文档介绍：SBS概况
热塑性弹性体TPE是六十年代开发的新型高聚物[73],是高分子材料科学与工程理论和应用中的一个重大突破。它具有橡胶和热塑性塑料的特性,在常温下显示橡胶高弹性,高温下又能塑化成型的高分子材料。它是继天然橡胶、合成橡胶之后的被称为“第三代橡胶”。热塑性弹性体分子链的结构特点是由化学组成不同的树脂段(硬段)和橡胶段(软段)构成。硬段的链段间作用力足以形成“物理交联”,软段则是具有较大自由内旋转能力的高弹性链段;而软硬段又以适当的次序排列并以适当的方式联接起来。硬段的这种物理交联是可逆的,即在高温下失去约束大分子组成的能力,呈现塑性。当温度降至室温时,这些“交联”又恢复,起到类似硫化橡胶交联点的作用。正是由于热塑性弹性体的这种链结构特点和交联状态的可逆性,使它在常温下显示硫化胶的弹性、强度和形变特性等物理机械性能,可代替传统硫化胶制造某些橡胶制品;在高温下硬段会软化或熔化,在加压下呈现粘性流动,显现热塑性塑料的加工特性,可采用注射成型和吹塑成型等热塑性塑料的方法,比传统硫化橡胶常用的压缩、挤出、压延成型速度快、周期短,所需后硫化设备少,生产费用低。热塑料弹性体还可用真空、吹塑成型等传统橡胶不能使用的迅速、经济的方法加工。重复加工对其性能或
加工特性无明显损害,废品和边角料可重新加工,用过材料可与新料一起使用,大大提高了材料利用率,极大地减少环境污染,被认为是环境友好材料。
按其化学组成TPE可以分为苯乙烯类SBC、聚烯烃类TPO、聚氨酯TPV和聚酯类CPE。在TPE中SBC占有重要的地位,是目前世界上产量最大、发展最快的一种热塑性弹性体,按嵌段成分SBC可分为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SIS)以及它们相应的加氢产物- 氢化SBS(SEBS)和氢化SIS(SEPS)4 种类型。目前,世界SBS的消费量约占SBC 总消费量的75%,SIS 约占15%,SEBS 和SEPS 等加氢产品的消费量各占10%。SBS具有较高的拉伸强度、撕裂强度和拉断伸长率,良好的耐低温性、耐透气性以及独特的抗湿滑性和高弹性。
据合成橡胶国际生产者协会(IISRP)统计[74],截止到2007年底,,%,其中欧洲、北美和亚太地区是最主要的生产地区,,%。今后几年,随着中国等亚洲国家多套SBC生产装置的陆续建成投产,。其中亚洲,尤其是中国大陆将成为世界最大的SBC生产国家。
截止到2007年底,我国有3家企业生产SBC,。生产能力全部由中国石油化工集团公司所控制,主要生产企业有中石化巴陵石化分公司、中石化北京燕山石化分公司和中石化茂名石化分公司等,,,是目前我国最大的SBC生产厂家,%,其SBC的生产规模、技术水平、产品质量、品种牌号、市场占有率等均处于国内领先地位,可生产30多个牌号,是我国SBC新产品主要研发和生产基地,在生产技术上获得多项专利。
SBS主要有四大用途[73]:橡胶制品、沥青改性剂、胶黏剂和树脂改性剂。在橡胶制品方面,适于制造鞋底、玻璃门窗密封胶条、胶板、垫圈、胶管和胶带等。作为树脂改性剂,SBS分别与PP、PE、PS共混物,可明显改善制品的低温性能和抗冲击性能,SBS用于胶粘剂,具有高固体物质含量、快干、耐低温的特点;SBS作为路面沥青改性剂,可明显改进沥青的耐候性和耐负载性能[75, 76]。
SBS的结构特点
SBS为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯的三嵌段聚合物,SBS从分子结构上分为两种类型:线型和星型(如Figure )。星型与线型的聚集态基本类似[73],但星型弹性模量比线型为高。线型结构分子量低,溶解性好,但内聚强度不足;星型结构分子量较高,内聚强度较大,但工艺性较差。
SBS的相态研究一直以来是研究者关注的课题[77-81]。SBS的相态与PS和PB含量有关,分散相可呈球状、柱状、层状状态分布于基体相中[73, 80]:
(Ⅰ)当A分散相含量<25%时,分散相A以球体分散于B介质中;
(Ⅱ)当A成分进一步增加达到25~40%,上述球状体之间串联成棒状结构;
(Ⅲ)当A成分增加到40~60%,棒状体之间就形成平面层结构;
(Ⅳ)当B成分为25~40%,B成分被隔离成棒状,分散于A相中;
(Ⅴ)当B成分低于25%,B成分棒状被隔离成表面积最小的B球,A成分变成连续相。
SBS力学行为特性