Các đặc tính chống lão hóa của chất đồng trùng hợp khối styrene-butadiene là gì?

Chất đồng trùng hợp khối Styren-Butadiene (SBS) là một chất đàn hồi nhựa nhiệt dẻo bao gồm styren và butadien, với các đơn vị cấu trúc cơ bản được hình thành thông qua quá trình đồng trùng hợp khối. Do đặc tính kết hợp của cao su và nhựa nhiệt dẻo, SBS tìm thấy ứng dụng rộng rãi trong các sản phẩm công nghiệp và sử dụng hàng ngày khác nhau. SBS thể hiện độ đàn hồi tuyệt vời, khả năng chống mài mòn và hiệu suất xử lý. Tuy nhiên, khả năng chống lão hóa của nó tương đối kém, đặc biệt là khi tiếp xúc với các yếu tố môi trường như tia cực tím, ozon và oxy, làm suy giảm đáng kể các tính chất vật lý và hóa học của nó. Bài viết này tìm hiểu khả năng chống lão hóa của SBS và các phương pháp cải thiện nó.

Các chuỗi phân tử của SBS chứa nhiều liên kết đôi không bão hòa, khiến nó dễ bị tác động bởi tia cực tím và ôzôn. Dưới bức xạ cực tím, các liên kết đôi trong SBS trải qua phản ứng quang oxy hóa, dẫn đến sự phân cắt chuỗi, khiến vật liệu trở nên giòn và mất tính đàn hồi. Ngoài ra, ozone có thể tấn công trực tiếp vào các liên kết đôi trong SBS, gây ra phản ứng phân giải ozon, càng đẩy nhanh quá trình lão hóa của SBS. Những yếu tố này cùng gây ra hiện tượng nứt, cứng và hỏng bề mặt của SBS khi sử dụng ngoài trời.

Để cải thiện khả năng chống lão hóa của SBS, chất chống oxy hóa thường được thêm vào. Chất chống oxy hóa có thể bắt giữ các gốc tự do và ức chế phản ứng dây chuyền của các gốc tự do, do đó làm chậm quá trình thoái hóa oxy hóa của SBS. Các chất chống oxy hóa phổ biến bao gồm chất chống oxy hóa phenolic, chất chống oxy hóa amin và chất chống oxy hóa photphit. Bằng cách thêm một lượng chất chống oxy hóa thích hợp vào SBS, khả năng chống lão hóa oxy hóa nhiệt của nó có thể được cải thiện đáng kể, kéo dài tuổi thọ của nó.

Chất ổn định ánh sáng là một loại phụ gia quan trọng khác được sử dụng để tăng cường khả năng chống lão hóa do ánh sáng của SBS. Chất ổn định ánh sáng chủ yếu bao gồm chất hấp thụ tia cực tím và tấm chắn ánh sáng. Chất hấp thụ tia cực tím có thể hấp thụ năng lượng tia cực tím và chuyển nó thành năng lượng nhiệt vô hại, do đó bảo vệ SBS khỏi tác hại của tia cực tím. Tấm chắn ánh sáng tạo thành một lớp màng bảo vệ trên bề mặt vật liệu, ngăn chặn tia cực tím trực tiếp, từ đó làm chậm quá trình lão hóa ảnh của SBS.

Việc thêm chất độn không chỉ có thể nâng cao tính chất cơ học của SBS mà còn cải thiện khả năng chống lão hóa của nó ở một mức độ nào đó. Các chất độn phổ biến bao gồm muội than, silica và đất sét. Than đen, như một chất độn, có thể tăng cường độ bền và khả năng chống mài mòn của SBS và có một số khả năng chống tia cực tím. Các chất độn vô cơ như silica và đất sét cải thiện độ ổn định nhiệt và khả năng chống lão hóa của SBS bằng cách tăng độ cứng của vật liệu và giảm chuyển động của chuỗi phân tử.

Quá trình hydro hóa chuyển đổi liên kết đôi trong SBS thành liên kết đơn, làm giảm khả năng phản ứng hóa học của nó và do đó cải thiện khả năng chống lão hóa của vật liệu. SBS được hydro hóa, được gọi là chất đồng trùng hợp khối styrene-butadiene được hydro hóa (SEBS), cho thấy khả năng chống chịu nhiệt, tia cực tím và ozon được cải thiện đáng kể, khiến nó phù hợp với các môi trường đòi hỏi khắt khe hơn. Tuy nhiên, quá trình hydro hóa rất tốn kém và phức tạp, đòi hỏi sự cân bằng giữa tính khả thi về mặt kinh tế và nâng cao hiệu suất.

Trộn SBS với các polyme khác có thể cải thiện đáng kể khả năng chống lão hóa của nó. Ví dụ, trộn SBS với polyetylen, polypropylen hoặc ethylene-vinyl axetat có thể tăng cường độ ổn định nhiệt và khả năng chống oxy hóa của vật liệu. Ngoài ra, sử dụng vật liệu nano như nanoclay và nanosilica trong hỗn hợp có thể cải thiện hiệu quả các tính chất cơ học và khả năng chống lão hóa của SBS.

Although Chất đồng trùng hợp khối Styren-Butadiene (SBS) possesses excellent mechanical properties and processing performance, its poor aging resistance limits its application in certain fields. Adding antioxidants, light stabilizers, fillers, undergoing hydrogenation treatment, or blending modifications can significantly enhance the aging resistance of SBS, expanding its application range. With the development of material science, more novel modification methods will be developed in the future to further enhance the comprehensive performance of SBS.