کوپلیمر استایرن بوتادین در معرض قرار گرفتن در معرض اشعه ماوراء بنفش ، اکسیداسیون و تخریب محیطی چقدر مقاوم است؟

کوپلیمرهای بلوک استایرن-بوتادین (SBCS) به دلیل خاصیت مکانیکی عالی مانند انعطاف پذیری ، کشش و پردازش ، در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می گیرد. با این حال ، مانند بسیاری از پلیمرها ، SBC در معرض قرار گرفتن در معرض اشعه ماوراء بنفش ، اکسیداسیون و تخریب محیطی با گذشت زمان است. در زیر یک تجزیه و تحلیل دقیق از مقاومت آنها در برابر این عوامل و استراتژی ها برای کاهش تخریب آمده است:

1. قرار گرفتن در معرض UV
حساسیت:
بلوک های بوتادین در SBC به ویژه در برابر اشعه ماوراء بنفش آسیب پذیر هستند زیرا حاوی پیوندهای دوتایی اشباع نشده است ، که می تواند نور UV را جذب کند و تحت واکنش های فتوشیمیایی قرار بگیرد. این منجر به برش زنجیره ای ، تغییر رنگ و آغوش می شود.
قرار گرفتن در معرض طولانی مدت UV می تواند باعث شود مواد خاصیت ارتجاعی خود را از دست بدهند ، شکننده شوند و ترک های سطحی ایجاد کنند.
استراتژی های کاهش:
تثبیت کننده های اشعه ماوراء بنفش: مواد افزودنی مانند تثبیت کننده نور آمین (HAL) یا جاذب های اشعه ماوراء بنفش (به عنوان مثال ، بنزوفنون ها ، بنزوتریوزول ها) را می توان در فرمولاسیون SBC برای جذب یا خنثی سازی اشعه ماوراء بنفش درج کرد و از تخریب جلوگیری کرد.
رنگدانه: اضافه کردن رنگدانه هایی مانند کربن سیاه یا دی اکسید تیتانیوم می تواند با محافظت از پلیمر از قرار گرفتن در معرض مستقیم ، مقاومت در برابر اشعه ماوراء بنفش را تقویت کند.
روکش ها: استفاده از پوشش های محافظ ، مانند لایه های اکریلیک یا پلی اورتان ، می تواند به عنوان مانعی در برابر اشعه ماوراء بنفش عمل کند.

2 اکسیداسیون
حساسیت:
اکسیداسیون هنگامی اتفاق می افتد که SBC ها در معرض اکسیژن قرار می گیرند ، به خصوص در دمای بالا یا تحت استرس طولانی مدت. بخش های بوتادین مجدداً آسیب پذیرترین هستند ، زیرا پیوندهای اشباع نشده آنها با اکسیژن واکنش نشان می دهند تا پراکسیدها ، هیدروپراکسیدها و سایر محصولات جانبی اکسیداتیو را تشکیل دهند.
اکسیداسیون منجر به برش زنجیره ای ، اتصال متقاطع و تشکیل گروههای کربونیل می شود و در نتیجه باعث کاهش خواص مکانیکی ، تغییر رنگ و شستشو می شود.
استراتژی های کاهش:
آنتی اکسیدان ها: آنتی اکسیدان های اولیه (به عنوان مثال ، فنل های مانع) و آنتی اکسیدان های ثانویه (به عنوان مثال ، فسفیت ها ، تیوسترها) معمولاً برای مهار اکسیداسیون به فرمولاسیون SBC اضافه می شوند. این مواد افزودنی با استفاده از رادیکال های آزاد و تجزیه هیدروپروکسیدها کار می کنند.
محاصره: محصور کردن پلیمر در یک لایه محافظ یا ترکیب آن با مواد مقاوم در برابر اکسیداسیون بیشتر می تواند قرار گرفتن در معرض اکسیژن را کاهش دهد.
کاهش دمای پردازش: به حداقل رساندن پردازش درجه حرارت بالا در طول تولید می تواند اکسیداسیون حرارتی را کاهش دهد.

