スチレンブタジエンブロック共重合体（SBS）：構造、特性、および産業用途

1。分子構造と重合メカニズム

SB 通常、S – B – Sとして表され、ポリスチレン（S）ブロックは中央のポリブタジエン（B）ブロックの両端に配置されます。この構造は、分子量を正確に制御し、建築をブロックする方法を可能にする方法である、生きた陰イオン重合を介して合成されます。

• ポリスチレン： 機械的強度と熱抵抗を提供するガラス遷移温度（〜100°C）の高い剛性のあるガラスのセグメント。

• polybutadiene（b）： 柔軟性と弾力性を担当する、ガラス遷移温度が低い柔らかいゴム状セグメント（〜90°C）。

スチレンブロックとブタジエンブロックの間の微小的な分離は、ゴム状マトリックスに分散した離散ポリスチレンドメインの形成につながります。これらの物理的架橋は、従来の加硫ゴムの共有結合のように機能し、SBS熱可塑性挙動を許可し、溶融処理を可能にします。

2。キープロパティとパフォーマンス特性

SBSの二重相の形態は、一連の多目的な材料特性を生み出し、幅広いエンジニアリングおよび商業用途に適しています。

• 弾性： SBは周囲温度で加硫ゴムのように振る舞いますが、高温で柔らかく流れ、再処理と再形成を可能にします。

• 抗張力： ポリスチレンのエンドブロックは、機械的強度を強化するハードドメインとして機能します。

• 溶媒互換性： SBSは多くの炭化水素ベースの溶媒に溶解しているため、溶液ベースの接着剤とコーティングでの使用に最適です。

• 天気抵抗： SBSは優れた柔軟性を提供しますが、ブタジエンブロックの不飽和性のために酸化的分解を受ける可能性があり、屋外用途には安定剤が必要です。

• 熱安定性： SBSの高温性能は限られています（通常は90°C未満）が、中程度の耐熱性を必要とするアプリケーションに適しています。

これらの特性は、スチレン含有量（通常は25〜40％）を調整するか、ブタジエンブロックを水素化してSEBS（スチレン - エチレン/ブチレン - スチレン）などの誘導体を生成することで調整できます。

3。製造技術と定式化の修正

SBは、押し出し、射出成形、ブロー成形、熱成形などの従来の熱可塑性法を使用して処理できます。化合物や製造業者の場合、SBは純粋な形で使用するか、パフォーマンスを調整するために他の材料と混合することができます。

一般的な変更には次のものがあります。

• 樹脂またはオイルとブレンド 粘度と接着特性を変更します。

• フィラーの組み込み （例えば、カーボンブラック、シリカ）機械的強度を改善したり、コストを削減したりします。

• 安定剤と抗酸化物質の追加 環境ストレスの下で製品の寿命を延ばす。

ビチューメンとさまざまなタッキファーとの互換性は、SBSを圧力感受性接着剤（PSA）とホットメルト接着剤の製剤における礎石ポリマーにします。

4。産業用アプリケーションと市場利用

SBSの適応性は、いくつかの主要な業界で頼りになる材料になりました。

履物：
SBSは、快適さ、耐久性、グリップのバランスのために、靴のソールで広く使用されています。これにより、滑り抵抗と衝撃吸収を維持しながら、射出成形を通じて複雑な唯一の設計が可能になります。

アスファルト修正：
道路建設では、SBS修飾ビチューメンは、アスファルト舗装の柔軟性、わだち掘れ、および天候の耐久性を高めます。 SBSは、低温亀裂抵抗と高温性能を改善し、長期にわたる道路につながります。

接着剤とシーラント：
SBSベースのホットメルト接着剤（HMA）は、迅速なタック、強い結合強度、柔軟性に好まれています。アプリケーションは、パッケージングやブックバインディングから、建設や自動車のインテリアアセンブリにまで及びます。

消費財：
SBは、柔らかいタッチとゴムのような感触のために、おもちゃ、ハンドル、グリップに含まれています。また、特に弾力性と快適性が不可欠な油産製品、特に織り込み用途でも使用されています。

医療と包装：
医療機器の主要な材料ではありませんが、SBSは、低抽出物と高い柔軟性が必要な柔軟なチューブまたはフィルムアプリケーションで使用される場合があります。

5。環境に関する考慮事項とリサイクルの課題

合成ポリマーとして、SBSは、特に終末期の取り扱いに関して、持続可能性に課題をもたらします。サーモセットラバーとは異なり、SBは再処理できます。これにより、機械的リサイクルの可能性が開かれます。ただし、課題は残っています。

• フィラーと添加物からの汚染 リサイクルストリームを複雑にします。

• 再処理中の劣化 リサイクルSBの品質を制限できます。

• 確立されたインフラストラクチャの欠如 特に建設および道路用途でのTPEリサイクルの場合。

リサイクル性を高めるための努力が進行中です。

• 消費者の収集システム 履物と粘着廃棄物用。

• ぼんやりと再成分 二次製品のSBSを再利用する。

• バイオベースの代替 スチレンまたはブタジエンモノマーの部分的な置換のため。

6.研究と将来の傾向の進歩

最近の研究では、SBの持続可能性、パフォーマンス、および機能的多様性の向上に焦点を当てています。

• ナノコンポジットSBS材料 バリアと機械的改善のために、グラフェン、モンモリロナイト、またはシリカを組み込んでいます。

• 官能化SB 接着の改善、極性材料との互換性、またはUV耐性の強化。

• 反応性ブレンド 専門アプリケーションでの相乗的パフォーマンスのために、EVAやTPUなどの他のポリマーを使用します。

• バイオ由来SBSアナログの開発 、石油化学的原料への依存を減らすことを目指しています。

長期的には、ブロックコポリマー科学とグリーン化学の原則の組み合わせは、SBSとその誘導体の革新を促進することが期待されています。