O que são copolímeros em bloco de estireno?
Os copolímeros em bloco de estireno (SBCs) são polímeros amplamente utilizados da família dos elastômeros termoplásticos (TPEs). Os TPEs são materiais com elasticidade semelhante à borracha e excelente processabilidade de um material termoplástico.
Os SBCs são usados como polímero base para compostos TPE conhecidos como TPS (Elastômeros Termoplásticos de Estireno). Estes não devem ser confundidos com Amido Termoplástico (também abreviado como TPS).
Em termos de estrutura molecular, os SBCs geralmente consistem em dois blocos termoplásticos de poliestireno, que formam as extremidades, e um bloco intermediário, elástico e macio. No entanto, existem várias configurações de blocos possíveis:
- Di-bloco (bloco de poliestireno – bloco elastomérico)
- Tri-bloco linear (bloco de poliestireno – bloco elastomérico – bloco de poliestireno)
- Diversas configurações ramificadas, como uma estrutura radial
Propriedades
Esta tabela compara as propriedades dos SBCs com as de outros tipos de TPEs.
| Properties/Materials | TPS | TPO | TPVC | TPU | TPC | TPA |
| Shore Hardness | 30A 〜 70A | 60A 〜 95A | 40A 〜 70A | 80A 〜 80D | 90A 〜 70D | 40D 〜 65D |
| Tensile strength (MPa) | 9.8 〜 34.3 | 2.9 〜 18.6 | 9.8 〜 19.6 | 29.4 〜 49 | 25.5 〜 39.2 | 11.8 〜 34.3 |
| Elongation (%) | 500 〜 1,200 | 200 〜 600 | 400 〜 500 | 300 〜 800 | 350 〜 450 | 200 〜 400 |
| Rebound resilience (%) | 45 〜 75 | 40 〜 60 | 30 〜 70 | 30 〜 70 | 60 〜 70 | 60 〜 70 |
| Density (g/cm³) | 0.91 〜 0.95 | 0.88 | 1.2 〜 1.3 | 1.1 〜 1.25 | 1.17 〜 1.25 | 1.01 |
| Abrasion resistance | Fair | Poor | Fair | Excellent | Fair | Good |
| Bending resistance at room temperature | Good | Fair | Good | Good | Excellent | Excellent |
| Heat resistance | 〜 80°C | 〜 120°C | 〜 100°C | 〜 100°C | 〜 140°C | 〜 100°C |
| Oil resistance | Poor | Fair | Good | Excellent | Excellent | Excellent |
| Weather resistance | Poor - good | Good | Fair - good | Fair - good | Fair | Good |
| Brittleness temperature | < -70°C | < -70°C | -50°C 〜 -30°C | < -70°C | < -70°C | < -70°C |
| Applications | Footwear, resin blends, adhesives, asphalt modification | Automotive hoses / tubes, consumer goods | Automotive, electric wires / cables, civil engineering / construction | Footwear, industrial goods, consumer goods, medical goods | Automobiles, electronics, industrial goods | Sporting goods, industrial goods |
Propriedades mecânicas
As características mecânicas fundamentais dos SBCs são suas propriedades elásticas semelhantes à borracha combinadas com excelente maciez. Isso os torna adequados para aplicações de toque suave em diversas indústrias, como artigos esportivos e calçados, bens de consumo, mobilidade, eletrônicos e no setor médico hospitalar. Para uma lista completa, veja abaixo.
Para aplicações que exigem maior dureza e resistência mecânica, outros TPEs como TPUs, TPCs e TPAs, podem ser mais adequados.
Densidade
Os SBCs têm menor densidade em comparação com TPUs, TPAs, TPCs e TPVCs, e densidade equiparável com TPO e TPV.
Propriedades térmicas
A resistência ao calor dos SBCs depende da estrutura química e da temperatura de transição vítrea dos blocos terminais. A temperatura máxima de operação é de ~ 80ºC. A temperatura de fragilidade é o ponto no qual o polímero transita de um estado borrachoso para um estado vítreo, que é muito mais duro e frágil. A baixa temperatura de fragilidade dos SBCs permite seu uso em aplicações de baixa temperatura que exigem boa resistência ao impacto e flexibilidade.
Para as pontuações observadas, consulte a tabela acima.
Distribuição de peso molecular
Os SBCs têm uma distribuição estreita de peso molecular em comparação com outros TPEs, uma vez que o TPS é produzido por polimerização aniônica viva.
Processabilidade
Os SBCs podem ser moldados por injeção, extrusados, moldados por extrusão e sopro e impressão 3D. Isso, juntamente com suas excelentes características de desempenho, os torna uma excelente escolha de material para uma ampla gama de aplicações em muitos setores.
A capacidade de derreter e remodelar os SBCs permite a reciclagem e possibilita o processamento com baixo desperdício.
