Seberapa tahan kopolimer blok styrene-butadiene terhadap paparan UV, oksidasi, dan degradasi lingkungan?

Kopolimer blok styrene-butadiene (SBC) banyak digunakan di berbagai industri karena sifat mekaniknya yang sangat baik, seperti fleksibilitas, elastisitas, dan kemampuan proses. Namun, seperti banyak polimer, SBC rentan terhadap paparan UV, oksidasi, dan degradasi lingkungan dari waktu ke waktu. Di bawah ini adalah analisis terperinci tentang resistensi mereka terhadap faktor -faktor dan strategi ini untuk mengurangi degradasi:

1. Paparan UV
Kerentanan:
Blok butadiene dalam SBC sangat rentan terhadap radiasi UV karena mengandung ikatan rangkap yang tidak jenuh, yang dapat menyerap cahaya UV dan mengalami reaksi fotokimia. Hal ini menyebabkan pemotongan rantai, perubahan warna, dan embrittlement.
Paparan UV yang berkepanjangan dapat menyebabkan bahan kehilangan elastisitasnya, menjadi rapuh, dan mengembangkan retakan permukaan.
Strategi mitigasi:
Penstabil UV: Aditif seperti penstabil cahaya amina terhambat (HALS) atau peredam UV (mis., Benzophenonon, benzotriazol) dapat dimasukkan ke dalam formulasi SBC untuk menyerap atau menetralkan radiasi UV, mencegah degradasi.
Pigmentasi: Menambahkan pigmen seperti karbon hitam atau titanium dioksida dapat meningkatkan resistensi UV dengan melindungi polimer dari paparan langsung.
Pelapis: Menerapkan pelapis pelindung, seperti lapisan akrilik atau berbasis poliuretan, dapat bertindak sebagai penghalang terhadap radiasi UV.

2. Oksidasi
Kerentanan:
Oksidasi terjadi ketika SBC terpapar oksigen, terutama pada suhu tinggi atau di bawah tekanan yang berkepanjangan. Segmen butadiene sekali lagi adalah yang paling rentan, karena ikatan tak jenuh mereka bereaksi dengan oksigen untuk membentuk peroksida, hidroperoksida, dan produk sampingan oksidatif lainnya.
Oksidasi menyebabkan pemotongan rantai, ikatan silang, dan pembentukan gugus karbonil, menghasilkan penurunan sifat mekanik, perubahan warna, dan kerapuhan.
Strategi mitigasi:
Antioksidan: Antioksidan primer (mis., Fenol terhambat) dan antioksidan sekunder (mis., Fosfit, thioester) umumnya ditambahkan ke formulasi SBC untuk menghambat oksidasi. Aditif ini bekerja dengan memulung radikal bebas dan membusuk hidroperoksida.
Enkapsulasi: Mengenak polimer dalam lapisan pelindung atau memadukannya dengan lebih banyak bahan tahan oksidasi dapat mengurangi paparan oksigen.
Mengurangi suhu pemrosesan: Meminimalkan pemrosesan suhu tinggi selama pembuatan dapat mengurangi oksidasi termal.

3. Degradasi Lingkungan
Faktor -faktor yang berkontribusi terhadap degradasi:
Kelembaban: Sementara SBC umumnya memiliki ketahanan kelembaban yang baik, paparan air yang berkepanjangan atau lingkungan yang lembab dapat menyebabkan pencucian plasticizer atau pembengkakan, mempengaruhi sifat mekanik.
Ozon: Ozon di lingkungan dapat menyerang ikatan tak jenuh di segmen Butadiene, menyebabkan retak dan kehilangan elastisitas.
Suhu ekstrem: Suhu tinggi mempercepat oksidasi dan pelunakan, sedangkan suhu rendah dapat membuat bahan lebih rapuh.
Serangan mikroba: Meskipun SBC tidak secara inheren terbiodegradasi, nilai tertentu mungkin rentan terhadap pertumbuhan mikroba jika mengandung aditif organik atau kontaminan.
Strategi mitigasi:
Resistensi ozon: Menggabungkan antiozonan (mis., Lilin atau inhibitor kimia) dapat melindungi polimer dari retak yang diinduksi ozon.
Aditif hidrofobik: Menggunakan aditif atau pelapis hidrofobik dapat meningkatkan resistensi kelembaban.
Penstabil Thermal: Penstabil Thermal dapat ditambahkan untuk mencegah degradasi pada suhu tinggi.
Pencampuran dengan polimer lain: memadukan SBC dengan polimer yang lebih tahan lingkungan (mis., Polypropylene atau polystyrene) dapat meningkatkan daya tahan keseluruhan.

4. Kinerja jangka panjang dalam aplikasi luar ruangan
Tantangan:
Ketika digunakan dalam aplikasi luar ruangan (mis., Membran atap, bagian otomotif, alas kaki), SBCS wajah gabungan paparan radiasi UV, oksigen, kelembaban, dan fluktuasi suhu. Ini mempercepat degradasi kecuali tindakan yang tepat diambil.
Peningkatan untuk penggunaan di luar ruangan:
Aditif Weathering: Menggabungkan penstabil UV, antioksidan, dan antiozonan dapat secara signifikan memperpanjang umur SBC di lingkungan luar.
Perawatan Permukaan: Menerapkan pelapis atau laminasi tahan cuaca dapat memberikan lapisan perlindungan tambahan.
Nilai Modifikasi: Beberapa produsen memproduksi nilai khusus SBC dengan resistensi pelapukan yang ditingkatkan untuk aplikasi luar ruangan.

5. Perbandingan dengan polimer lain
Perlawanan relatif:
Dibandingkan dengan polimer jenuh sepenuhnya seperti polietilen (PE) atau polypropylene (PP), SBC kurang tahan terhadap UV dan oksidasi karena adanya ikatan tak jenuh dalam segmen butadiena.
Namun, SBC mengungguli beberapa elastomer (mis., Karet alam) dalam hal proses dan keserbagunaan, menjadikannya pilihan yang lebih disukai untuk banyak aplikasi meskipun kerentanannya terhadap faktor lingkungan.

6. Pengujian dan Evaluasi
Tes pelapukan yang dipercepat:
Pengujian QUV: Mensimulasikan paparan UV jangka panjang menggunakan sumber cahaya UV terkontrol untuk mengevaluasi perubahan warna, pengurangan gloss, dan degradasi properti mekanik.
Penuaan oven: Menilai resistensi oksidasi dengan mengekspos sampel ke suhu tinggi dari waktu ke waktu.
Pengujian ruang ozon: mengukur resistensi terhadap retak yang diinduksi ozon.
Pengujian Lapangan:
Tes paparan dunia nyata di iklim yang berbeda memberikan wawasan tentang bagaimana kinerja SBC dalam kondisi lingkungan yang sebenarnya.

7. Alternatif Berkelanjutan
SBC berbasis bio:
Penelitian sedang berlangsung untuk mengembangkan SBC berbasis bio atau sebagian terbarukan yang mempertahankan kinerja sambil mengurangi dampak lingkungan.
Daur ulang:
Beberapa SBC dapat didaur ulang, memungkinkan bahan terdegradasi untuk diulang ke dalam aplikasi berkinerja lebih rendah, sehingga memperluas siklus hidup mereka.