر بگذارد. این نوع توزیع ممکن است برخی از خصوصیات لاستیکی یا ترموپلاستیک ایده آل مرتبط با ساختار کوپلیمر بلوک استاندارد را به خطر بیاندازد.

4. تأثیر بر خصوصیات جریان و پردازش
ساختار بلوک و وزن مولکولی به طور مستقیم بر خصوصیات رئولوژیکی (یعنی رفتار جریان) تأثیر می گذارد کوپلیمرهای بلوک استایرن-ایزوپن هیدروژنه در حین پردازش:
وزن مولکولی بالا: وزن مولکولی بالا منجر به ویسکوزیته بالاتر می شود ، که ممکن است به انرژی بیشتری برای پردازش نیاز داشته باشد (به عنوان مثال ، دمای اکستروژن بالاتر یا چرخه قالب طولانی تر).
اندازه و توزیع بلوک: یک ساختار بلوک یکنواخت (با بلوک های استایرن و ایزوپرن به خوبی تعریف شده) جریان ذوب و پردازش بهتر را تضمین می کند ، در حالی که توزیع گسترده طول بلوک ممکن است منجر به ویژگی ها و عوارض نامنظم جریان در طول پردازش شود.

5. تأثیر بر عملکرد نهایی محصول
فرآیند پلیمریزاسیون همچنین بر خصوصیات استفاده نهایی محصول نهایی تأثیر می گذارد:
خصوصیات مکانیکی: تعادل بلوک های استایرن و ایزوپرن بر قدرت ، خاصیت ارتجاعی ، مقاومت در برابر سایش و مقاومت در برابر تأثیر تأثیر می گذارد. با تنظیم فرآیند پلیمریزاسیون ، تولید کنندگان می توانند این خصوصیات را متناسب با نیازهای خاص کاربردی تنظیم کنند.
پایداری حرارتی و محیطی: کوپلیمرهای بلوک استایرن ایزوپرن هیدروژنه به طور معمول از ثبات حرارتی برتر ، مقاومت در برابر اشعه ماوراء بنفش و ثبات شیمیایی پس از هیدروژناسیون به لطف اشباع بلوک های ایزوپرن برخوردار هستند. این خصوصیات برای برنامه های کاربردی در محیط های فضای باز یا شرایط درجه حرارت بالا بسیار مهم است .