Области применения функциональных полимеров на основе стирольных термопластэластомеров - GOLDENBRINX Ltd. Инжиниринг

Вернуться к списку статей

Области применения функциональных полимеров на основе стирольных термопластэластомеров (SBS-g-MAH, SEBS-g-MAH, SEBS-g-GMA)

О стирольных термопластэластомерах

Стирольные термоэластопласты являются высокоэффективными термопластичными эластомерами, предназначенными для улучшения рабочих характеристик в широком спектре применений, которые включают:

Модифицированный полимером битумный картон для кровельных и других гидроизоляционных применений;
Термоплавкие и склеивающие при надавливании клеи, например, клеи на лентах и этикетках;
Компаундирование для улучшения прочности, тактильных характеристик и внешнего вида изделий, начиная с игрушек и автомобилей и заканчивая упаковкой;
Компаунды для подошв обуви;
Герметики;
Покрытия.

Сейчас существует более 100 марок стирольных термоэластопластов, которые включают:

Стиролбутадиенстирольные блоксополимеры (SBS);
Стиролизопренстирольные блоксополимеры (SIS);
Гидрогенезированные стиролбутадиенстирольные и стиролизопренстирольные полимеры: стиролэтиленбутиленстирол (SEBS) и стиролэтиленпропиленстирол (SEPS);
Гидрогенезированные полимеры с функциональными группами;
Полиизопреновый каучук.

Введение

Полимеры ОЛЕНТЕН-S относятся к классу модифицированных эластомеров, которые можно использовать без вулканизации. Они являются блоксополимерами, включающими жесткие сегменты полистирола и мягкие сегменты эластомера с привитыми функциональными ангидридными или эпоксидными группами.

Полимеры ОЛЕНТЕН-S можно смешивать со многими пластиками, например, стиролами, полиолефинами, и техническими термопластами, для улучшения их рабочих характеристик, в частности их ударопрочности. Полимеры ОЛЕНТЕН-S придают упругость указанным пластикам как при комнатной, так и при пониженной температуре. Они облегчают совместимость пластиков различного класса, сохраняя достоинства каждого из них. Они также могут повышать ударопрочность вторичных и повторно измельченных материалов. Правильным подбором марки ОЛЕНТЕН-S можно эффективно обеспечить упругость и совместимость при сохранении высокой термостойкости, устойчивости к климатическим воздействиям, обрабатываемости, а в некоторых случаях и прозрачности.

Модификация битума полимерами ОЛЕНТЕН-S

Битум (асфальт) является недорогим термопластичным материалом. Эксплуатационные характеристики марок битумов очень сильно зависят от температуры, что является значительным недостатком, особенно в сложных условиях применения. Например, при низких температурах битум слишком твердый и хрупкий, а при высоких - слишком мягкий.

Добавление соответствующего полимера ОЛЕНТЕН-S приводит к значительному улучшению свойств модифицированного битума. Особенно следует отметить большую эластичность битумов, модифицированных полимерами ОЛЕНТЕН-S, как при низких, так и при высоких температурах.

Рынок кровельных материалов является одним из основных применений полимермодифицированного битума. Полимеры ОЛЕНТЕН-S позволяют производителям выпускать мягкие кровельные материалы, пригодные для эксплуатации от –350C до 1200C. Эти покрытия обладают повышенной устойчивостью к старению и разрыву, легки в обращении и позволяют продлить строительный сезон до зимы.

Модификатор битума для асфальтобетона в дорожном строительстве

Удовлетворение требованиям благодаря модификации

Асфальт является ведущим материалом для строительства дорог и шоссе. Полимерная модификация битумного связующего получило широкое распространение в мире ввиду возрастания числа и строгости требований.

