สไตรีน-บิวทาไดอีน
ยาง สไตรีน-บิวทาไดอีนหรือยางสไตรีน-บิวทาไดอีน ( SBR ) หมายถึงกลุ่มของยางสังเคราะห์ที่ได้จากสไตรีนและบิวทาไดอีน (รุ่นที่พัฒนาโดยGoodyearเรียกว่าNeolite [ 1 ] ) วัสดุเหล่านี้มี ความทนทานต่อ การสึกหรอและมีเสถียรภาพในการเสื่อมสภาพที่ดีเมื่อได้รับการปกป้องด้วยสารเติมแต่ง ในปี 2555 มีการแปรรูป SBR ทั่วโลกมากกว่า 5.4 ล้านตัน[ 2 ] ประมาณ 50% ของ ยางรถยนต์ทำจาก SBR ประเภทต่างๆ อัตราส่วนของสไตรีน/บิวทาไดอีนมีผลต่อคุณสมบัติของพอลิเมอร์: ยิ่งมีปริมาณสไตรีนสูง ยางก็จะยิ่งแข็งและมีความยืดหยุ่นน้อยลง[ 3 ] SBR ไม่ควรสับสนกับเทอร์โมพลาสติกอีลาสโตเมอร์ ส ไตรีน-บิวทาไดอีนบล็อกโคพอลิเมอร์แม้ว่าจะได้มาจากโมโนเมอร์เดียวกันก็ตาม
ประเภท
SBR ได้มาจากโมโนเมอร์ สองชนิด ได้แก่สไตรีนและบิวทาไดอีนส่วนผสมของโมโนเมอร์ทั้งสองนี้จะถูกพอลิเมอไรซ์ด้วยสองกระบวนการ ได้แก่ จากสารละลาย (S-SBR) หรือในรูปของอิมัลชัน (E-SBR) [ 4 ] E-SBR เป็นที่นิยมใช้มากกว่า
การพอลิเมอไรเซชันแบบอิมัลชัน
E-SBR ที่ผลิตโดยการพอลิเมอไรเซชันแบบอิมัลชันเริ่มต้นด้วยอนุมูลอิสระโดยทั่วไปภาชนะปฏิกิริยาจะบรรจุโมโนเมอร์สองชนิด ตัวสร้างอนุมูลอิสระ และตัวถ่ายโอนโซ่ เช่น อัลคิลเมอร์แคปแทนตัวเริ่มต้นอนุมูลอิสระ ได้แก่โพแทสเซียมเปอร์ซัลเฟตและ ไฮ โดรเปอร์ออกไซด์ร่วมกับเกลือเฟอร์รัส สารทำให้เกิดอิมัลชัน ได้แก่สบู่ ชนิดต่างๆ เมอร์แคปแทน (เช่น โดเดซิลไทออล ) ควบคุมน้ำหนักโมเลกุลของผลิตภัณฑ์ โดยการ "ปิดกั้น" อนุมูลอินทรีย์ที่กำลังเติบโต โดยทั่วไป การพอลิเมอไรเซชันจะดำเนินต่อไปเพียงประมาณ 70% ซึ่งเรียกว่า "การหยุดแบบย่อ" ด้วยวิธีนี้ สารเติมแต่งต่างๆ สามารถถูกกำจัดออกจากพอลิเมอร์ได้[ 3 ]
พอลิเมอไรเซชันแบบสารละลาย
Solution-SBR ผลิตขึ้นโดยกระบวนการพอลิเมอไรเซชันแบบแอนไอออนิก การพอลิเมอไรเซชันเริ่มต้นด้วยสารประกอบอัลคิลลิเธียมโดยปราศจากน้ำและออกซิเจนอย่างเคร่งครัด กระบวนการนี้เป็นเนื้อเดียวกัน (ส่วนประกอบทั้งหมดละลาย) ซึ่งช่วยให้ควบคุมกระบวนการได้ดียิ่งขึ้น ทำให้สามารถปรับแต่งพอลิเมอร์ได้ สารประกอบออร์กาโนลิเธียมจะเพิ่มเข้าไปในโมโนเมอร์ตัวหนึ่งทำให้เกิดคาร์บานไอออน จากนั้นคาร์บานไอออนจะเพิ่มเข้าไปในโมโนเมอร์อีกตัวหนึ่ง และเป็นเช่นนี้เรื่อยไป สำหรับการผลิตยางรถยนต์ S-SBR ได้รับความนิยมมากขึ้นเรื่อยๆ เนื่องจากให้การยึดเกาะบนพื้นเปียกที่ดีขึ้นและลดแรงต้านการหมุน ซึ่งส่งผลให้มีความปลอดภัยมากขึ้นและประหยัดน้ำมันเชื้อเพลิงได้ดีขึ้นตามลำดับ[ 5 ]
