SBS در مقابل SEBS در مقابل SIS تفاوت ها و راهنمای برنامه

SBS در مقابل SEBS در مقابل SIS تفاوت ها و راهنمای برنامه

کوپلیمر بلوکی استایرن- بوتادین (SBS) کوپلیمر بلوکی استایرن-بوتادین هیدروژنه (SEBS) و استایرن-ایزوپرن-استایرن (SIS) سه کوپلیمر بلوک تجاری هستند که به طور گسترده به عنوان اصلاح کننده، الاستومر و لاستیک های ترموپلاستیک استفاده می شوند. انتخاب بین آنها مستلزم درک ساختار شیمیایی، رفتار حرارتی و مکانیکی، پردازش پذیری، سازگاری با سایر پلیمرها و افزودنی ها و الزامات عملکرد نهایی است. این راهنما تفاوت‌های اصلی را توضیح می‌دهد، معیارهای انتخاب عملی را برای مصارف صنعتی رایج (چسب‌ها، اصلاح آسفالت، کفش‌ها، مقالات پزشکی/غیر پزشکی، درزگیرها، و مخلوط‌های ترموپلاستیک) ارائه می‌کند و نقاط بازرسی و آزمایش‌های عملی و مشخصات را هنگام واجد شرایط بودن مواد یا تامین‌کنندگان ارائه می‌دهد.

شیمی پایه و ساختار

در سطح مولکولی، هر سه کوپلیمرهای بلوکی با بلوک‌های انتهایی پلی استایرن هستند که حوزه‌های ترموپلاستیک و بلوک‌های میانی را ایجاد می‌کنند که رفتار الاستومری ایجاد می‌کنند. SBS معمولاً یک بلوک ABA خطی است که در آن A پلی استایرن و B پلی بوتادین است. SEBS با هیدروژنه کردن بلوک میانی بوتادین SBS، تبدیل پیوندهای غیر اشباع به بخش های اتیلن-بوتیلن اشباع (بهبود پایداری حرارتی و اکسیداتیو) تولید می شود. SIS از پلی ایزوپرن به عنوان بلوک میانی به جای بوتادین استفاده می کند که چسبندگی بالاتر و انعطاف پذیری متفاوت در دمای پایین را در مقایسه با SBS می دهد.

مفاهیم عملی سازه ها

• SBS: بازیابی الاستومری قوی و استحکام مکانیکی خوبی را ارائه می دهد، اما حاوی غیر اشباع (آسیب پذیر در برابر اکسیداسیون، گرما و برخی مواد شیمیایی است).
• SEBS: هیدروژناسیون پیوندهای دوگانه را در بلوک میانی از بین می برد و باعث پیری حرارتی عالی، مقاومت در برابر اشعه ماوراء بنفش و مقاومت شیمیایی می شود. بیشتر شبیه یک لاستیک اشباع شده رفتار می کند.
• SIS: چسبندگی و چسبندگی بالاتر به دلیل بلوک میانی ایزوپرن. در دماهای پایین نرم تر از SBS معادل است اما ممکن است نسبت به SEBS به تخریب اکسیداتیو حساس تر باشد.

مقایسه عملکرد حرارتی، مکانیکی و پیری

برای مهندسان طراحی و فرآیند، سه بعد عملکرد مهم است: محدوده دمای سرویس، پایداری پیری/اکسیداتیو، و خواص مکانیکی (استحکام کششی، ازدیاد طول، سختی، و مجموعه فشار). SEBS به طور کلی در محیط های با دمای بالا یا اکسیداتیو بهترین عملکرد را دارد. SBS ممکن است استحکام مکانیکی کمی بالاتری را در برخی از فرمول‌ها ارائه دهد، در حالی که SIS انعطاف‌پذیری عالی و انعطاف‌پذیری در دمای پایین را ارائه می‌دهد.

ملاحظات پردازش و ترکیب

هر سه پلیمر را می توان بر روی تجهیزات معمولی ترموپلاستیک (اکستروژن، قالب گیری تزریقی، اختلاط مذاب داغ) پردازش کرد، اما رفتار آنها در مذاب و سازگاری با مواد افزودنی متفاوت است. SEBS بیشتر شبیه یک الاستومر ترموپلاستیک اشباع شده جریان دارد و افزودنی ها و پرکننده های قطبی را بهتر از SBS می پذیرد زیرا هیدروژناسیون واکنش غیر اشباع غیر قطبی را کاهش می دهد. SIS با رزین های چسبنده و روغن های کم ذوب برای فرمولاسیون چسب بسیار سازگار است.