Эти требования включают:

Большее нагружение дорог ввиду повышения интенсивности дорожного движения и возрастания веса транспорта;
Более строгие требования к безопасности в терминах сопротивления скольжению и состояния поверхности дорог в течение их срока службы;
Необходимость уменьшения общих издержек для властей и пользователей, включая стоимость технического ухода и задержек, а также стоимость страхования, связанного с повреждением транспортных средств;
Повышение комфорта для пользователя дорог;
Снижение влияния на среду обитания, например, посредством уменьшения уровня шума;
Легкость и скорость строительства, оптимизировать стоимость строительства и минимизировать варьирование качества конечного продукта.

Благодаря тому, что он позволяет удовлетворить эти требования, блоксополимер стирол-бутадиен-стирол (SBS) стал основным полимерным модификатором для битумов.

Стиролбутадиенстирольные блоксополимеры

Стиролбутадиенстирольный блоксополимер имеет молекулярную структуру, характеризующуюся каучукообразным центральным средним блоком, который в случае битума обычно представляет полибутадиен. Однако, за исключением некоторых применений с полиизопреном, он окружен со всех концов полистирольными концевыми блоками.

При соединении полистирол и полибутадиен не образуют однофазной смеси. Фактически они ведут себя как вода и масло. После смешивания и выдерживания они опять разделяются на две отдельные фазы.

Однако полистирол и полибутадиен химически обьединены в стиролбутадиенстирол, что не позволяет одной фазе отделиться от другой.

Однако на микроскопическом уровне разделение фаз действительно происходит, и стирольные концевые блоки различных молекул соединяются образуя стирольные области (домены). С другого конца каждой молекулы происходит то же самое, благодаря чему образуется еще одна стирольная область и создается трехмерная сетчатая структура.

Воздействие стиролбутадиенстирольных блоксополимеров на битумные вяжущие материалы

Стиролбутадиенстирольные полимеры поглощают "масляные компоненты" из битума, благодаря чему объем полимеров увеличивается до 10 раз. Сеть, образуемая стирольными областями, раздувается, но остается целой по всему вяжущему материалу, делая его эластичным в гораздо более широком температурном диапазоне. Это снижает степень вязкого поведения при высокой температуре и хрупкого поведения при низкой температуре.

Соответственно, битумный вяжущий материал со стиролбутадиенстиролом подходящего состава обеспечивает:

Повышение устойчивости к остаточной деформации при высокой температуре благодаря его высокой вязкости (с нулевым сдвигом), обеспечиваемой полимерной сетью;
Повышение устойчивости к растрескиванию при низкой температуре благодаря снижению критической температуры растрескивания;
Повышение устойчивости к механической и термической усталости благодаря повышению прочности;
Повышение сопротивления истиранию благодаря повышению прочности вяжущих материалов;
Повышение сопротивления старению и устойчивости к охрупчиванию старения, в частности открытого вяжущего материала в пористом асфальте.

Успех вяжущих материалов, модифицированных стиролбутадиенстирольными блоксополимерами, связан с их рабочими характеристиками, наблюдаемыми при самой значительной степени варьирования условий

Марки полимеров ОЛЕНТЕН-S, используемые в строительстве дорог и шоссе

Битум является натуральным продуктом, состав которого варьирует в широких пределах даже для одной и той же марки. Это зависит от таких параметров, как происхождение сырой нефти, срока эксплуатации скважины, условий нефтепереработки и используемых ингредиентов смеси. Вследствие этого при использовании гранул различных марок каждый раз требуется индивидуальный подход, чтобы учесть варьирование состава и характеристик битумов, а также требований. Однако при надлежащем выборе большинство битумов можно использовать в качестве основы для получения битумного вяжущего материала, модифицированного стиролбутадиенстиролом.

