Бутадиен-стирол или бутадиен-стирольный 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 миллиона тонн СБР. [2] Около 50% автомобильных шин изготавливаются из различных типов бутадиен-стирольного каучука. Соотношение стирол/бутадиен влияет на свойства полимера: при высоком содержании стирола каучуки становятся более твердыми и менее эластичными. [3] SBR не следует путать с термопластичным эластомером , блок -сополимером стирола и бутадиена , хотя он получен из тех же мономеров.
SBR получают из двух мономеров : стирола и бутадиена . Смесь этих двух мономеров полимеризуют двумя способами: из раствора (S-SBR) или в виде эмульсии (E-SBR). [4] E-SBR используется более широко.
E-SBR, полученный методом эмульсионной полимеризации, инициируется свободными радикалами . Реакционные сосуды обычно загружают двумя мономерами, генератором свободных радикалов и агентом переноса цепи, таким как алкилмеркаптан . К радикальным инициаторам относятся персульфат и гидроперекиси калия в сочетании с солями железа. Эмульгаторы включают различные мыла . «Кэпируя» растущие органические радикалы, меркаптаны (например, додецилтиол) контролируют молекулярную массу и, следовательно, вязкость продукта. Обычно полимеризации позволяют продолжаться только до ок. 70%, метод под названием «короткая остановка». Таким способом из полимера можно удалить различные добавки. [3]
Раствор-SBR производится методом анионной полимеризации. Полимеризацию инициируют соединения алкиллития . Вода и кислород строго исключены. Процесс является гомогенным (все компоненты растворены), что обеспечивает больший контроль над процессом, позволяя адаптировать полимер. Литийорганическое соединение присоединяется к одному из мономеров, образуя карбанион , который затем присоединяется к другому мономеру и так далее. При производстве шин все большее предпочтение отдается S-SBR, поскольку он обеспечивает улучшенное сцепление с мокрой дорогой и пониженное сопротивление качению, что приводит к повышению безопасности и экономии топлива соответственно. [5]
Первоначально материал продавался под торговой маркой Buna S. Его название происходит от Bu, обозначающего бутадиен , Na, обозначающего натрий (натрий на нескольких языках, включая латинский, немецкий и голландский), и S , обозначающего стирол . [6] [7] [5] Buna S представляет собой аддитивный сополимер.
Бутадиен-стирол — товарный материал, конкурирующий с натуральным каучуком . Эластомер широко используется в пневматических шинах . Это приложение в основном требует E-SBR, хотя популярность S-SBR растет. 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.
Он также используется в строительстве в качестве герметика и связующего вещества для штукатурок в качестве альтернативы ПВА , но он более дорогой. В последнем случае он обеспечивает большую долговечность, меньшую усадку и повышенную гибкость, а также устойчивость к эмульгированию во влажных условиях.
SBR часто используется как часть систем гидроизоляции несущих конструкций (подвалов) на основе цемента, где в жидком виде он смешивается с водой с образованием раствора для смешивания порошкообразного материала резервуара с суспензией. SBR повышает прочность соединения, снижает вероятность усадки и добавляет элемент гибкости.
Он также используется производителями динамиков в качестве материала для резиновых накладок с низким демпфированием.
Кроме того, он используется 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 . [8]
Стирол-бутановый каучук также используется в разборных пластинчатых теплообменниках. Он используется при умеренной температуре до 85 градусов C (358 K) для водных систем. [9]
SBS-нити [10] также существуют для 3D-печати FDM .
SBR является заменой натурального каучука . Первоначально он был разработан перед Второй мировой войной в Германии химиком Уолтером Боком в 1929 году . [11] Промышленное производство началось во время Второй мировой войны и широко использовалось в рамках Программы синтетического каучука США для производстваГосударственный каучук-стирол (ГР-С); для замены поставок натурального каучука в Юго-Восточную Азию , которые во время японской оккупации были недоступны для стран-союзников . [12] [13]
{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )