Стирольный термопластичный эластомер: свойства, марки и руководство по выбору

Возьмите мягкую ручку инструмента, снимите подложку с чувствительной к давлению этикетки или прижмите большой палец к подошве кроссовок, и вы с большой вероятностью прикоснетесь к стирольному термопластичному эластомеру. Эти материалы незаметно стали ответом по умолчанию там, где деталь должна выглядеть эластичной, но при этом ее можно формовать, экструдировать или перерабатывать, как пластик.

Если вы указываете его впервые или пытаетесь понять, почему существующая формулировка продолжает отклоняться от спецификации, именование может сбить с толку. СБС, СЭБС, СЭПС, TPE-S, TPS: аббревиатуры пересекаются, и разные поставщики описывают один и тот же химический состав разными словами. Краткая версия достаточно проста. Стирольный термопластичный эластомер представляет собой блок-сополимер, состоящий из сегментов твердого полистирола и мягкого эластичного среднего блока. Далее объясняется, что означает эта структура на практике, чем различаются основные оценки и как сузить длинный список до двух или трех кандидатов, достойных тестирования.

Что определяет стирольный термопластичный эластомер

Слово, на котором следует сосредоточиться, — «блок». Молекула стирольного ТПЭ не представляет собой случайную смесь мономеров; это цепочка, собранная последовательно: обычно это полистирол, затем эластичный средний сегмент и снова полистирол. При комнатной температуре концевые блоки полистирола находятся ниже температуры стеклования, поэтому они группируются в жесткие домены. Эти домены закрепляют эластичные средние блоки и действуют как физические сшивки, что обеспечивает эластичное восстановление материала.

Нагрейте полимер выше точки размягчения полистирольных доменов, и эти поперечные связи временно исчезнут. Материал течет, заполняет форму, а затем при охлаждении восстанавливает свою доменную структуру. В этом заключается существенное различие между стирольным ТПЭ и обычным термореактивным каучуком: отсутствие стадии вулканизации, отсутствие длительного цикла отверждения и производственный мусор, который обычно можно перешлифовать и использовать повторно. Именно поэтому эти полимеры иногда называют термопластичными каучуками — термин, который описывает поведение, а не химию.

Три основных семейства стирольных блок-сополимеров

Почти каждый стирольный ТПЭ, который вы встретите в продаже, принадлежит к одному из трех семейств, отличающихся тем, что находится в середине цепочки.

SBS: стирол-бутадиен-стирол

SBS является оригинальным стирольным блок-сополимером и до сих пор является наиболее экономически эффективным. Он обладает высокой прочностью на разрыв, хорошим эластичным восстановлением и отличной совместимостью с битумом и многими смолами, повышающими клейкость, поэтому он доминирует в рецептурах модификаций асфальта и термоплавких клеев. Его ограничением является ненасыщенный средний блок бутадиена, который уязвим к ультрафиолету, кислороду и длительному тепловому воздействию. Для внутреннего применения, обувных смесей и клеев с коротким сроком службы он остается выдающимся преимуществом.

Блок-сополимер стирола и бутадиена серии Zhongli SBS Экономичный стирольный термопластичный эластомер для модификации асфальта, клеев, обуви и полимеров, с простой обработкой и низкотемпературными характеристиками. Посмотреть продукт →

SEBS: гидрированный стирол-бутадиен-стирол.

Гидрирование среднего блока бутадиена преобразует его в насыщенный этилен-бутиленовый сегмент, и это единственное изменение меняет профиль свойств. SEBS гораздо лучше противостоит разрушению под воздействием ультрафиолета и термическому старению, сохраняет цвет и прозрачность и поглощает большое количество парафинового масла, не становясь жирным. Он также легко смешивается с полипропиленом, что делает его рабочей лошадкой для мягкого формования, гибких трубок, кабельных компаундов и модификации полимеров. Если ваша деталь будет подвергаться солнечному свету, стерилизации или длительному сроку службы, обычно отправной точкой является SEBS.

Гидрированный блок-сополимер стирола и бутадиена серии Zhongli SEBS Гидрогенизированный термопластичный эластомер на основе СБС, обеспечивающий устойчивость к старению, погодным условиям и низким температурам для ТПЭ, обуви, пленок, медицинских изделий и модификации пластика. Посмотреть продукт →

SEPS: гидрированный стирол-изопрен-стирол.

Когда средний блок представляет собой изопрен, а не бутадиен, в результате гидрирования образуется этиленпропиленовый сегмент. SEPS обладает двумя вещами, которых нет у других семейств: исключительная растворимость в углеводородном масле и очень высокая степень прозрачности в хорошо составленных соединениях. Такое сочетание делает его предпочтительным материалом для масляных гелей, присадок, улучшающих индекс вязкости, ингредиентов косметики и средств личной гигиены, а также прозрачных эластомеров, где помутнение недопустимо. Он также выдерживает более высокие рабочие температуры, чем SBS.