نکات عملی ترکیب

• SBS: از آنتی اکسیدان ها و تثبیت کننده ها در هنگام قرار گرفتن در معرض گرما یا اکسیژن در طول پردازش یا در سرویس استفاده کنید.
• SEBS: تمایل کمتر به اتصال متقابل یا زغال - اجازه می دهد تا دمای پردازش بالاتر و عملکرد هوازدگی بهتری داشته باشد.
• SIS: با چسب‌کننده‌ها و نرم‌کننده‌های سازگار برای چسب‌های حساس به فشار و کاربردهای اتصال در دمای پایین جفت شود.

حوزه های کاربردی و معیارهای انتخاب

هر پلیمر دارای طاقچه های کاربردی است که تعادل خواص آن را به انتخاب ارجح تبدیل می کند. در زیر دسته بندی های کاربردی رایج با راهنمای انتخاب عملی آورده شده است.

چسب ها و فرمولاسیون های حساس به فشار

SIS برای چسب های حساس به فشار (PSA) به دلیل چسبندگی زیاد و چسبندگی در دمای پایین برتری دارد. SBS برای چسب های ذوب داغ در مواقعی که به استحکام بالاتر و چسبندگی متوسط ​​نیاز است استفاده می شود. چسب‌های مبتنی بر SEBS مقاومت بهتری در برابر گرما و اشعه ماوراء بنفش ایجاد می‌کنند – زمانی که اتصالات چسب با دمای بالا یا در معرض قرار گرفتن در فضای باز قرار می‌گیرند مفید است.

اصلاح آسفالت و قیر

SBS استاندارد صنعتی برای اصلاح آسفالت (قیر اصلاح شده با SBS) است. الاستیسیته، مقاومت در برابر شیار شدن و ترک خوردگی را بهبود می بخشد و تغییر شکل قابل بازیافت را تحت بار ایجاد می کند. SEBS را می توان در مواردی استفاده کرد که پیری اکسیداتیو یا درجه حرارت بالا باعث نگرانی می شود، اما ملاحظات هزینه و ترکیب اغلب به نفع SBS در روسازی جاده ها است.

کفش و قطعات الاستومری

SBS تعادل انعطاف پذیری و استحکام را برای زیره های میانی و اجزای کفش انعطاف پذیر ارائه می دهد. SEBS دوام طولانی‌مدتی در برابر اشعه ماوراء بنفش و گرما در کفش‌های فضای باز فراهم می‌کند. SIS در جاهایی استفاده می شود که نرمی و چسبندگی اولویت دارند، به عنوان مثال در برخی از لایه های راحتی تخصصی یا اجزای پشت چسبدار.

پزشکی و بهداشت (در صورت لزوم)

SEBS به دلیل اشباع بودن و مقاومت در برابر اکسیداسیون، به احتمال زیاد نیازمندی های پایداری طولانی مدت در برخی کاربردهای پزشکی را برآورده می کند. برای تماس با پوست، اطمینان حاصل کنید که تامین کنندگان داده های زیست سازگاری و نتایج تست نظارتی مربوطه (سمیت سلولی، تحریک پوست) را ارائه می دهند و عدم وجود مونومرهای واکنش نداده یا باقیمانده های مضر را تایید می کنند.

سازگاری با سایر پلیمرها و مواد افزودنی

سازگاری در هنگام اختلاط با پلی اولفین ها، پی وی سی، روغن ها، چسباننده ها، پرکننده ها و مواد بازدارنده شعله، بر پایداری و خواص نهایی مخلوط تأثیر می گذارد. SEBS با افزودنی های قطبی سازگارتر است و به دلیل بلوک میانی اشباع شده، پرکننده ها را بهتر پخش می کند. SBS به خوبی با قیر و ترموپلاستیک های غیر قطبی ترکیب می شود. SIS سازگاری بالایی با چسبنده ها و نرم کننده های مورد استفاده در چسب ها دارد.

تست، مشخصات و معیارهای پذیرش

هنگام واجد شرایط بودن مواد، مشخصات واضحی را تعیین می کنند: محتوای استایرن، وزن مولکولی بلوک، جریان مذاب (MFR) یا ویسکوزیته مونی، سختی ساحلی، مدول کششی و ازدیاد طول، و خواص حرارتی (Tg بلوک استایرن، محدوده دمای سرویس). برای کاربردهای خارج از منزل یا با عمر طولانی شامل تست های پیری تسریع شده (UV، گرما) و پایداری اکسیداتیو است. برای کاربردهای چسب چسبندگی، استحکام لایه برداری و قدرت نگهداری برشی را در شرایط محیطی مربوطه مشخص کنید.

لیست تست پیشنهادی برای تدارکات

• GPC یا GPC-SEC برای تایید توزیع وزن مولکولی بلوک کوپلیمر.
• نرخ جریان مذاب (MFR) یا رئولوژی برشی برای رفتار پردازش.
• سختی Shore A یا D، استحکام کششی و ازدیاد طول در هنگام شکست.
• تسریع پیری (گرما، UV) و زمان القای اکسیداتیو (OIT) برای پایداری طولانی مدت.

