스티렌-부타디엔 블록 공중 합체 (SBS) : 구조, 특성 및 산업 응용

1. 분자 구조 및 중합 메커니즘

SBS 폴리스티렌 (S) 블록은 중앙 폴리 부타디엔 (B) 블록의 각 끝에 위치하는 S -B – S로 일반적으로 표현되는 3 블록 공중 합체입니다. 구조는 분자량 및 블록 구조에 대한 정확한 제어를 가능하게하는 살아있는 음이온 중합을 통해 합성된다.

• 폴리스티렌 : 높은 유리 전이 온도 (~ 100 ° C)를 갖는 단단한 유리 세그먼트로 기계적 강도 및 열 저항을 제공합니다.

• Polybutadiene (B) : 유리성과 탄력성을 담당하는 유리 전이 온도 (~ –90 ° C)가 낮은 부드럽고 고무 세그먼트.

스티렌과 부타디엔 블록 사이의 마이크 영동 분리는 고무성 매트릭스에 분산 된 개별 폴리스티렌 도메인의 형성을 초래한다. 이러한 물리적 가교 링크는 전통적인 가황 고무에서 공유 결합과 같은 작용하여 SBS 열가소성 거동을 부여하고 용융 처리를 가능하게합니다.

2. 주요 속성 및 성능 특성

SBS의 이중 위상 형태는 다양한 다양한 재료 특성을 야기하여 광범위한 엔지니어링 및 상업용 용도에 적합합니다.

• 탄력: SBS는 주변 온도에서 가황 고무처럼 작동하지만 고온에서 부드럽고 흐르면 재 처리 및 재 형성이 가능합니다.

• 인장 강도 : 폴리스티렌 엔드 블록은 기계적 강도를 강화하는 단단한 도메인으로서 작용한다.

• 용매 호환성 : SBS는 많은 탄화수소 기반 용매에 용해되어 용액 기반 접착제 및 코팅에 사용하기에 이상적입니다.

• 날씨 저항 : SBS는 우수한 유연성을 제공하지만 부타디엔 블록의 불포화 특성으로 인해 산화 분해를 겪을 수 있으며, 실외 응용 분야 용 안정제가 필요합니다.

• 열 안정성 : SBS는 고온 성능이 제한되어 있지만 (일반적으로 90 ° C 미만) 중간 정도의 내열성이 필요한 응용 분야에 적합합니다.

이러한 특성은 스티렌 함량 (일반적으로 25-40%)을 조정하거나 부타디엔 블록을 수소화하여 SEB (스티렌-에틸렌/부틸렌-스티렌)와 같은 유도체를 생성하여 UV 및 열 안정성을 제공함으로써 조정할 수 있습니다.

3. 제조 기술 및 제형 변형

SBS는 압출, 사출 성형, 블로우 성형 및 열 성형을 포함한 기존의 열가소성 방법을 사용하여 처리 될 수 있습니다. 복합기 및 제조업체의 경우 SBS는 순수한 형태로 사용하거나 다른 재료와 혼합하여 성능을 조정할 수 있습니다.

일반적인 수정에는 다음이 포함됩니다.

• 수지 또는 오일과 혼합 점도 및 접착 특성을 수정합니다.

• 필러 통합 기계적 강도를 향상 시키거나 비용을 줄이기위한 (예 : 카본 블랙, 실리카).

• 안정제 및 항산화 제를 추가합니다 환경 스트레스 하에서 제품 수명을 연장합니다.

역청 및 다양한 태클과의 호환성은 또한 SBS가 압력 감지 접착제 (PSA) 및 핫 멜트 접착제의 제형에서 초석 폴리머를 만듭니다.

4. 산업 응용 및 시장 활용

SBS의 적응성으로 인해 여러 주요 산업에서 자료가되었습니다.

신발류:
SBS는 편안함, 내구성 및 그립의 균형으로 인해 신발 밑창에 널리 사용됩니다. 슬립 저항 및 충격 흡수를 유지하면서 사출 성형을 통해 복잡한 단독 설계를 허용합니다.

아스팔트 수정 :
도로 건설에서 SBS- 수정 된 역청은 아스팔트 포장 도로의 유연성, 틀에 박힌 저항 및 날씨 내구성을 향상시킵니다. SBS는 저온 균열 저항성과 고온 성능을 향상시켜 더 오래 지속되는 도로를 이끌어냅니다.

접착제 및 실란트 :
SBS 기반 핫 멜트 접착제 (HMA)는 빠른 압정, 강한 결합 강도 및 유연성에 선호됩니다. 애플리케이션은 포장 및 서적에서 건설 및 자동차 내부 어셈블리에 이르기까지 다양합니다.

소비재 :
SBS는 부드러운 터치와 고무 같은 느낌으로 인해 장난감, 손잡이 및 그립에서 발견됩니다. 또한 위생 제품, 특히 탄력성과 편안함이 필수적인 비 짠 응용 분야에서도 사용됩니다.

의료 및 포장 :
의료 기기의 주요 자료는 아니지만 SBS는 때때로 추출물이 낮고 유연성이 낮은 유연한 튜브 또는 필름 응용 분야에서 사용됩니다.

5. 환경 고려 사항 및 재활용 문제

합성 중합체로서 SBS는 특히 수명 종료 처리와 관련하여 지속 가능성에 어려움을 겪습니다. Thermoset Rubber와 달리 SBS는 재 처리 될 수 있으며, 이는 기계적 재활용 가능성을 열어줍니다. 그러나 도전은 여전히 남아 있습니다.

• 필러 및 첨가제에서 오염 재활용 스트림을 복잡하게합니다.

• 재 처리 중 열화 재활용 SBS의 품질을 제한 할 수 있습니다.

• 확립 된 인프라 부족 TPE 재활용, 특히 건축 및 도로 응용 분야에서.

다음을 통해 재활용 성을 향상시키기위한 노력이 진행 중입니다.

• 소비자 수집 시스템 신발 및 접착제 폐기물의 경우.

• 이불 화 및 재 호약 2 차 제품에서 SBS를 재사용합니다.

• 바이오 기반 대안 스티렌 또는 부타디엔 단량체의 부분 교체.

6. 연구 및 미래 추세의 발전

최근의 연구는 SBS의 지속 가능성, 성능 및 기능적 다양성을 향상시키는 데 중점을 두었습니다.

• 나노 복합체 SBS 재료 장벽 및 기계적 개선을위한 그래 핀, 몬트 모 릴로나이트 또는 실리카를 통합합니다.

• 기능화 된 SBS 접착력 향상, 극성 재료와의 호환성 또는 향상된 UV 저항.

• 반응성 블렌딩 특수 응용 분야에서 상승 성능을 위해 EVA 또는 TPU와 같은 다른 폴리머와 함께.

• 바이오 유래 SBS 아날로그의 개발 , 석유 화학 공급 원료에 대한 의존성을 줄이기위한 것.

장기적으로 블록 공중 합체 과학과 녹색 화학 원리의 조합은 SBS와 그 파생 상품의 혁신을 주도 할 것으로 예상됩니다.