Styrenový termoplastický elastomer: Vlastnosti, třídy a průvodce výběrem

Vezměte měkkou rukojeť nástroje, sloupněte zadní stranu štítku citlivého na tlak nebo zatlačte palcem do podrážky běžecké boty a je velká šance, že se dotýkáte styrenového termoplastického elastomeru. Tyto materiály se v tichosti staly výchozí odpovědí všude tam, kde díl potřebuje působit jako guma, ale přesto musí být tvarován, vytlačován nebo recyklován jako plast.

Pokud specifikujete jednu poprvé nebo se snažíte zjistit, proč se stávající formulace stále odchyluje od specifikace, může být pojmenování matoucí. SBS, SEBS, SEPS, TPE-S, TPS: zkratky se překrývají a různí dodavatelé popisují stejnou chemii různými slovy. Krátká verze je dostatečně jednoduchá. Styrenový termoplastický elastomer je blokový kopolymer vyrobený z tvrdých polystyrenových segmentů a měkkého pryžového středního bloku. Následující text vysvětluje, co tato struktura znamená v praxi, jak se liší hlavní známky a jak zúžit dlouhý seznam na dva nebo tři kandidáty, kteří stojí za to vyzkoušet.

Co definuje styrenový termoplastický elastomer

Slovo, na které je třeba se zaměřit, je „blokovat“. Molekula styrenového TPE není náhodná směs monomerů; je to řetěz sestavený v pořadí, typicky polystyren, pak gumový střední segment, pak zase polystyren. Při pokojové teplotě jsou koncové bloky polystyrenu pod teplotou skelného přechodu, takže se shlukují do tuhých domén. Tyto domény ukotvují pryžové střední bloky a působí jako fyzické příčné vazby, což dává materiálu jeho elastickou obnovu.

Zahřejte polymer nad bod měknutí polystyrénových domén a tyto příčné vazby dočasně zmizí. Materiál teče, plní formu a poté při ochlazení znovu formuje svou doménovou strukturu. To je zásadní rozdíl mezi styrenovým TPE a běžnou termosetovou pryží: žádný vulkanizační krok, žádný dlouhý cyklus vytvrzování a výrobní odpad, který lze obvykle přebrousit a znovu použít. To je také důvod, proč se tyto polymery někdy nazývají termoplastické kaučuky, což je termín, který popisuje chování spíše než chemii.

Tři hlavní rodiny styrenových blokových kopolymerů

Téměř každý styrenový TPE, se kterým se komerčně setkáte, patří do jedné ze tří rodin, které se vyznačují tím, co sedí uprostřed řetězce.

SBS: Styren-Butadien-Styren

SBS je původní styrenový blokový kopolymer a stále cenově nejvýhodnější. Nabízí vysokou pevnost v tahu, dobré elastické zotavení a vynikající kompatibilitu s bitumenem a mnoha lepivými pryskyřicemi, proto dominuje ve formulacích modifikací asfaltu a tavných lepidel. Jeho omezením je nenasycený butadienový střední blok, který je citlivý na ultrafialové světlo, kyslík a dlouhodobé vystavení teplu. Pro vnitřní aplikace, směsi na obuv a lepidla s krátkou životností zůstává vynikající hodnotou.

Styren-butadienový blokový kopolymer řady Zhongli SBS Cenově výhodný styrenový termoplastický elastomer pro modifikaci asfaltu, lepidel, obuvi a polymerů se snadným zpracováním a nízkými teplotami. Zobrazit produkt →

SEBS: hydrogenovaný styren-butadien-styren

Hydrogenace butadienového středního bloku jej převede na nasycený ethylen-butylenový segment a tato jediná změna přetváří profil vlastností. SEBS mnohem lépe odolává degradaci UV zářením a tepelnému stárnutí, drží barvu a čistotu a absorbuje velké množství parafinového oleje, aniž by se stal mastným. Snadno se také mísí s polypropylenem, což z něj činí dříče pro měkké na dotek zalití, flexibilní hadičky, kabelové směsi a modifikaci polymerů. Pokud váš díl uvidí sluneční světlo, sterilizaci nebo dlouhou životnost, SEBS je obvykle výchozím bodem.

Zhongli Hydrogenated SEBS Series styren-butadien blokový kopolymer Hydrogenovaný termoplastický elastomer odvozený od SBS nabízející odolnost proti stárnutí, povětrnostním vlivům a nízkým teplotám pro TPE, obuv, fólie, lékařské produkty a modifikace plastů. Zobrazit produkt →

SEPS: Hydrogenovaný styren-isopren-styren

Když je středním blokem spíše isopren než butadien, hydrogenací vzniká ethylen-propylenový segment. SEPS přináší dvě věci, kterým se ostatní rodiny nevyrovnají: výjimečnou rozpustnost v uhlovodíkovém oleji a velmi vysoký stupeň průhlednosti v dobře formulovaných sloučeninách. Tato kombinace z něj činí materiál volby pro olejové gely, zlepšovače viskozitního indexu, kosmetické přísady a přísady pro osobní péči a čiré elastomery, kde je zákal nepřijatelný. Toleruje také vyšší provozní teploty než SBS.