บูน่า เอส
วัสดุนี้เริ่มแรกวางจำหน่ายภายใต้ชื่อแบรนด์Buna Sชื่อนี้มาจาก Bu ซึ่งหมายถึงบิวทาไดอีนและ Na ซึ่งหมายถึงโซเดียม ( natriumในหลายภาษารวมถึงภาษาละติน ภาษาเยอรมัน และภาษาดัตช์) และSซึ่งหมายถึงสไตรีน[ 6 ] [ 7 ] [ 5 ] Buna S เป็นโคพอลิเมอร์แบบเติม
คุณสมบัติ
| คุณสมบัติ | เอส-เอสบีอาร์ | อี-เอสบีอาร์ |
|---|---|---|
| ความแข็งแรงดึง (MPa) | 36 | 20 |
| การยืดตัวเมื่อฉีกขาด (%) | 565 | 635 |
| ความหนืดมูนีย์ที่อุณหภูมิ 100 องศาเซลเซียส | 48.0 | 51.6 |
| อุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะของแก้ว (°C) | −65 | -50 |
| ความหลากหลายของขนาดอนุภาค | 2.1 | 4.5 |
แอปพลิเคชัน
สไตรีน-บิวทาไดอีนเป็นวัสดุพื้นฐานที่แข่งขันกับยางธรรมชาติอีลาสโตเมอร์ชนิดนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในยางรถยนต์ โดยส่วนใหญ่แล้วจะใช้ E-SBR ในการใช้งานดังกล่าวแม้ว่า S-SBR จะได้รับความนิยมเพิ่มขึ้นก็ตาม การใช้งานอื่นๆ ได้แก่ ส้นรองเท้าและพื้นรองเท้า ปะเก็นและแม้แต่หมากฝรั่ง[ 3 ]
ลาเท็กซ์ (อิมัลชัน) SBR ถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในกระดาษเคลือบเนื่องจากเป็นเรซินราคาถูกที่สุดชนิดหนึ่งที่ใช้ในการยึดเกาะสารเคลือบสี ในปี 2553 สารยึดเกาะแห้งที่ใช้ทั้งหมดมากกว่าครึ่ง (54%) ประกอบด้วยลาเท็กซ์ที่ใช้ SB เป็นหลัก ซึ่งมีปริมาณประมาณ1.2 ล้านเมตริกตัน (1.3ล้านชอร์ตตัน) [ 8 ]
SBR ยังใช้เป็นสารยึดเกาะใน อิเล็กโทรด แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนโดยใช้ร่วมกับคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสเป็นสารทดแทนแบบใช้น้ำ เช่นโพลีไวนิลิดีนฟลูออไรด์[ 9 ]
ยางสไตรีน-บิวทาไดอีนยังใช้ในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่นปะเก็นด้วย โดยใช้ที่อุณหภูมิปานกลางถึง85 °C (185 °F; 358 K)สำหรับระบบน้ำ[ 10 ]
ประวัติศาสตร์
SBR เป็นยางทดแทนยางธรรมชาติเดิมทีได้รับการพัฒนาขึ้นก่อนสงครามโลกครั้งที่ 2ในเยอรมนีโดยนักเคมีWalter Bockในปี 1929 [ 11 ]การผลิตในระดับอุตสาหกรรมเริ่มต้นขึ้นในช่วงสงครามโลกครั้งที่ 2 และถูกนำไปใช้อย่างกว้างขวางโดยโครงการยางสังเคราะห์ของสหรัฐฯเพื่อผลิตยางสไตรีนของรัฐบาล (GR-S) เพื่อทดแทน ยางธรรมชาติ จากเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ซึ่งภายใต้การยึดครองของญี่ปุ่นนั้นประเทศพันธมิตร ไม่สามารถ เข้าถึง ได้ [ 12 ] [ 13 ]