Apr 18,2025 종리 기술

스티렌-부타디엔 블록 공중 합체 (SBC) : 분자 구조, 성능 재단 및 차세대 응용 분야

스티렌-부타디엔 블록 공중 합체 (SBC)는 접착제, 열가소성 엘라스토머 (TPES) 및 고성능 복합재의 초석 재료 역할을하는 정밀 중합체 화학 및 산업 기능의 시너지 효과를 예시합니다. 이 기사는 열 안정성, 재활용 성 및 다기능 성능 최적화에 대한 과제를 해결하면서 현대 SBC 기술을 정의하는 분자 공학 원리, 고급 중합 기술 및 새로운 응용 조경을 탐구합니다.

1. 분자 설계 및 위상 분리 된 형태

SBC의 독특한 특성은 폴리스티렌 (PS) 하드 도메인이 폴리 부타디엔 (PB) 소프트 매트릭스 내에서 물리적 가교로서 작용하는 나노 스케일 마이크 영동 분리에서 비롯됩니다. 주요 구조 매개 변수는 다음과 같습니다.

블록 시퀀스 아키텍처 :
- 선형 3 블록 (SBS, SIS) 대 방사형 (StAR) 구성 (예 : (SB) ₙR), 인장 강도 (5-25 MPa) 및 신장 (500%)에 영향을 미칩니다.
- 맞춤형 유리 전이 온도 (TG : -80 ° C ~ 100 ° C)의 비대칭 블록 비율 (예 : 30:70 스티렌 : 부타디엔).
도메인 크기 제어 : 제어 된 중합 동역학을 통한 10–50 nm PS 도메인, 동적 하중의 응력 전달 최적화.

고급 수정 :

수소화 된 SBC (SEBS/SEP) : PB 블록의 촉매 포화는 UV/열 안정성 (135 ° C의 서비스 온도)을 향상시킵니다.
기능화 된 터미널 그룹 : 나노 복합물에서 공유 결합을 가능하게하는 에폭시, 수컷 무수물 또는 실란 모이어 티.

2. 정밀 중합 방법론

SBC 합성은 살아있는 중합 기술을 활용하여 좁은 분자량 분포를 달성합니다 (³ ＜ 1.2) :

음이온성 중합 :
- -30 ℃ 내지 50 ℃에서 사이클로 헥산/THF의 Alkyllithium 개시제 (예 : Sec -Buli).
- 블록 충실도에 대한 순차적 단량체 첨가 (＞ 98% 스티렌 혼입 효율).
RAFT/NMP 제어 라디칼 중합 :
- 물 분산 접착제를위한 극성 코노미노머 (예를 들어, 아크릴산)를 통합 할 수 있습니다.
- 정확한 미드 블록 기능화를 갖는 150 kg/mol 분자량을 달성합니다.

혁신적인 프로세스 기술 :

연속 흐름 반응기 : 체인 길이 제어를위한 실시간 FTIR 모니터링과 함께 사이클 시간 대 배치 시스템의 30% 감소.
용매가없는 반응성 압출 : 현장 내 스티렌-부타디엔 그라프 팅 (85% 전환)을 사용한 쌍둥이-스크류 컴파운드.

Styrene-Butadiene Block Copolymer

3. 구조-추진 관계 및 성능 향상

SBC 성능은 분자 및 부가 중재를 통해 설계됩니다.

강화 전략 :
- 실리카 나노 입자 포함 (20-40 PHR) 파열 강도 향상 (ASTM D624).
- 확장 흐름을 통한 그래 핀 나노 플라 릿 정렬, 10 ℃/cm 전기 전도도를 달성한다.
동적 가교 :
- Diels-Alder 가역적 네트워크는 90 ° C에서 자체 치유를 가능하게합니다 (95% 복구 효율).
- 균주-유도 된 강화를위한 이온 성 초분자 상호 작용 (예를 들어, Zn²⁺ 카르 복실 레이트).
열 안정화 :
- 산화 유도 시간 (OIT)을 180 ℃에서 60 분으로 연장하는 페놀/포스 파이트 상승 작용을 방해한다 (ISO 11357).
- 층상 이중 수산화물 (LDH) 나노 필러는 열 방출 속도를 40% 감소시킨다 (UL 94 V-0 Compliance).

4. 고급 응용 프로그램 및 사례 연구

A. 접착 기술

핫 멜트 압력 감지 접착제 (HMPSA) :
- 20 N/25mm 껍질 강도 (Finat FTM 1) 및 -40 ° C 유연성을 갖는 SIS 기반 제형.
- 사례 연구 : 자동차 엠블럼을위한 3M의 SBC/아크릴 하이브리드 테이프, 160 ° C e-coat 오븐을 견딜 수 있습니다.
구조적 결합 :
- CFRP에서 15 MPa 랩 전단 강도를 달성하는 에폭시-기능화 된 SEB 접착제 (ASTM D1002).

B. 자동차 및 산업 구성 요소

TPE 오버 몰딩 :
- 진동 감독 엔진 마운트에 대한 SEBS/PP 블렌드 (Shore A 50–90) (＞ 10 ° 피로주기, ISO 6943).
- EMI 차폐 EV 배터리 하우징의 전도성 등급 (10 ³ s/cm).
오일 저항성 개스킷 :
- 500H ASTM No. 3 오일 침지 후 탄성을 유지하는 수소화 된 니트릴 -SBS 복합재.

C. 생의학 혁신

열가소성 폴리 우레탄 (TPU) 하이브리드 :
- SBC/TPU는 카테터 튜브에 대한 ＞ 300% 신장 및 ISO 10993-5 세포 독성 준수와 혼합됩니다.
- 체온에서 원래 형상을 회수하는 형태-메모리 스텐트 (Tswitch ≈37 ° C).

5. 지속 가능성 및 순환 경제 동인

SBC 산업은 다음을 통해 환경 적 명령을 다루고 있습니다.

바이오 기반 단량체 :
- 에탄올 탈수로부터 발효 유래 스티렌 (＞ 30% 바이오-컨텐츠) 및 바이오-부타디엔.
- UV 안정 실외 응용 프로그램을위한 리그닌-그라프트 SBC.
화학적 재활용 경로 :
- 450 ° C에서의 열분해는 80% 스티렌/부타디엔 단량체 (순도 ＞ 99%)를 생성합니다.
- 선택적 블록 절단을 위해 리파제를 사용한 효소 해시 중합.
재 처리 가능한 비 트리머 :
- 트랜스스터 화 가용 된 SBC 네트워크는 자산 손실없이 무한 열 재구성을 허용합니다.

6. 신흥 프론티어와 스마트 재료 통합

4D 인쇄 가능한 SBC :
- 450 nm 조명에서 형태 변형을 가능하게하는 경고 된 반응성 아조벤젠 세그먼트.
- 적응 형 건물 외관을위한 습도가 나타난 SBC/PNIPAM 복합재.
에너지 수확 엘라스토머 :
- 순환 압축 하에서 5V/cm²를 생성하는 압전 SBC/BATIO ₃ 나노 복합물.
AI 중심 제형 설계 :
- 머신 러닝 모델은 단량체 반응성 비율로부터 위상 다이어그램을 예측하는 모델 (RAL, RAT).