Насколько устойчивы, стирол-бутадиеновый сополимер к воздействию ультрафиолета, окислению и деградации окружающей среды?

Стирол-бутадиеновый блок-сополимеры (SBC) широко используются в различных отраслях промышленности из -за их превосходных механических свойств, таких как гибкость, эластичность и обрабатываемость. Однако, как и многие полимеры, SBCs подвержены воздействию ультрафиолета, окисления и деградации окружающей среды с течением времени. Ниже приведен подробный анализ их устойчивости к этим факторам и стратегиям смягчения деградации:

1. УФ -экспозиция
Восприимчивость:
Блоки бутадиена в SBC особенно уязвимы для ультрафиолетового излучения, поскольку они содержат ненасыщенные двойные связи, которые могут поглощать ультрафиолетовый свет и подвергать фотохимическим реакциям. Это приводит к рассеянию цепи, обесцвечиванию и охлаждению.
Длительное воздействие ультрафиолета может привести к тому, что материал потеряет свою эластичность, станет хрупкой и развивать поверхностные трещины.
Стратегии смягчения:
УФ -стабилизаторы: такие добавки, как затрудненные стабилизаторы света амина (HALS) или УФ -поглотители (например, бензофеноны, бензотриазолы), могут быть включены в составы SBC для поглощения или нейтрализации УФ -радиации, предотвращая деградацию.
Пигментация: Добавление пигментов, таких как углеродный черный или диоксид титана, может повысить устойчивость к ультрафиолетовому ультрафиолетовому ультрафиолетовому ультрафиолету, защищая полимер от прямого воздействия.
Покрытия: нанесение защитных покрытий, таких как акриловые или полиуретановые слои, может выступать в качестве барьера против ультрафиолетового излучения.

2. Окисление
Восприимчивость:
Окисление происходит, когда SBC подвергаются воздействию кислорода, особенно при повышенных температурах или при длительном стрессе. Сегменты бутадиена снова являются наиболее уязвимыми, поскольку их ненасыщенные связи реагируют с кислородом с образованием пероксидов, гидропероксидов и других окислительных побочных продуктов.
Окисление приводит к рассеянию цепи, сшиванию и образованию карбонильных групп, что приводит к снижению механических свойств, обесцвечиванию и хрупкости.
Стратегии смягчения:
Антиоксиданты: первичные антиоксиданты (например, затрудненные фенолы) и вторичные антиоксиданты (например, фосфиты, тиоэфиры), обычно добавляются в составы SBC, чтобы ингибировать окисление. Эти добавки работают путем удаления свободных радикалов и разлагающих гидропероксидов.
Инкапсуляция: инкапсулирование полимера в защитный слой или смешивание его с помощью более устойчивых к окислению материалов, может уменьшить воздействие кислорода.
Снижение температуры обработки: минимизация высокотемпературной обработки во время производства может снизить тепловое окисление.

3. Разрушение окружающей среды
Факторы, способствующие деградации:
Влажность: В то время как SBC обычно обладают хорошей устойчивостью к влажности, длительное воздействие воды или влажной среды может привести к выщелачиванию пластификатора или набуханиям, влияющим на механические свойства.
Озон: озон в окружающей среде может атаковать ненасыщенные связи в сегментах бутадиена, вызывая растрескивание и потерю эластичности.
Экстремальные температуры: высокие температуры ускоряют окисление и смягчение, в то время как низкие температуры могут сделать материал более хрупким.
Микробная атака: Хотя SBC не являются по своей природе биоразлагаемых, определенные оценки могут быть подвержены росту микробного состава, если они содержат органические добавки или загрязнения.
Стратегии смягчения:
Устойчивость к озону: включение антиозонантов (например, восков или химических ингибиторов) может защитить полимер от растрескивания, вызванного озоном.
Гидрофобные добавки: использование гидрофобных добавок или покрытий может повысить устойчивость к влаге.
Термические стабилизаторы: термические стабилизаторы могут быть добавлены для предотвращения разложения при высоких температурах.
Смешивание с другими полимерами: смешивание SBC с более экологически устойчивыми полимерами (например, полипропилен или полистирол) может повысить общую долговечность.

4. Долгосрочная производительность в приложениях на открытом воздухе
Проблемы:
При использовании в наружных применениях (например, кровельных мембран, автомобильные детали, обувь), лицо SBCS комбинированное воздействие ультрафиолетового излучения, кислорода, влаги и колебаний температуры. Это ускоряет деградацию, если не принимаются надлежащие меры.
Улучшения для наружного использования:
Выветрительные добавки: комбинирование ультрафиолетовых стабилизаторов, антиоксидантов и антиозонантов может значительно продлить срок службы SBC в среде на открытом воздухе.
Обработка поверхности: нанесение устойчивых к погодным условиям покрытия или ламината может обеспечить дополнительный слой защиты.
Модифицированные оценки: Некоторые производители производят специализированные оценки SBC с повышенным сопротивлением выветривания для наружных применений.

5. Сравнение с другими полимерами
Относительное сопротивление:
По сравнению с полностью насыщенными полимерами, такими как полиэтилен (PE) или полипропилен (PP), SBC менее устойчивы к УФ и окислению из -за присутствия ненасыщенных связей в сегментах бутадиена.
Тем не менее, SBC превосходят некоторые эластомеры (например, натуральный каучук) с точки зрения обработки и универсальности, что делает их предпочтительным выбором для многих приложений, несмотря на их восприимчивость к факторам окружающей среды.

6. Тестирование и оценка
Ускоренные испытания выветривания:
Тестирование QUV: моделирует долгосрочное воздействие ультрафиолета с использованием контролируемых источников ультрафиолетового света для оценки изменения цвета, уменьшения блеска и деградации механических свойств.
Старение духовки: оценивает устойчивость к окислению путем воздействия образцов на повышенные температуры с течением времени.
Тестирование озоновой камеры: измеряет сопротивление, вызванное озоном растрескивания.
Полевые испытания:
В реальном мире тесты экспозиции в разных климатах дают представление о том, как SBC работают в реальных условиях окружающей среды.

7. Устойчивые альтернативы
Bio на основе SBCS:
Исследования продолжаются для разработки биологических или частично возобновляемых SBC, которые поддерживают производительность при одновременном снижении воздействия на окружающую среду.
Переработка:
Некоторые SBCs можно переработать, что позволяет переоборудовать деградированные материалы в приложения для более низких производительности, тем самым расширяя их жизненный цикл.