Zhongli SEP(S) Hydrogenovaný styren-isoprenový blokový kopolymer Transparentní blokový kopolymer rozpustný v oleji používaný jako modifikátor reologie pro gely na vyplňování kabelů, kosmetiku, zlepšovače indexu viskozity mazacích olejů a želé vosk. Zobrazit produkt →

Vlastnosti, které můžete navrhnout

Jednou z praktických zajímavostí styrenových TPE je, jak velká část profilu vlastností může být vyladěna během kompaundace, spíše než fixována v reaktoru. Nejdůležitější je několik pák:

• Tvrdost. Formulace pokrývají zhruba 5 až 95 Shore A. Přidání bílého oleje změkčí sloučeninu; přidání polypropylenu nebo polystyrenu zvyšuje tuhost.
• Elasticita a set. Bloková architektura a obsah styrenu určují, jak dobře se materiál vrací do tvaru po opakované deformaci.
• Tepelná stabilita. Hydrogenované střední bloky odolávají oxidaci a žloutnutí při zvýšených teplotách, což je důležité pro interiéry automobilů a díly přicházející do styku s potravinami.
• Jasnost. Transparentní třídy závisí na odpovídajících indexech lomu mezi polymerem, olejem a jakýmikoli použitými přísadami.
• Reakce na olej a rozpouštědlo. SEPS se rozpouští v uhlovodíkovém oleji; SEBS bobtná. Špatný výběr je častým zdrojem poruch v terénu.
• Přilnavost. Pryskyřice zvyšující lepivost a reaktivní vytlačování lze použít k vytvoření lepivosti nebo ke spojení elastomeru s polárními substráty.

Jak se tyto materiály zpracovávají

Styrenové TPE se používají na standardním termoplastickém zařízení: vstřikování, vytlačování, vyfukování a dvouvrstvé nanášení na tuhé substráty, jako je polypropylen nebo ABS. Není potřeba žádný vulkanizační lis, časy cyklů jsou krátké a formovače mohou nastavit teplotu taveniny a smyk pro řízení orientace domény a povrchové úpravy.

Skládání je místo, kde se většina inženýrství odehrává. Olejová extenze změkčuje základní polymer, smícháním polypropylenu se vytvoří TPE se zlepšenou tepelnou odolností a reaktivní extruze zavádí polární nebo funkční skupiny pro lepší přilnavost. Pro týmy, které na tom pracují plastická úprava Tyto složené třídy jsou často rozdílem mezi křehkou částí a tou, která přežije pádový test.

Kde se používají styrenové termoplastické elastomery

Seznam aplikací je neobvykle široký pro jednu rodinu polymerů, což je přesně důvod, proč si výběr jakosti zaslouží péči:

• Lepidla a tmely, včetně tavných a na tlak citlivých formulací
• Úprava asfaltu a bitumenu plus termoplastické směsi pro značení silnic
• Modifikace polymerů, zejména rázové houževnatění polypropylenu
• Obuv, pěnové mezipodešve a nástroje s měkkým uchopením
• Lékařské hadičky, části pro styk s potravinami a farmaceutické uzávěry
• Výplňové směsi pro optická vlákna a kabely
• Přísady pro kosmetiku a osobní péči, včetně olejových gelů a zahušťovadel
• Spotřební měkké zboží, odpružení a novinky

Protože stejná základní chemie slouží tolika segmentům, pomůže vám vidět, jak se stupně seřadily, než se zavážete ke zkoušce. Užitečným odkazem je tento přehled srovnání SBS, SEBS a SIS vedle sebe , který mapuje každou strukturu na aplikace, kde funguje nejlépe.

Kontrolní seznam pro praktický výběr

Když nám zákazník zašle výkres dílu a servisní stav, obvykle zpracováváme stejnou sekvenci otázek. Je to dobrý zvyk, ať už kupujete tunu nebo kamion.

1. Definujte tvrdost a modul, který součást skutečně potřebuje, spíše než tvrdost materiálu, který jste použili naposledy.
2. Stanovte skutečný rozsah provozních teplot, včetně krátkodobých špiček během zpracování nebo sterilizace.
3. Rozhodněte se, zda bude součást vystavena slunečnímu záření, ozónu nebo horkému vzduchu. Pokud ano, zvolte hydrogenovaný druh.
4. Zkontrolujte chemické prostředí, zejména kontakt s olejem a rozpouštědlem, protože rozpustnost mezi SEBS a SEPS se výrazně liší.
5. Zkontrolujte optické požadavky. Pokud záleží na srozumitelnosti, bude vyhovovat čas vyhrazený na zkoušky formulace, nikoli předpokládaná transparentní třída.
6. Přizpůsobte si způsob zpracování, protože vstřikování, vytlačování a přestřikování preferují jiný tok taveniny.
7. Včas ověřte regulační požadavky, včetně požadavků na kontakt s potravinami, lékařských požadavků a požadavků souvisejících s hračkami.

Za materiálem: Výroba a konzistence

Údaje o vlastnostech vám řeknou, co polymer dokáže. Důsledná produkce vám řekne, co bude dělat příští měsíc. Ve společnosti Zhejiang Zhongli Synthetic Material Technology běží naše výrobní linky na řídicích systémech Yokogawa DCS s čerpadly a přístrojovým vybavením z mezinárodních zdrojů a každá šarže prochází osmi kontrolními kroky mezi příjmem surovin a výdejem hotového zboží. Naše postdoktorandské pracoviště podporuje molekulární designové práce za námi vyráběnými typy SBS, SEBS, SEP(S) a hydrogenovaný isoprenový polymer a zde také obvykle začínají úpravy specifické pro zákazníka.

Výběr styrenového termoplastického elastomeru se zřídkakdy sníží na jediné číslo. Jde o přizpůsobení blokové architektury teplotě, chemii a způsobu zpracování, které váš produkt skutečně zažije. Začněte středním blokem, potvrďte úroveň hydrogenace a poté dolaďte tvrdost a čirost pomocí míchání. Pokud nám zašlete podrobnosti o své přihlášce, náš technický tým s vámi rád projde možnosti a navrhne známku k otestování.