Стирол-бутадиеновый или стирол-бутадиеновый каучук ( SBR ) описывают семейства синтетических каучуков, полученных из стирола и бутадиена (версия, разработанная Goodyear , называется Neolite [1] ). Эти материалы обладают хорошей стойкостью к истиранию и хорошей устойчивостью к старению при защите добавками. В 2012 году во всем мире было переработано более 5,4 миллионов тонн SBR. [2] Около 50% автомобильных шин изготавливаются из различных типов SBR. Соотношение стирола и бутадиена влияет на свойства полимера: при высоком содержании стирола каучуки становятся более твердыми и менее резиноподобными. [3] SBR не следует путать с термопластичным эластомером , блок-сополимером стирола и бутадиена , хотя они и получены из тех же мономеров.
SBR получают из двух мономеров , стирола и бутадиена . Смесь этих двух мономеров полимеризуется двумя способами: из раствора (S-SBR) или в виде эмульсии (E-SBR). [4] E-SBR используется более широко.
E-SBR, полученный путем эмульсионной полимеризации, инициируется свободными радикалами . Реакционные сосуды обычно загружаются двумя мономерами, генератором свободных радикалов и агентом переноса цепи, таким как алкилмеркаптан . Радикальные инициаторы включают персульфат калия и гидропероксиды в сочетании с солями железа. Эмульгирующие агенты включают различные мыла . «Кэпируя» растущие органические радикалы, меркаптаны (например, додецилтиол) контролируют молекулярную массу продукта. Обычно полимеризации позволяют протекать только примерно до 70%, метод называется «короткой остановкой». Таким образом, из полимера можно удалить различные добавки. [3]
Раствор-SBR производится методом анионной полимеризации. Полимеризация инициируется алкиллитиевыми соединениями . Вода и кислород строго исключены. Процесс является однородным (все компоненты растворены), что обеспечивает больший контроль над процессом, позволяя адаптировать полимер. Литийорганическое соединение добавляется к одному из мономеров, образуя карбанион, который затем добавляется к другому мономеру, и так далее. Для производства шин S-SBR становится все более предпочтительным, поскольку он обеспечивает улучшенное сцепление с мокрой дорогой и сниженное сопротивление качению, что означает большую безопасность и лучшую экономию топлива, соответственно. [5]
Первоначально материал продавался под торговой маркой Buna S. Его название происходит от Bu для бутадиена и Na для натрия (натрий в нескольких языках, включая латынь, немецкий и голландский), а также S для стирола . [6] [7] [5] Buna S представляет собой аддитивный сополимер.
Стирол-бутадиен — это товарный материал, который конкурирует с натуральным каучуком . Эластомер широко используется в пневматических шинах . Это применение в основном требует E-SBR, хотя S-SBR становится все более популярным. Другие области применения включают каблуки и подошвы обуви, прокладки и даже жевательную резинку . [3]
Латекс (эмульсия) SBR широко используется в мелованной бумаге , являясь одной из самых дешевых смол для связывания пигментированных покрытий. В 2010 году более половины (54%) всех использованных сухих связующих состояли из латексов на основе SB. [8] Это составило примерно 1,2 миллиона тонн.
Он также используется в строительстве в качестве герметика и связующего агента для штукатурок в качестве альтернативы ПВА , но он более дорогой. В последнем случае он обеспечивает лучшую прочность, меньшую усадку и повышенную гибкость, а также устойчив к эмульгированию во влажных условиях.
SBR часто используется как часть систем гидроизоляции подземных (подвальных) основанных на цементе оснований, где в жидком виде он смешивается с водой для образования раствора для смешивания порошкообразного материала для танкования с получением пульпы. SBR способствует прочности связи, снижает вероятность усадки и добавляет элемент гибкости.
Производители динамиков также используют его в качестве материала для резиновых подвесов с низким уровнем демпфирования.
Кроме того, его используют в некоторых резиновых разделочных досках .
SBR также используется в качестве связующего в электродах литий-ионных аккумуляторов в сочетании с карбоксиметилцеллюлозой в качестве альтернативы на водной основе, например, поливинилиденфториду . [9]
Стирол-бутановый каучук также используется в пластинчатых теплообменниках с прокладками. Он используется при умеренных температурах до 85°C (358 K) для водных систем. [10]
Нити SBS [11] также существуют для FDM 3D-печати.
SBR — это заменитель натурального каучука . Первоначально он был разработан до Второй мировой войны в Германии химиком Вальтером Боком в 1929 году . [12] Промышленное производство началось во время Второй мировой войны и широко использовалось Программой США по производству синтетического каучука для производстваПравительственный каучук-стирол (GR-S); для замены поставок натурального каучука из Юго-Восточной Азии , который из-за японской оккупации был недоступен для стран-союзников . [13] [14]
{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )