อะไรคือคุณสมบัติของโคพอลิเมอร์บล็อกไฮโดรเจนสไตรีน-บิวทาไดอีน (SEBS) และใช้ที่ไหน?

SEBS คืออะไร และโครงสร้างแตกต่างจาก SBS อย่างไร

โคโพลีเมอร์บล็อกไฮโดรเจนสไตรีน-บิวทาไดอีน มีชื่อย่อสากลว่า SEBS เป็นเทอร์โมพลาสติกอีลาสโตเมอร์ (TPE) ที่ผลิตโดยกระบวนการไฮโดรจิเนชันแบบเลือกสรรของโคพอลิเมอร์บล็อกสไตรีน-บิวทาไดอีน-สไตรีน (SBS) ในกระบวนการไฮโดรจิเนชันนี้ พันธะคู่คาร์บอน-คาร์บอนในโพลีบิวทาไดอีนมิดบล็อคของ SBS จะถูกทำให้อิ่มตัวด้วยไฮโดรเจนภายใต้สภาวะตัวเร่งปฏิกิริยา โดยเปลี่ยนส่วนของบิวทาไดอีนให้เป็นส่วนของเอทิลีน-บิวทิลีน จึงมีชื่อเต็มทางเคมีว่า สไตรีน-เอทิลีน/บิวทิลีน-สไตรีน บล็อคปลายโพลีสไตรีนยังคงไม่เปลี่ยนแปลง การปรับเปลี่ยนโครงสร้างนี้เป็นความแตกต่างที่สำคัญที่สุดระหว่าง SEBS และวัสดุแม่ SBS และมีหน้าที่รับผิดชอบต่อความเสถียรทางความร้อน ออกซิเดชัน และรังสียูวีที่เหนือกว่าอย่างมาก ซึ่งทำให้ SEBS เป็นอีลาสโตเมอร์ทางวิศวกรรมระดับพรีเมี่ยม

สถาปัตยกรรมบล็อกของ SEBS สร้างโครงสร้างจุลภาคสองเฟสในระดับนาโน บล็อคปลายโพลีสไตรีนแข็งประกอบเองในโดเมนครอสลิงค์ทางกายภาพที่ทำหน้าที่เป็นครอสลิงค์แบบพลิกกลับได้ด้วยความร้อน ในขณะที่เมทริกซ์มิดบล็อคเอทิลีน-บิวทิลีนแบบอ่อนให้ความยืดหยุ่นและความยืดหยุ่น สัณฐานวิทยาที่แยกเฟสนี้ทำให้ SEBS มีพฤติกรรมเชิงกลคล้ายยางที่อุณหภูมิใช้งาน ในขณะที่ยังคงสามารถแปรรูปได้อย่างสมบูรณ์ในฐานะเทอร์โมพลาสติกที่อยู่เหนืออุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะคล้ายแก้วของบล็อกโพลีสไตรีน (ประมาณ 90–100°C) ผลลัพธ์ที่ได้คือวัสดุที่ผสมผสานประสิทธิภาพของยางวัลคาไนซ์เข้ากับความสะดวกในกระบวนการผลิตและความสามารถในการรีไซเคิลของเทอร์โมพลาสติก การผสมผสานดังกล่าวทำให้ SEBS เป็นหนึ่งในกลุ่มผลิตภัณฑ์ TPE ที่มีความสำคัญทางการค้ามากที่สุดในตลาดโพลีเมอร์ทั่วโลก

คุณสมบัติทางกายภาพและเคมีที่สำคัญของ SEBS

โปรไฟล์ด้านประสิทธิภาพของ SEBS ถูกกำหนดโดยการผสมผสานคุณสมบัติที่โดดเด่นซึ่งทำให้แตกต่างจากยางทั่วไปและเทอร์โมพลาสติกอีลาสโตเมอร์อื่นๆ การทำความเข้าใจคุณสมบัติเหล่านี้ในแง่ปริมาณถือเป็นสิ่งสำคัญสำหรับวิศวกรวัสดุและนักออกแบบผลิตภัณฑ์ในการประเมิน SEBS สำหรับการใช้งานเฉพาะด้าน

ความเสถียรทางความร้อนและช่วงอุณหภูมิการบริการ

SEBS คงคุณสมบัติความยืดหยุ่นไว้ในช่วงอุณหภูมิการใช้งานประมาณ −60°C ถึง 130°C โดยเกรดประสิทธิภาพสูงบางเกรดยังคงรักษาคุณสมบัติเชิงกลที่เป็นประโยชน์ได้สูงถึง 150°C ในการสัมผัสในระยะสั้น ขีดจำกัดการบริการด้านล่างสะท้อนถึงการเปลี่ยนสถานะคล้ายแก้วของมิดบล็อคเอทิลีน-บิวทิลีน (ประมาณ -50 ถึง −60°C) ซึ่งต่ำกว่านั้นซึ่งจะทำให้วัสดุแข็งและเปราะ ขีด จำกัด การบริการสูงสุดถูกกำหนดโดยการเริ่มต้นของโดเมนโพลีสไตรีนที่อ่อนตัวลง เมื่อเปรียบเทียบกับ SBS ซึ่งเริ่มเสื่อมคุณภาพและสูญเสียความสมบูรณ์ทางกลที่สูงกว่า 80°C SEBS เสนอช่วงบริการที่อุณหภูมิสูงที่ขยายออกไปอย่างมาก ซึ่งเป็นผลโดยตรงของการกำจัดพันธะคู่ที่อ่อนแอต่อความร้อนในบล็อกกลางผ่านกระบวนการไฮโดรจิเนชัน

ทนต่อรังสี UV และออกซิเดชั่น

การไฮโดรจิเนชันของบิวทาไดอีนมิดบล็อกช่วยขจัดความไม่อิ่มตัวที่ตกค้างซึ่งทำให้ SBS ไวต่อปฏิกิริยาออกซิเดชั่นที่เกิดจากรังสียูวีและการโจมตีของโอโซน SEBS มีความทนทานต่อการเสื่อมสภาพของรังสียูวีโดยธรรมชาติโดยไม่ต้องเติมสารเพิ่มความคงตัว ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานกลางแจ้งที่ต้องการการรักษาสีในระยะยาวและความเสถียรของคุณสมบัติทางกล ในทางตรงกันข้าม SBS จะกลายเป็นสีเหลืองและเปราะภายในไม่กี่เดือนหลังจากสัมผัสกลางแจ้ง เว้นแต่จะมีเสถียรภาพอย่างมาก สารประกอบที่ใช้ SEBS สัมผัสกับสภาพอากาศภายนอกอาคารเป็นเวลา 10 ปี แสดงให้เห็นการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในการยืดตัวที่จุดแตกหักและความต้านทานแรงดึง ซึ่งเป็นระดับประสิทธิภาพที่เปิดประเภทการใช้งานซึ่ง SBS ไม่สามารถเข้าถึงได้โดยสิ้นเชิง

คุณสมบัติทางกล

เกรด SEBS บริสุทธิ์ (ไม่มีส่วนขยายหรือการผสมน้ำมัน) มีความต้านทานแรงดึงในช่วง 15 ถึง 35 MPa การยืดตัวที่ค่าแตกหัก 400 ถึง 700 เปอร์เซ็นต์ และค่าความแข็ง Shore A อยู่ระหว่างประมาณ 30A ถึง 90A ขึ้นอยู่กับปริมาณสไตรีนและสถาปัตยกรรมโมเลกุลของเกรดเฉพาะ การฟื้นตัวแบบยืดหยุ่นของ SEBS นั้นยอดเยี่ยม — ค่าการบีบอัดที่ตั้งไว้ที่ 70°C เป็นเวลา 22 ชั่วโมง โดยทั่วไปจะต่ำกว่า 30 เปอร์เซ็นต์สำหรับสารประกอบ SEBS ที่มีสูตรอย่างดี ซึ่งเทียบได้กับยางวัลคาไนซ์ EPDM แรงฉีกขาดเป็นสิ่งที่ดี และวัสดุทนทานต่อความเสียหายจากความเมื่อยล้าภายใต้รอบการเสียรูปซ้ำๆ ทำให้เหมาะสำหรับการปิดผนึกแบบไดนามิกและการลดแรงสั่นสะเทือน

โปรไฟล์การทนต่อสารเคมี

SEBS มีความต้านทานที่ดีต่อน้ำ กรดเจือจาง ด่าง และตัวทำละลายที่มีขั้วหลายชนิด รวมถึงแอลกอฮอล์ คีโตนที่ความเข้มข้นปานกลาง และสารทำความสะอาดที่เป็นน้ำ ความต้านทานต่ออะลิฟาติกไฮโดรคาร์บอนและตัวทำละลายอะโรมาติกมีจำกัดมากขึ้น เนื่องจากตัวทำละลายเหล่านี้สามารถขยายเฟสมิดบล็อกได้ โปรไฟล์การต้านทานสารเคมีนี้ทำให้ SEBS เหมาะสำหรับการสัมผัสกับน้ำ ผลิตภัณฑ์อาหารและเครื่องดื่ม และของเหลวด้านการดูแลสุขภาพ แต่ไม่เหมาะสมสำหรับการใช้งานที่เกี่ยวข้องกับการสัมผัสเชื้อเพลิง น้ำมัน หรือตัวทำละลายฮาโลเจนเป็นเวลานานโดยไม่มีการดัดแปลงสารประกอบเฉพาะ ตารางต่อไปนี้สรุปเกณฑ์มาตรฐานคุณสมบัติที่สำคัญ:

การผสม SEBS: การต่อเติมน้ำมัน สารตัวเติม และการผสมโพลีเมอร์

เรซิน SEBS บริสุทธิ์ไม่ค่อยมีการใช้แยกกัน มูลค่าเชิงพาณิชย์ของมันถูกขยายอย่างมากเนื่องจากความเข้ากันได้อย่างยอดเยี่ยมกับส่วนผสมการผสมที่หลากหลาย ซึ่งช่วยให้ผู้กำหนดสูตรสามารถสร้างสารประกอบที่ใช้ SEBS ด้วยโปรไฟล์ประสิทธิภาพการทำงานที่ตรงเป้าหมายอย่างแม่นยำด้วยต้นทุนที่น่าดึงดูดใจในเชิงพาณิชย์

น้ำมันแร่ขาว (น้ำมันสำหรับกระบวนการพาราฟินิกหรือแนฟเทนิก) เป็นพลาสติไซเซอร์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับ SEBS น้ำมันจะเลือกขยายเฟสมิดบล็อคของเอทิลีน-บิวทิลีน ลดความแข็ง ปรับปรุงความยืดหยุ่นที่อุณหภูมิต่ำ และลดความหนืดของสารประกอบเพื่อการแปรรูปที่ง่ายขึ้น สารประกอบ SEBS ที่ขยายน้ำมันที่อัตราส่วนน้ำมันต่อ SEBS ที่ 1:1 ถึง 3:1 โดยน้ำหนักเป็นมาตรฐานสำหรับด้ามจับแบบสัมผัสนุ่ม อุปกรณ์ทางการแพทย์ และการใช้งานที่ต้องสัมผัสกับอาหาร ปริมาณสไตรีนของเกรด SEBS และปริมาณน้ำมันรวมกันเป็นตัวกำหนดความแข็งสุดท้ายของสารประกอบ - สารประกอบที่อ่อนมากซึ่งมีความแข็ง Shore A ต่ำกว่า 20A สามารถทำได้ที่ปริมาณน้ำมันสูง

โพรพิลีน (PP) เป็นสารเจือจางเทอร์โมพลาสติกที่ใช้กันมากที่สุดผสมกับ SEBS PP ปรับปรุงความสามารถในการแปรรูป เพิ่มความแข็งและโมดูลัส เพิ่มความต้านทานความร้อน และปรับปรุงพื้นผิวของชิ้นส่วนที่ขึ้นรูป SEBS/PP ผสมในอัตราส่วนตั้งแต่ 20:80 ถึง 80:20 ครอบคลุมความแข็งที่หลากหลายตั้งแต่ยางยืดหยุ่นไปจนถึงเทอร์โมพลาสติกแข็ง และส่วนผสมเหล่านี้เป็นพื้นฐานของสารประกอบ TPE-S ที่มีจำหน่ายในท้องตลาดจำนวนมาก ซึ่งใช้ในส่วนประกอบภายในรถยนต์ ที่จับเครื่องมือ และสินค้าอุปโภคบริโภค SEBS ยังผสมผสานกันได้กับโพลีเอทิลีน, EVA และโฮโมโพลีเมอร์สไตรีนิกสำหรับสูตรเฉพาะ

การใช้งานทางการแพทย์และการดูแลสุขภาพ

ภาคการแพทย์เป็นหนึ่งในตลาดปลายทางที่มีความต้องการมากที่สุดและเติบโตเร็วที่สุดสำหรับ SEBS การรวมกันของความเข้ากันได้ทางชีวภาพ ความโปร่งใส ความสามารถในการฆ่าเชื้อ การไม่มีการเคลื่อนย้ายของพลาสติไซเซอร์ และการปฏิบัติตามมาตรฐาน FDA และ ISO 10993 ทำให้ SEBS เป็นวัสดุที่ต้องการสำหรับการใช้งานในอุปกรณ์ทางการแพทย์และบรรจุภัณฑ์ทางเภสัชกรรมที่หลากหลาย

สารประกอบ SEBS เกรดทางการแพทย์ถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวางในระบบท่อและทางหลอดเลือดดำ (IV) โดยที่วัสดุจะต้องมีความยืดหยุ่นและทนต่อการหักงอในระยะเวลานาน ต้านทานการฆ่าเชื้อด้วยการฉายรังสีแกมมา เอทิลีนออกไซด์ หรือหม้อนึ่งความดันไอน้ำ โดยไม่มีการย่อยสลายทางกล และไม่ชะล้างสารที่สกัดได้ในของเหลวที่ผสมเข้าไป SEBS ได้เปลี่ยน PVC เป็นส่วนใหญ่ในการใช้งานท่อ IV จำนวนมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งเนื่องจากไม่มีสารพลาสติไซเซอร์พทาเลท การชะล้างพลาสติไซเซอร์ DEHP จากชุด PVC IV ถือเป็นข้อกังวลด้านกฎระเบียบและความปลอดภัยสำหรับผู้ป่วยเด็กและทารกแรกเกิด

• ปลายลูกสูบและฝาปิดของกระบอกฉีดยา — SEBS ให้ชุดการบีบอัดต่ำและความเสถียรของขนาดที่จำเป็นสำหรับการปิดผนึกกระบอกฉีดยาที่เชื่อถือได้ตลอดอายุการเก็บรักษาผลิตภัณฑ์ยาที่ยาวนาน
• อุปกรณ์บำบัดระบบทางเดินหายใจ — ซีลหน้ากาก ตัวเชื่อมต่อท่อ และส่วนประกอบวงจรช่วยหายใจได้รับประโยชน์จากความนุ่มนวล ความเข้ากันได้ของผิวหนัง และความสามารถในการฆ่าเชื้อของ SEBS
• การปิดภาชนะบรรจุยา — ตัวหยุดและผนังกั้นที่ใช้ SEBS สำหรับขวดยาและหลอดฉีดยาแบบเติมได้ ให้ความเข้ากันได้ทางเคมีกับสูตรยาที่หลากหลาย
• อุปกรณ์ทางการแพทย์ที่สวมใส่ได้ขึ้นรูปมากเกินไป — พื้นผิวที่นุ่มนวลและเป็นมิตรกับผิวหนังของ SEBS ทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับองค์ประกอบที่มีความยืดหยุ่นสูงของเครื่องตรวจสอบกลูโคสแบบต่อเนื่อง ส่วนประกอบปั๊มอินซูลิน และไบโอเซนเซอร์ที่สวมใส่ตามร่างกาย

การใช้งานด้านยานยนต์

อุตสาหกรรมยานยนต์ใช้สารประกอบที่มีพื้นฐานจาก SEBS ในปริมาณมาก โดยหลักแล้วในการใช้งานภายในและใต้ฝากระโปรง ซึ่งต้องใช้การผสมผสานระหว่างความสวยงามแบบสัมผัสที่นุ่มนวล ความต้านทานความร้อน และอายุการใช้งานที่ยาวนาน สารประกอบ SEBS/PP ครองส่วนวัสดุพื้นผิวแบบสัมผัสนุ่มสำหรับสกินแผงหน้าปัด ขอบด้านบนของแผงประตู ที่จับพวงมาลัย และบูทหุ้มคันเกียร์ — การใช้งานที่มีคุณภาพสัมผัสระดับพรีเมียมทำให้ยานพาหนะที่มีสเปคสูงกว่าแตกต่างจากรุ่นเริ่มต้น

การใช้งานใต้ฝากระโปรงและการซีลจะใช้การต้านทานอุณหภูมิที่สูงขึ้นของ SEBS เพื่อประโยชน์ ฝาครอบท่อหม้อน้ำ, แหวนยางมัดสายไฟ, ที่ยึดแยกการสั่นสะเทือน และซีลกันรั่ว ล้วนได้ประโยชน์จากความสามารถของ SEBS ในการรักษาคุณสมบัติความยืดหยุ่นที่อุณหภูมิสูงซึ่งพบในสภาพแวดล้อมของห้องเครื่องยนต์ - สูงถึง 130°C ในบางพื้นที่ - โดยไม่ต้องใช้ขั้นตอนการวัลคาไนซ์ที่จำเป็นสำหรับยาง EPDM ทางเลือก ลักษณะเทอร์โมพลาสติกของ SEBS ยังช่วยให้สามารถรีไซเคิลได้เมื่อหมดอายุการใช้งานของยานพาหนะ ซึ่งเป็นปัจจัยที่สำคัญมากขึ้นในการเลือกใช้วัสดุยานยนต์ภายใต้กรอบการกำกับดูแลของยุโรปและจีนที่ควบคุมเป้าหมายความสามารถในการรีไซเคิลของยานพาหนะ

สินค้าอุปโภคบริโภค การสัมผัสอาหาร และการประยุกต์ใช้การดูแลส่วนบุคคล

การปฏิบัติตามข้อกำหนดการสัมผัสอาหารของ SEBS ซึ่งทำได้ภายใต้ FDA 21 CFR และระเบียบข้อบังคับของยุโรป EU 10/2011 พร้อมด้วยการเลือกเกรดและสูตรผสมที่เหมาะสม ถือเป็นการเปิดส่วนตลาดสินค้าอุปโภคบริโภคขนาดใหญ่ การใช้งานที่ต้องสัมผัสกับอาหาร ได้แก่ พื้นผิวเขียงที่ยืดหยุ่น ห่วงยางกัดของทารก และจุกนมขวดนม ซีลถุงเก็บอาหารที่นำกลับมาใช้ใหม่ได้ การขึ้นรูปแบบด้ามจับอุปกรณ์เครื่องครัว และปะเก็นที่ยืดหยุ่นของฝาและภาชนะบรรจุเครื่องเตรียมอาหาร การไม่มีสารประกอบพทาเลทหรือบิสฟีนอลในสูตร SEBS ถือเป็นข้อได้เปรียบทางการค้าที่สำคัญในหมวดหมู่ผลิตภัณฑ์สำหรับทารกและเด็ก ซึ่งความกังวลของผู้ปกครองเกี่ยวกับความปลอดภัยของสารเคมีในวัสดุที่สัมผัสกับทารกถือเป็นเรื่องสำคัญในเชิงพาณิชย์

