Ako rezistentné sú kopolymér styrénu-butadiénu na expozíciu UV, oxidáciu a degradáciu životného prostredia?

Styréne-butadién blokové kopolyméry (SBC) sa široko používajú v rôznych odvetviach kvôli ich vynikajúcim mechanickým vlastnostiam, ako sú flexibilita, elasticita a spracovateľnosť. Avšak, rovnako ako mnoho polymérov, aj SBC sú v priebehu času náchylné na expozíciu UV, oxidáciu a degradáciu životného prostredia. Nižšie je uvedená podrobná analýza ich odporu voči týmto faktorom a stratégiám na zmiernenie degradácie:

1. UV vystavenie
Citlivosť:
Bloky butadiénu v SBC sú obzvlášť zraniteľné voči UV žiareniu, pretože obsahujú nenasýtené dvojité väzby, ktoré môžu absorbovať UV svetlo a podstúpiť fotochemické reakcie. To vedie k reťazcovi štiepeniu, sfarbeniu a stúreniu.
Predĺžená expozícia UV UV môže spôsobiť, že materiál stratí svoju elasticitu, stane sa krehkým a vyvinie povrchové praskliny.
Stratégie zmierňovania:
UV stabilizátory: Dodatky, ako sú bránené stabilizátory amínového svetla (HALS) alebo UV absorbéry (napr. Benzofenóny, benzotriazoly), sa môžu začleniť do formulácií SBC, aby sa absorbovali alebo neutralizovali UV žiarenie, čo zabránilo degradácii.
Pigmentácia: Pridávanie pigmentov, ako je oxid čierny alebo oxid titaničitý, môže zvýšiť rezistenciu na UV žiareniu tienením polyméru pred priamou expozíciou.
Povlaky: Aplikácia ochranných povlakov, ako sú akrylové alebo polyuretánové vrstvy, môže pôsobiť ako bariéra proti UV žiareniu.

2. Oxidácia
Citlivosť:
Oxidácia nastane, keď sú SBC vystavené kyslíku, najmä pri zvýšených teplotách alebo pri predĺženom strese. Butadiénové segmenty sú opäť najzraniteľnejšie, pretože ich nenasýtené väzby reagujú s kyslíkom za vzniku peroxidov, hydroperoxidov a iných oxidačných vedľajších produktov.
Oxidácia vedie k štiepeniu reťazca, zosieťovaniu a tvorbe karbonylových skupín, čo vedie k zníženiu mechanických vlastností, sfarbeniu a krehkosti.
Stratégie zmierňovania:
Antioxidanty: Primárne antioxidanty (napr. Prekážané fenoly) a sekundárne antioxidanty (napr. Fosfity, tioestery) sa bežne pridávajú k formuláciám SBC na inhibíciu oxidácie. Tieto prísady fungujú tak, že vyčistia voľné radikály a rozkladajú hydroperoxidy.
Encapsulácia: Encapsulácia polyméru v ochrannej vrstve alebo ich zmiešanie s materiálmi odolnejším voči oxidácii môže znížiť expozíciu kyslíka.
Znížené teploty spracovania: Minimalizácia vysokoteplotného spracovania počas výroby môže znížiť tepelnú oxidáciu.

3. Degradácia životného prostredia
Faktory prispievajúce k degradácii:
Vlhkosť: Zatiaľ čo SBC majú všeobecne dobrú odolnosť voči vlhkosti, predĺžené vystavenie vode alebo vlhkému prostrediu môže viesť k vylúhovaniu alebo opuchu plastifikátora, čo ovplyvňuje mechanické vlastnosti.
Ozón: Ozón v prostredí môže zaútočiť na nenasýtené väzby v butadiénnych segmentoch, čo spôsobí praskanie a stratu elasticity.
Extrémne teploty: Vysoké teploty urýchľujú oxidáciu a zmäkčenie, zatiaľ čo nízke teploty môžu urobiť materiál krehkejší.
Mikrobiálny útok: Aj keď SBC nie sú prirodzene biologicky odbúrateľné, určité stupne môžu byť citlivé na mikrobiálny rast, ak obsahujú organické prísady alebo kontaminanty.
Stratégie zmierňovania:
Rezistencia na ozón: Začlenenie antiozonantov (napr. Vosky alebo chemické inhibítory) môže chrániť polymér pred praskaním indukovaným ozónom.
Hydrofóbne prísady: Používanie hydrofóbnych prísad alebo povlakov môže zlepšiť odolnosť proti vlhkosti.
Tepelné stabilizátory: môžu sa pridať tepelné stabilizátory, aby sa zabránilo degradácii pri vysokých teplotách.
Miešanie s inými polymérmi: Miešanie SBC s environmentálne odolnejšími polymérmi (napr. Polpropylén alebo polystyrén) môže zlepšiť celkovú trvanlivosť.

4. Dlhodobý výkon vo vonkajších aplikáciách
Výzvy:
Pri použití vo vonkajších aplikáciách (napr. Strešovacie membrány, automobilové časti, obuv), SBCS čelí kombinovanej expozícii UV žiareniu, kyslíku, vlhkosti a kolísania teploty. Tým sa zrýchľuje degradácia, pokiaľ sa neprijmú náležité opatrenia.
Vylepšenia pre vonkajšie použitie:
Zvetrávajúce prísady: Kombinácia UV stabilizátorov, antioxidantov a antiozonantov môže významne predĺžiť životnosť SBC vo vonkajších prostrediach.
Povrchové úpravy: Aplikácia povlakov alebo laminátov odolných voči poveternostným vplyvom môže poskytnúť ďalšiu vrstvu ochrany.
Modifikované známky: Niektorí výrobcovia vyrábajú špecializované stupne SBC so zvýšenou odolnosťou proti poveternostným vplyvom pre vonkajšie aplikácie.

5. Porovnanie s inými polymérmi
Relatívny odpor:
V porovnaní s úplne nasýtenými polymérmi, ako je polyetylén (PE) alebo polypropylén (PP), sú SBC menej odolné voči UV a oxidácii v dôsledku prítomnosti nenasýtených väzieb v segmentoch butadiénu.
SBC však prevyšujú niektoré elastoméry (napr. Prírodný kaučuk) z hľadiska spracovateľnosti a všestrannosti, čo z nich robí preferovanú voľbu pre mnoho aplikácií napriek ich náchylnosti na environmentálne faktory.

6. Testovanie a hodnotenie
Zrýchlené testy zvetrávania:
Testovanie QUV: Simuluje dlhodobú expozíciu UV s použitím riadených zdrojov UV svetla na vyhodnotenie zmeny farieb, redukcie lesku a degradácie mechanickej vlastnosti.
Starnutie rúry: Hodnotí oxidačnú odolnosť odhalením vzoriek zvýšeným teplotám v priebehu času.
Testovanie ozónovej komory: Meria odolnosť proti praskaniu vyvolaným ozónom.
Testovanie poľa:
Testy expozície v reálnom svete v rôznych klimatických podmienkach poskytujú informácie o tom, ako SBC vykonávajú za skutočných podmienok prostredia.

7. Udržateľné alternatívy
Bio-založené SBC:
Výskum pokračuje v rozvoji biologických alebo čiastočne obnoviteľných SBC, ktoré si zachovávajú výkon a zároveň znižujú vplyv na životné prostredie.
Recyklovateľnosť:
Niektoré SBC sú recyklovateľné, čo umožňuje prehodnotiť degradované materiály do aplikácií s nižším výkonom, čím sa predĺžila ich životný cyklus.