OVERVIEW
Poly (styreeni-butadieeni-styreeni) (pol-ee-STYE-reen-byoo-tah-DYE-een-stye-reen) on styreenin ja butadieenin termoplastinen lohkopolymeeri. Yhdistettä kutsutaan usein yksinkertaisesti SBS: ksi tai SBS-kumiksi. Termoplastinen polymeeri on sellainen, jota voidaan muuttaa edestakaisin nestemäisen ja kiinteän olomuodon välillä vaihtoehtoisella lämmityksellä ja jäähdytyksellä. Kopolymeeri on polymeeri, joka on valmistettu kahdesta monomeeristä, tässä tapauksessa styreenistä (C6H5CH=CH2) ja 1,3-butadieenista (CH2=CHCH=CH2). Termi lohko kopolymeeri tarkoittaa, että yksi osa polymeeriketjun koostuu polystyreeni (-n, johon on liitetty toinen osa koostuu polybutadieeni (-n), joka puolestaan on liitetty toiseen osaan polystyreeniä (-n), ja niin edelleen.
avaintiedot
muut nimet:
SBS
kaava:
-n-n-n
alkuaineet:
hiili, vety
yhdistetyyppi:
orgaaninen polymeeri
olomuoto:
kiinteä
molekyyli paino:
vaihtelee
sulamispiste:
160°C-200°C (320°F-400°F)
kiehumispiste:
Ei soveltuva
liukoisuus:
veteen liukenematon
SBS: n kaltaisella kopolymeerillä on ominaisuuksia molemmista polymeereistä, joista se koostuu. SBS: n tapauksessa polystyreenisegmentit antavat tuotteelle lujuutta ja kestävyyttä, kun taas polybutadieenisegmentit tarjoavat joustavuutta. Aine toimii huoneenlämpötilassa luonnonkumin tavoin, mutta muuttuu kuumennettaessa pehmeäksi ja muoviseksi. Jälkimmäinen ominaisuus tarkoittaa, että SBS: stä valmistetut tuotteet voidaan muotoilla monenmuotoisiksi.
SBS kestää kulutusta eikä hajoa helposti altistuessaan kuumuudelle, valolle ja kemikaaleille. Se voi liueta tai hajota altistuessaan rasvoille ja öljyille sekä erilaisille hiilivetyyhdisteille ja seoksille. Se säilyttää rakenteensa ja suorituskykynsä hyvin laajalla lämpötila-alueella -60°C-150°C (-75°F-300°F).
SBS: n kehittivät 1930-luvun alussa kaksi saksalaista kemistiä, Walter Bock ja Eduard Tschunkur. Heidän tutkimuksensa oli osa Saksan nelivuotissuunnitelmaa omavaraisuudesta. Tuon suunnitelman mukaisesti kansakunta pyrki mahdollisuuksien mukaan poistamaan välttämättömien tarvikkeiden tuonnin, joita voitaisiin tarvita sodan sattuessa. Saksalaisilla oli jo yksi synteettisen kumin tyyppi, joka tunnettiin nimellä Buna, mutta sillä oli useita haittoja. SBS oli huomattavasti parempi kuin Buna, ja sitä valmistettiin pian hyvin suuria määriä saksalaisissa tehtaissa.
miten se muodostuu
sekä styreenin että 1,3-butadieenin molekyylit sisältävät kaksoissidoksia. Mikä tahansa yhdiste, jolla on kaksoissidoksia, pystyy muodostamaan polymeerejä. Polymeroituminen tapahtuu, kun yhden monomeerimolekyylin (kuten styreenin) kaksoissidos hajoaa. Monomeerin toisesta molekyylistä peräisin oleva vetyatomi lisää sitten katkenneen kaksoissidoksen toiseen päähän. Toisen molekyylin loppuosa lisää katkenneen kaksoissidoksen toiseen päähän. Muodostuu” kaksoismolekyyli”, joka koostuu kahdesta toisiinsa liittyneestä monomeeristä. ”Kaksoismolekyyli” sisältää myös kaksoissidoksen. Prosessi voidaan siis toistaa niin, että muodostuu kolmesta monomeerimolekyylistä koostuva” kolmoismolekyyli”. Prosessi toistuu satoja tai tuhansia kertoja tuottaen pitkän monomeeriketjun.
lohkokopolymeerin valmistuksessa lisätään yksi ylimääräinen vaihe. Ensin syntyy pitkä styreenimonomeeriketju. Sitten muodostuu pitkä butadieenimonomeeriketju. Seuraavaksi ketjut yhdistyvät toisiinsa. Lopuksi lisätään vielä polystyreeni-ja polybutadieeniketjuja, jolloin muodostuu hyvin pitkä ketju, joka koostuu vuorottelevista polystyreeni-ja polybutadieenikappaleista.
tätä menetelmää käytetään monien erilaisten polymeerien valmistukseen. Vaikeimmat ongelmat voivat olla 1) Miten saada ensimmäiset kaksoissidokset hajoamaan ja 2) miten pysäyttää polymeroitumisreaktio juuri oikeaan kohtaan. Nykyisin useimpien SBS: ien valmistuksessa käytetään butyylilitium (C4H9Li) – katalyyttiä, joka on erittäin tehokas reaktion käynnistämisessä. Reaktio päätetään jossain vaiheessa lisäämällä diklooridimetyylisilaania (SiCl2(CH3)2). Diklooridimetyylisilaani reagoi viimeisen SBS-ketjun päässä olevan monomeerin kanssa estäen mahdollisten ylimääräisten styreeni-tai butadieenimonomeerien lisäämisen.
yleiset käyttötarkoitukset ja mahdolliset vaarat
SBS: n valmistusprosessia voidaan muuttaa sellaisten tuotteiden tuottamiseksi, joilla on hieman erilaiset fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet. Esimerkiksi jotkin SBS: n muodot ovat erityisen vahvoja, mikä tekee niistä sopivia renkaiden, kengänpohjien, liukuhihnojen ja caterpillar-kuorma-autojen telojen valmistukseen. Muuntyyppiset SBS: t on suunniteltu joustavammiksi käytettäväksi kumiputkina, joustavina leluina, urheiluvälineinä ja jääkaapin tiivisteinä. SBS-tuotteita voidaan valmistaa myös eri värisinä ja eri muotoisina tiivisteinä, kumimatoina, lattiapäällysteinä, renkaiden askelmina ja kenkien komponentteina.
SBS: n tuotanto vaihtelee tai muuttuu useiden tekijöiden mukaan, mukaan lukien markkinakysyntä, öljyn hinta ja luonnonkumin hinta. Kun esimerkiksi luonnonkumia on helposti saatavilla ja edullista, synteettisten kumityyppien, kuten SBS: n, kysyntä vähenee. Lisäksi kun öljyn hinta nousee, SBS: n valmistus kallistuu ja tuotanto vähenee.
sanat
kopolymeeri polymeeri, joka on valmistettu kahdesta eri monomeeristä. Monomeeri on pieni molekyyliyksikkö, joka yhtyy muiden kanssa muodostaen polymeerin. Polymeeri yhdiste, joka koostuu hyvin suurista molekyyleistä, jotka koostuvat yhdestä tai kahdesta pienestä toistuvasta yksiköstä, joita kutsutaan monomeereiksi. Termoplastinen materiaali, joka kuumentuessaan muuttuu pehmeäksi ja muovattavaksi, kovettuu jäähtyessään.
lisätietoja
Johnson, Peter S. Rubber Processing: An Introduction. Cincinnati, OH: Hanser Gardner Publications, 2001.
Katso myös 1,3-butadieeni; polystyreeni; styreeni