При укладке дорог и шоссе широко используется следующие марки полимеров ОЛЕНТЕН-S с реакционными ангидридными или эпоксидными группами:

ОЛЕНТЕН-S ( на базе аналога KRATON D1101), основная дорожная марка стиролбутадиенстирола (SBS) с содержанием полистирола 31%;
ОЛЕНТЕН-S ( на базе аналога KRATON D1192) с модифицированным бутадиеновым средним блоком, позволяющая получить битумно-полимерную смесь меньшей вязкости, более высокую степень совместимости битума и полимера и лучшие характеристики старения;
ОЛЕНТЕН-S (на базе аналога KRATON D1116), радиальная молекула стиролбутадиенстирола с низким содержанием стирола для смесей, требующих большее количество бутадиена;
ОЛЕНТЕН –S (на базе аналога КRATON D1102), линейный стиролбутадиенстирол с малым молекулярным весом для получения битума, модифицированного стиролбутадиенстиролом с малой вязкостью при расплавлении;
ОЛЕНТЕН-S (на базе аналога KRATON D1184 и KRATON D1186), для применений, требующих высоких температур размягчения.

Специальные применения в эмульсиях

В последнее время начала быстро возрастать популярность эмульсий ввиду постоянного улучшения их технологии и желания свести к минимуму задержки. Прогресс технологии эмульсий, модифицированных полимерами, также обусловил дополнительное повышение рабочих характеристик дорожных проектов, основанных на применении эмульсий.

Использование полимера ОЛЕНТЕН-S ( на базе аналога KRATON D1192), который позволяет получать полимерно-битумную смесь малой вязкости, обеспечивает эмульсии с более высоким содержанием полимера и значительно меньшими в среднем частицами эмульсии.

Использование полимеров ОЛЕНТЕН-S в настилах мостов.

Настилы как бетонных, так и стальных мостов требуют обеспечения слоя гидроизоляции и дорожного полотна из асфальтовой смеси. Оба элемента подвергаются воздействию экстремальных условий, в частности воздействию экстремальных температур и напряжений, создаваемых нагружением моста.

Для обеспечения гидроизоляции материала строения моста можно использовать специальный изоляционный картон, модифицированный полимерами ОЛЕНТЕН-S. Благодаря его высокой эластичности, прочности и устойчивости к растрескиванию при низких температурах и устойчивости к растеканию при высоких температурах, этот материал в высшей степени пригоден и широко используется в мостах. Устойчивость к воздействию высоких температур необходима для того, чтобы свести к минимуму ущерб от старения при эксплуатации асфальтовой смеси.

Упругое восстановление и прочность битумного вяжущего материала, модифицированного полимером, также характеризуют асфальтовую смесь, используемую в настилах мостов. Использование полимеров ОЛЕНТЕН-S не только сводит к минимуму риск повреждения от растрескивания, вызываемого напряжениями, связанными с движением по мосту, но, кроме того, прочность вяжущего материала позволяет предотвратить расслоение разных слоев асфальтовой смеси или асфальтовой смеси и подлежащего гидроизоляционного слоя.

Полимеры ОЛЕНТЕН-S в адгезивах, герметиках и покрытиях

Полимеры ОЛЕНТЕН-S, модифицированные малеиновым ангидридом или глицидилметакрилатом (аналог KRATON G) широко используются при производстве контактных и чувствительных к давлению адгезивов, изготавливаемых для производства различных клейких лент, ярлыков, бирок, пластырей и гигиенической одноразовой продукции. Полимеры ОЛЕНТЕН-S также применяются при изготовлении герметиков, мастик, покрытий, звукопоглощающих композитов и дорожной разметки.

Уникальная структура блоксополимеров ОЛЕНТЕН-S позволяет часто использовать рецептуры со смолами. Смолы образуют ассоциаты с эластомерным фрагментом или полистирольным блоком. Это свойство является мощным инструментом, который, в дополнении с пластификаторами, наполнителями и антиоксидантами, позволяет модифицировать широкий диапазон таких свойств адгезивов, как клейкость, когезионная способность, прочность сцепления, твердость и температурная устойчивость.