Zhongli SEP(S) Гидрогенизированный блок-сополимер стирола и изопрена Маслорастворимый прозрачный блок-сополимер, используемый в качестве модификатора реологии для гелей для наполнения кабелей, косметики, присадок, улучшающих индекс вязкости смазочных масел, и желейного воска. Посмотреть продукт →

Свойства, которые можно спроектировать

Одним из практических преимуществ стирольных ТПЭ является то, насколько профиль свойств можно регулировать во время смешивания, а не фиксировать в реакторе. Несколько рычагов имеют наибольшее значение:

• Твердость. Составы имеют твердость по Шору А примерно от 5 до 95. Добавление белого масла смягчает состав; добавление полипропилена или полистирола повышает жесткость.
• Эластичность и набор. Блочная архитектура и содержание стирола определяют, насколько хорошо материал возвращается в форму после многократной деформации.
• Термическая стабильность. Гидрогенизированные средние блоки устойчивы к окислению и пожелтению при повышенных температурах, что важно для салонов автомобилей и деталей, контактирующих с пищевыми продуктами.
• Ясность. Степень прозрачности зависит от соответствия показателей преломления полимера, масла и любых используемых добавок.
• Реакция на масло и растворитель. SEPS растворяется в углеводородном масле; СЭБС набухает. Неправильный выбор является распространенной причиной сбоев в эксплуатации.
• Адгезия. Для придания клейкости или соединения эластомера с полярными подложками можно использовать смолы, повышающие клейкость, и реактивную экструзию.

Как обрабатываются эти материалы

Стирольные ТПЭ производятся на стандартном термопластическом оборудовании: литье под давлением, экструзии, выдувном формовании и двухэтапном формовании на жестких подложках, таких как полипропилен или АБС. Никакой вулканизационный пресс не требуется, время цикла короткое, а формовщики могут регулировать температуру расплава и сдвиг, чтобы контролировать ориентацию доменов и качество поверхности.

В компаундировании происходит большая часть инженерных разработок. Масляное наращивание смягчает базовый полимер, смешивание полипропилена создает ТПЭ с улучшенной термостойкостью, а реактивная экструзия вводит полярные или функциональные группы для лучшей адгезии. Для команд, работающих над пластиковая модификация Эти смешанные сорта часто представляют собой разницу между хрупкой деталью и той, которая выдерживает испытание на падение.

Где используются стирольные термопластичные эластомеры

Список применений необычайно широк для одного семейства полимеров, и именно поэтому выбор марки заслуживает осторожности:

• Клеи и герметики, в том числе термоплавкие и чувствительные к давлению составы.
• Модификация асфальта и битума, а также термопластичные составы для дорожной разметки.
• Модификация полимеров, особенно ударная вязкость полипропилена.
• Обувь, пенопластовые межподошвы и инструменты с мягкой накладкой.
• Медицинские трубки, детали, контактирующие с пищевыми продуктами, и фармацевтические затворы.
• Наполнители для оптического волокна и кабелей
• Ингредиенты для косметических средств и средств личной гигиены, включая масляные гели и загустители.
• Потребительские мягкие на ощупь товары, амортизация и новинки

Поскольку один и тот же базовый химический состав обслуживает очень много сегментов, полезно увидеть, как выстраиваются оценки, прежде чем приступить к испытанию. Полезной ссылкой является этот обзор сравнение SBS, SEBS и SIS рядом , который сопоставляет каждую структуру с приложениями, в которых она работает лучше всего.

Практический контрольный список выбора

Когда клиент присылает нам чертеж детали и условия обслуживания, мы обычно задаем одну и ту же последовательность вопросов. Это хорошая привычка, покупаете ли вы тонну или целый грузовик.

1. Определите твердость и модуль упругости, необходимые детали, а не твердость материала, который вы использовали в последний раз.
2. Установите реальный диапазон рабочих температур, включая кратковременные пики во время обработки или стерилизации.
3. Решите, будет ли деталь подвергаться воздействию солнечного света, озона или горячего воздуха. Если да, выберите гидрогенизированный сорт.
4. Подтвердите химическую среду, особенно контакт с маслом и растворителем, поскольку растворимость между SEBS и SEPS резко различается.
5. Проверьте оптические требования. Если ясность имеет значение, выделите время для испытаний рецептуры, а не предполагайте, что какая-либо прозрачная оценка будет работать.
6. Подберите маршрут обработки, поскольку литье под давлением, экструзия и формование требуют разного потока расплава.
7. Заблаговременно проверяйте нормативные требования, включая требования, касающиеся контакта с пищевыми продуктами, медицинские требования и требования, связанные с игрушками.

Что стоит за материалом: производство и консистенция

В паспортах свойств рассказывается, на что способен полимер. Последовательное производство подскажет вам, что оно будет делать в следующем месяце. В компании Zhejiang Zhongli Synthetic Material Technology наши производственные линии работают на системах управления Yokogawa DCS с насосами и контрольно-измерительным оборудованием импортного производства, и каждая партия проходит восемь этапов проверки между поступлением сырья и выпуском готовой продукции. Наша постдокторская рабочая станция поддерживает работу по молекулярному проектированию производимых нами сортов полимеров SBS, SEBS, SEP(S) и гидрогенизированного изопрена, а также именно здесь обычно начинаются модификации по индивидуальному заказу клиента.

Выбор стирольного термопластичного эластомера редко сводится к одному числу. Все сводится к тому, чтобы блочная архитектура соответствовала температуре, химическому составу и маршруту обработки, которым фактически подвергается ваш продукт. Начните со среднего блока, проверьте уровень гидрирования, затем отрегулируйте твердость и прозрачность с помощью компаундирования. Если вы отправите нам информацию о своем заявлении, наша техническая команда будет рада обсудить с вами варианты и предложить оценку для тестирования.