3. تخریب محیط زیست
عوامل مؤثر در تخریب:
رطوبت: در حالی که SBC ها به طور کلی از مقاومت رطوبت خوبی برخوردار هستند ، قرار گرفتن در معرض طولانی مدت در معرض آب یا محیط های مرطوب می تواند منجر به شستشوی پلاستیک ساز یا تورم شود و بر خصوصیات مکانیکی تأثیر بگذارد.
ازن: ازن در محیط می تواند به اوراق قرضه اشباع نشده در بخش های بوتادین حمله کند و باعث ترک خوردگی و از بین رفتن خاصیت خاصیت ارتجاعی شود.
افراط دما: دمای بالا اکسیداسیون و نرم شدن را تسریع می کند ، در حالی که دمای پایین می تواند مواد را شکننده تر کند.
حمله میکروبی: اگرچه SBC ها ذاتاً تخریب پذیر نیستند ، اما اگر حاوی مواد افزودنی ارگانیک یا آلاینده باشند ، ممکن است نمرات خاصی مستعد رشد میکروبی باشد.
استراتژی های کاهش:
مقاومت ازن: ترکیب آنتیوازونانس (به عنوان مثال ، موم ها یا مهار کننده های شیمیایی) می تواند پلیمر را در برابر ترک خوردگی ازن محافظت کند.
مواد افزودنی آبگریز: استفاده از مواد افزودنی یا پوشش های آبگریز می تواند مقاومت رطوبت را بهبود بخشد.
تثبیت کننده های حرارتی: برای جلوگیری از تخریب در دماهای بالا می توان تثبیت کننده حرارتی اضافه کرد.
ترکیب با سایر پلیمرها: ترکیب SBC ها با پلیمرهای مقاوم در برابر محیط زیست (به عنوان مثال ، پلی پروپیلن یا پلی استایرن) می تواند دوام کلی را بهبود بخشد.

4. عملکرد بلند مدت در برنامه های در فضای باز
چالش ها:
هنگامی که در برنامه های کاربردی در فضای باز استفاده می شود (به عنوان مثال ، غشای بام ، قطعات خودرو ، کفش) ، SBC در معرض تابش اشعه ماوراء بنفش ، اکسیژن ، رطوبت و نوسانات دما قرار می گیرند. این باعث افزایش تخریب می شود مگر اینکه اقدامات مناسبی انجام شود.
پیشرفت برای استفاده در فضای باز:
مواد افزودنی هوازدگی: ترکیب تثبیت کننده های اشعه ماوراء بنفش ، آنتی اکسیدان ها و آنتی اکسیدان ها می توانند به طور قابل توجهی طول عمر SBC ها را در محیط های فضای باز گسترش دهند.
درمان های سطحی: استفاده از پوشش های مقاوم در برابر آب و هوا یا لمینت ها می تواند یک لایه محافظت اضافی را فراهم کند.
نمرات اصلاح شده: برخی از تولید کنندگان نمرات تخصصی SBC را با مقاومت در برابر هوازدگی پیشرفته برای برنامه های فضای باز تولید می کنند.

5. مقایسه با سایر پلیمرها
مقاومت نسبی:
در مقایسه با پلیمرهای کاملاً اشباع مانند پلی اتیلن (PE) یا پلی پروپیلن (PP) ، SBC به دلیل وجود پیوندهای اشباع نشده در بخش های بوتادین در برابر اشعه ماوراء بنفش و اکسیداسیون مقاومت کمتری دارند.
با این حال ، SBC از نظر پردازش و تطبیق پذیری از برخی الاستومرها (به عنوان مثال ، لاستیک طبیعی) بهتر عمل می کند ، و علیرغم حساسیت آنها به عوامل محیطی ، آنها را برای بسیاری از برنامه ها انتخاب می کند.

6. آزمایش و ارزیابی
تست های شتاب هوازدگی:
آزمایش QUV: قرار گرفتن در معرض UV طولانی مدت با استفاده از منابع نور UV کنترل شده برای ارزیابی تغییر رنگ ، کاهش براق و تخریب خاصیت مکانیکی.
پیری اجاق گاز: مقاومت اکسیداسیون را با قرار گرفتن در معرض دمای بالا در طول زمان ارزیابی می کند.
آزمایش محفظه ازن: مقاومت در برابر ترک خوردگی ناشی از ازن را اندازه گیری می کند.
آزمایش میدانی:
تست های قرار گرفتن در معرض دنیای واقعی در آب و هوای مختلف بینشی در مورد عملکرد SBC ها در شرایط واقعی محیطی ارائه می دهد.

7. گزینه های پایدار
SBC های مبتنی بر زیستی:
تحقیقات برای توسعه SBC های مبتنی بر زیستی یا جزئی تجدید پذیر که عملکرد خود را حفظ می کنند ضمن کاهش تأثیرات زیست محیطی ، در حال انجام است.
قابلیت بازیافت:
برخی از SBC ها قابل بازیافت هستند و اجازه می دهند مواد تخریب شده به برنامه های با کارایی پایین بازگردند و از این طریق چرخه عمر آنها را گسترش می دهند .