چالش های پردازش و کاهش

چالش‌های رایج تولید شامل تخریب حرارتی (به ویژه برای SBS و SIS غیراشباع)، مشکلات مربوط به چسبندگی، و جداسازی فاز در ترکیب‌های ناسازگار است. استراتژی‌های کاهش شامل دمای کنترل‌شده پردازش، بسته‌های آنتی‌اکسیدانی، انتخاب مناسب چسب‌کننده‌ها/ روان‌کننده‌ها برای چسب‌ها، و استفاده از سازگارکننده‌ها یا کوپلیمرهای پیوندی برای مخلوط‌های دشوار است.

یادداشت های زیست محیطی، نظارتی و بازیافت

SEBS و SIS ترموپلاستیک و قابل بازیافت در جریان های بازیافت مکانیکی در صورت سازگاری هستند. SBS حاوی سایت های غیر اشباع است اما هنوز به صورت مکانیکی قابل بازیافت است. با این حال، پیری اکسیداتیو می تواند بر خواص بازیافت تاثیر بگذارد. برای استفاده های تنظیم شده (تماس با مواد غذایی، پزشکی)، اظهارنامه ها، گزارش های آزمایشی را درخواست کنید و مطابقت با مقررات محلی را تأیید کنید (EU REACH، FDA در صورت لزوم). مسائل مربوط به چرخه عمر را در نظر بگیرید: هیدروژناسیون (برای ساخت SEBS) مراحل پردازش و انرژی ورودی را اضافه می کند اما در بسیاری از کاربردها عمر طولانی تری را به همراه دارد.

نحوه انتخاب: گردش کار انتخاب مرحله به مرحله

از یک گردش کار ساختاریافته برای انتخاب کوپلیمر بلوک بهینه استفاده کنید:

• الزامات عملکردی را تعریف کنید: چسبندگی، کشش، محدوده دما، قرار گرفتن در معرض اشعه ماوراء بنفش/اکسیداتیو، تماس شیمیایی و محدودیت های نظارتی.
• رتبه بندی خواص بر اساس اولویت: برای مثال در چسب ها چسبندگی و لایه برداری را در اولویت قرار دهید. در آسفالت بازیابی الاستیک و مقاومت در برابر پیری را در اولویت قرار می دهد.
• پلیمرهای کاندید لیست کوتاه (SBS، SEBS، SIS) و گریدهای مورد نیاز (محتوای استایرن، محدوده وزن مولکولی).
• آزمایش های اختلاط و عملکرد در مقیاس آزمایشگاهی را با اجزای فرمولاسیون واقعی و پیری تسریع شده انجام دهید.
• تامین کننده را با مستندات نهایی کنید: قابلیت ردیابی تعداد زیادی، گواهی های آزمایش، و تست های پذیرش توافق شده (FAT/PAT در صورت لزوم).

چک لیست صلاحیت و مشخصات تامین کننده

هنگامی که تامین کنندگان واجد شرایط درخواست برگه های داده های فنی، گواهی دسته ای تجزیه و تحلیل، و یک محموله آزمایشی کوچک برای آزمایش داخلی می کنند. توصیه های نگهداری و جابجایی، ماندگاری و هرگونه اقدامات تثبیت کننده لازم را تأیید کنید.

• TDS و CoA برای هر لات (محتوای استایرن، Mooney/MFR، Tg، خاکستر در صورت پر شدن).
• اطلاعات آنتی اکسیدان/تثبیت کننده و پنجره پردازش توصیه شده.
• حمل و نقل، شرایط نگهداری و ماندگاری توصیه شده.

توصیه های نهایی

زمانی که نیاز به اصلاح الاستومری اثبات شده در قیر، عملکرد مقرون به صرفه الاستومری، و جایی که قرار گرفتن در معرض اکسیداتیو متوسط است اما با تثبیت کننده ها قابل کنترل است، SBS را انتخاب کنید. زمانی SEBS را انتخاب کنید که پایداری حرارتی و اکسیداتیو طولانی مدت، مقاومت در برابر آب و هوا و سازگاری بهبود یافته با افزودنی های قطبی حیاتی است. زمانی که چسبندگی بالا، چسبندگی عالی در دمای پایین و نرمی، به خصوص در چسب های حساس به فشار، بر این نیاز غالب است، SIS را انتخاب کنید. برای کاهش ریسک فنی و تجاری، همیشه انتخاب‌های مواد را تأیید کنید، آزمایش‌های پذیرش واضح را مشخص کنید، و تامین‌کنندگان را با مستندات دسته‌ای خاص واجد شرایط کنید.