ในการดูแลรักษาส่วนบุคคล สารประกอบ SEBS ใช้สำหรับส่วนประกอบด้ามจับแบบสัมผัสนุ่มของด้ามจับแปรงสีฟันแบบใช้มือและแบบไฟฟ้า ด้ามจับแบบมีดโกน ตัวด้ามสำหรับตกแต่งเครื่องสำอาง และซีลอุปกรณ์ป้องกันส่วนบุคคล ความสามารถของวัสดุในการขึ้นรูปจนถึงระดับความแข็งต่ำมาก — นุ่มพอที่จะให้การจับที่แตกต่างและให้ความรู้สึกสบายมือ — รวมกับความทนทานต่อสารเคมีต่อสบู่ สารลดแรงตึงผิว และผลิตภัณฑ์ดูแลส่วนบุคคล ทำให้เหมาะอย่างยิ่งทางเทคนิคสำหรับการใช้งานที่ต้องสัมผัสที่มีความต้องการสูงเหล่านี้

โครงสร้างพื้นฐาน การก่อสร้าง และการใช้งานทางอุตสาหกรรม

SEBS ถูกใช้เป็นตัวดัดแปลงโพลีเมอร์ในน้ำมันดิน (แอสฟัลต์) สำหรับการปูถนนและการใช้งานเมมเบรนบนหลังคา เมื่อ SEBS ถูกผสมลงในน้ำมันดินที่ระดับ 3 ถึง 8 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนัก จะทำให้เกิดน้ำมันดินดัดแปลงด้วยโพลีเมอร์ (PMB) ซึ่งมีความต้านทานที่ดีขึ้นอย่างมากต่อการเกิดร่องที่อุณหภูมิสูง และการแตกร้าวจากความร้อนที่อุณหภูมิต่ำ ช่วยยืดอายุการใช้งานของผิวทางได้ 2 ถึง 3 เท่าเมื่อเปรียบเทียบกับน้ำมันดินทั่วไปในสภาพการจราจรและสภาพภูมิอากาศที่มีความต้องการสูง แอปพลิเคชันโครงสร้างพื้นฐานนี้แสดงถึงการใช้งาน SEBS ในปริมาณมากที่สุดในโลก โดยเฉพาะอย่างยิ่งในเครือข่ายถนนในภูมิภาคภูมิอากาศแบบทวีปที่มีการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิตามฤดูกาลในวงกว้าง

• แผ่นกันซึม — เมมเบรนบิทูเมนที่ดัดแปลงโดย SEBS สำหรับหลังคาเรียบและกันซึมโครงสร้างใต้ดินช่วยยืดอายุการใช้งานและเพิ่มความยืดหยุ่นที่อุณหภูมิต่ำเมื่อเปรียบเทียบกับทางเลือกอื่นที่ดัดแปลงโดย APP
• สูตรกาวและยาแนว — SEBS เป็นโพลีเมอร์พื้นฐานหลักสำหรับกาวที่ไวต่อแรงกดด้วยความร้อนละลาย (HMPSA) ที่ใช้ในเทปบรรจุภัณฑ์ ฉลาก การสร้างผลิตภัณฑ์เพื่อสุขอนามัย และสารเคลือบหลุมร่องฟันในการก่อสร้าง ซึ่งความเสถียรต่อรังสี UV ทำให้มีข้อได้เปรียบเหนือ SBS อย่างมากในการประกอบที่สัมผัสกลางแจ้ง