Как процесс полимеризации гидрогенизированных стирол-изопреновых сополимеров влияет на их молекулярную и блочную структуру?

1. Методы полимеризации
Два основных метода полимеризации, используемых для производства гидрогенизированных стирол-изопрена-сополимеров:
Живая анионная полимеризация
Последовательная полимеризация
Живая анионная полимеризация
Ключевые характеристики: этот процесс используется для создания высоко контролируемых блок-сополимеров с четко определенными структурами. Живой процесс анионной полимеризации очень точный, что означает, что он позволяет строить контроль над молекулярной массой, длиной блока и структурой блока.
Влияние на молекулярную массу: молекулярная масса полимера в основном контролируется соотношением мономера к инициаторам. Более высокое соотношение приводит к более высокой молекулярной массе, в то время как более низкое соотношение приводит к более низкой молекулярной массе.
Влияние на структуру блока: процесс обычно приводит к узкому молекулярному распределению и позволяет точное образование блочных структур. Длина блоков стирола и изопрена можно контролировать путем регулировки условий полимеризации и времени каждого добавления мономера.
Полученные свойства сополимера: высокий контроль структуры блоков приводит к сополимерам с прозрачным фазовым разделением между твердыми шпильными блоками и мягкими блоками изопрена. Это фазовое разделение имеет решающее значение для таких свойств, как эластичность, прочность на растяжение и воздействие.
Последовательная полимеризация
Ключевые характеристики: этот процесс включает полимеризацию одного блока (стирол или изопрен), за которым следует полимеризация второго блока. Процесс также может включать в себя несколько этапов для создания более сложных структур (например, трехблок -сополимеров, где один блок стирола сопровождается изоплом, а затем снова стиролом).
Влияние на молекулярную массу: молекулярную массу каждого блока можно скорректировать путем контроля времени полимеризации и концентрации мономера. В последовательной полимеризации молекулярная масса может варьироваться в разных блоках (стирол и изопрен), и каждый блок может быть полимеризован до другой длины в зависимости от желаемых спецификаций продукта.
Влияние на структуру блока: полученные сополимеры обычно имеют больше равномерные размеры блоков, чем те, которые продуцируются другими методами полимеризации. Тем не менее, все еще может быть определенная степень неоднородности в зависимости от условий полимеризации (например, температура, растворитель и инициатор).
Полученные свойства сополимера: последовательная полимеризация имеет тенденцию создавать четко определенные блоки стирола и изопрена, но с потенциально меньшей гибкостью в достижении чрезвычайно точных распределений молекулярной массы, чем живая анионная полимеризация.

2. Процесс гидрирования
После полимеризации стирол-изопрен-сополимер обычно гидрогенизируется для снижения уровней ненасыщения в изопреновых блоках. Гидрирование изменяет физические свойства и стабильность сополимера.

Влияние на молекулярную массу: процесс гидрирования, как правило, существенно не изменяет молекулярную массу полимера, но он может слегка повлиять на общую длину цепи из -за превращения ненасыщенных связей в насыщенные, что может повлиять на гибкость цепи сополимера и термические свойства Полем

Влияние на структуру блока: гидрирование приводит к насыщенным сегментам изопрена, что снижает тенденцию полимера к деградам под воздействием тепла или ультрафиолетового ультрафиолетового воздействия, повышая его сопротивление погоды и химическую стабильность. Это также может улучшить стабильность размерной и воздействия за счет увеличения твердости материала из-за перехода изопрена из его естественной, похожей на каучука, ненасыщенной формы к более стабильной, насыщенной форме.

3. Контроль за длиной блока и распределением
Процесс полимеризации позволяет контролировать распределение блоков стирола/изопрена, которое, в свою очередь, диктует конечные свойства сополимера HSI.

Длина блока стирола:
Более длинные стирольные блоки: если полимеризация контролируется для получения более длинных стирольных блоков, полученный полимер будет иметь более жесткие, термопластичные свойства, с лучшими возможностями, несущими нагрузки и прочностью растяжения. Фаза стирола имеет тенденцию быть более кристаллической, способствуя более высокой тепловой стабильности и жесткости.
Более короткие блоки стирола: более короткие блоки стирола приводят к более гибкому сополимеру с улучшенной эластичностью, но потенциально снижают прочность на растяжение. Более короткие стировые блоки могут привести к сополимеру, который ведет себя скорее как резина, а не на твердый термопластик.

Длина изопрена блока:
Более длинные изопреновые блоки: более длинные изопренные блоки создают более резиновые характеристики в сополимере, улучшая его гибкость, демпфирование вибрации и низкотемпературную производительность. Эти сополимеры имеют тенденцию демонстрировать превосходную воздействие и эластичность.
Более короткие блоки изопрена: более короткие изопренные блоки могут увеличить жесткость полимера, потенциально снижая гибкость, но улучшая другие свойства, такие как размерная стабильность и теплостойкость.

Распределение блоков:
Чередующее или случайное распределение: некоторые методы полимеризации приводят к случайным или чередующимся блокам стирола-изопрена, которые могут влиять на морфологию полимера и его фазовое разделение. Этот тип распределения может поставить под угрозу некоторые идеальные резиновые или термопластичные свойства, связанные со стандартной структурой блок -сополимера.

4. Влияние на свойства потока и обработку
Блок -структура и молекулярная масса непосредственно влияют на реологические свойства (то есть поведение потока) гидрогенизированные стирол-изопрен-блок-сополимеры Во время обработки:
Высокая молекулярная масса: высокая молекулярная масса приводит к более высокой вязкости, которая может потребовать большей энергии для обработки (например, более высокие температуры экструзии или более длинные циклы плесени).
Размер и распределение блока: равномерная блочная структура (с четко определенными стиролами и изопреновыми блоками) обеспечивает последовательный поток расплава и лучшую обработку, в то время как широкое распределение длин блоков может привести к нерегулярным характеристикам потока и осложнениям во время обработки.

5. Влияние на конечную производительность продукта
Процесс полимеризации также влияет на конечные свойства конечного продукта:
Механические свойства: баланс стирола и изопрена влияет на прочность конечного продукта, эластичность, устойчивость к истиранию и воздействие. Регулируя процесс полимеризации, производители могут адаптировать эти свойства для удовлетворения конкретных требований применения.
Тепловая стабильность: гидрогенизированные стирол-изопрен-сополимеры обычно обладают превосходной термической стабильностью, устойчивостью к ультрафиолету и химической стабильности после гидрирования благодаря насыщению блоков изопрена. Эти свойства имеют решающее значение для применений в средах на открытом воздухе или высокотемпературных условиях.