Большая доля успеха полимеров ОЛЕНТЕН-S в этой области применения была достигнута за счет производства адгезивов и клеев-расплавов. Многие изготовители предпочитают более эффективную современную смесь в виде горячего расплава и скоростной способ нанесения системам с растворителем, применение которых сопряжено с определенными ограничениями, связанными с экологией и техникой безопасности. Полимеры ОЛЕНТЕН-S не нужно предварительно смешивать, а форма гранул гарантирует легкость переработки.

Более того, системам на основе растворителя полимеры ОЛЕНТЕН-S придают такие ценные свойства как низкая вязкость, высокое содержание твердых частиц, быстрое растворение.

Марки ОЛЕНТЕН- SIS ( на базе аналога KRATON D-1107C и его модификации), используются при изготовлении адгезивов, чувствительных к давлению. При производстве контактных адгезивов и покрытий предпочтительнее использовать марки ОЛЕНТЕН-SBS. Полимеры марок ОЛЕНТЕН-S ( c малеиновым ангидридом) придают дополнительную устойчивость к старению и разложению при высоких температурах. Таким образом, марки ОЛЕНТЕН-S –g-MAH могут использоваться при изготовлении герметиков и высокоэффективных адгезивов.

Полимеры ОЛЕНТЕН-S в компаундировании

Полимеры ОЛЕНТЕН-S являются универсальными базовыми полимерами, которые можно компаундировать с целым рядом других полимеров, масел и наполнителей. Получаемые компаунды используются при получении упаковки для пищевых продуктов, в медицинских*, обувных и автомобильных применениях, в технических изделях, получаемых формованием и экструзией.

Компаунды, изготовленные на основе полимеров ОЛЕНТЕН-S применимы для изготовления разнообразных материалов – от очень мягких и гибких, необходимых для изготовления подошв домашней обуви, продуктов средней твердости, используемых при изготовлении прогулочной обуви или теннисных туфель, до твердых, применяемых при производстве тонких подошв. Рецептуры, разработанные для этих компаундов обеспечивают высокий уровень физических эксплуатационных характеристик. Изготовленные из компаундов на основе ОЛЕНТЕН-S подошвы отличаются легкостью, гибкостью, комфортабельностью и длительным сроком службы. Эти компаунды наряду с различным внешним видом (например, подобие резиновой подошвы, гладкость и прозрачность) обладают широким диапазоном твердости.

На основе полимеров ОЛЕНТЕН-S выпускается много красочных компаундов различных плотностей и структур, применяемых для изготовления широкого диапазона обувных подошв. Методом формования под давлением можно получать отдельно монолитные подошвы или формовать их непосредственно на обуви.

Из компаундов на основе ОЛЕНТЕН-S изготавливаются боковые опорные ранты, а также задники каблуков и носки обуви.

Универсальный характер полимеров ОЛЕНТЕН-S позволяет получить компаунды, обладающие целым рядом различных свойств. Эластичность и гибкость компаундов ОЛЕНТЕН-S предполагают их использование в самых разных областях, в том числе для получения предметов домашнего обихода, фармацевтических изделий, игрушек, нижнего слоя ковров, пленок, труб и профилей.

Битумный гомогенизатор

Для изготовления полимер-битумного вяжущих материалов, применяемых для производства рулонных кровельных материалов и для дорожного строительства, уже более 15 лет используется гомогенизаторы.

В запатентованной разработанной специально для этих целей мельнице системы «ротор-статор», при пропускании однородной смеси гранул полимера и битума, полимер гомогенизируется в битуме за счет значительных деформаций, вызываемых высоким давлением в гомогенизаторе, и измельчения гранул полимера. Приготовленная таким способом суспензия полимера в битуме поступает в буферную емкость, в которой выдерживается небольшой промежуток времени. В течение этого периода измельченные частицы полимера набухают, в результате чего образуется гомогенизированный, подлежащий дальнейшей обработке продукт.

Битумные гомогенизаторы отличаются очень большим сроком службы и минимальными затратами, необходимыми для проведения работ по их техническому обслуживанию.