SBCs vs. outros materiais
Os SBCs são elastômeros termoplásticos sem reticulações, ao contrário de silicones, EPDM e borrachas naturais. No entanto, os SBCs exibem propriedades elásticas devido à sua estrutura molecular.
Uma breve história dos copolímeros em bloco de estireno
Em 1962, uma das primeiras patentes de SBCs foi registrada pela Shell USA Inc. (US3265765). Em 1964, os copolímeros tri-blocos estireno-butadieno-estireno (SBS) foram fabricados na planta piloto da Shell, e no ano seguinte foram comercializados pela Shell. O primeiro cliente de SBS foi a Scotty Shoes, um fabricante de calçados em Massachusetts. Ainda em 1964, foi registrado uma das primeiras patentes de copolímero em bloco de estireno hidrogenado (HSBC) (US3431323). No final dos anos 1960, os HSBCs se tornaram disponíveis em escala comercial.
Como é feito
Os SBCs são feitos por polimerização aniônica, uma técnica versátil e poderosa para a síntese de polímeros com estruturas bem projetadas e propriedades do material sob medida.
Tipos de SBCs
Existem 2 categorias de SBCs:
- Copolímeros em bloco de estireno não hidrogenados (USBCs)
- Copolímeros em bloco de estireno hidrogenados (HSBCs)
O que são USBCs?
Os copolímeros em bloco de estireno não hidrogenados (USBCs) consistem em unidades de monômeros de estireno e dieno dispostas em uma estrutura semelhante a um bloco. O bloco de dieno pode ser polibutadieno (PB) ou poliisopreno (PI). Os USBCs não passaram por nenhum processo de hidrogenação, portanto, retêm seu bloco dieno insaturado.
Isso os torna mais reativos em comparação com seus homólogos hidrogenados, permitindo uma personalização adicional por meio de reações químicas como reticulação ou funcionalização. Eles exibem excelentes propriedades elastoméricas e custos de processamento mais baixos em comparação com os HSBCs.
No entanto, devido ao dieno insaturado e à suscetibilidade à degradação, apresentam menor estabilidade térmica, menor resistência química e são mais suscetíveis ao envelhecimento. Os USBCs tendem a desenvolver um tom amarelado com o tempo, o que pode não ser crítico para algumas aplicações, mas é problemático para outras – como embalagem e aplicações médicas, onde TPEs transparentes são preferidos.
Tipos de USBCs
| Abr. | Estrutura molecular | Produtos da Kuraray |
| SBS | Copolímero em bloco de estireno-butadieno-estireno | N/A |
| SIS | Copolímero em bloco de estireno-isopreno-estireno | N/A |
| V-SIS | Copolímero em bloco de estireno-isopreno-estireno rico em vinil | HYBRAR™ 5000-series |
O que são HSBCs?
Os copolímeros em bloco de estireno hidrogenados (HSBCs) passam por um processo de hidrogenação, que adiciona hidrogênio para saturar quimicamente as ligações insaturadas no bloco de dieno. Isto converte o bloco de dieno em um bloco saturado, tal como etileno/butileno (EB), etileno/propileno (EP) e etileno/etileno/propileno (EEP).
Como resultado, os HSBCs apresentam melhor estabilidade térmica, durabilidade, resistência às intempéries, resistência química e resistência aos raios UV em comparação com os USBCs. Eles também sofrem significativamente menos amarelamento. Eles podem ser a melhor opção de material para aplicações particularmente exigentes em indústrias como automotivo, eletrônico e o médico hospitalar.
Devido à etapa adicional de hidrogenação, os HSBCs podem apresentar custos de processamento mais altos em comparação com os USBCs. Uma vez hidrogenados, os SBCs têm reatividade reduzida, o que limita a disponibilidade de modificações químicas adicionais ou opções de reticulação.
Tipos de HSBCs
| Abr. | Estrutura molecular | Produtos da Kuraray |
| SEP | Copolímero em bloco de estireno-etileno/propileno | SEPTON™ 1000-series |
| SEPS | Copolímero em bloco de estireno-etileno/propileno-estireno | SEPTON™ 2000-series |
| SEEPS | Copolímero em bloco de estireno-etileno/etileno/propileno-estireno | SEPTON™ 4000-series |
| SEBS | Copolímero em bloco de estireno-etileno/butileno-estireno | SEPTON™ 8000-series |
| V-SEPS | SEPS rico em vinil | HYBRAR™ 7125F |
| V-SEEPS | SEEPS rico em vinil | HYBRAR™ 7311F |
| Grades Especiais | SEPTON™ V-series SEPTON™ J-series SEPTON™ Q-series SEPTON™ BIO-series |
Aplicações dos SBCs
Descubra os SBCs da Kuraray
SBCs de grau médico
Certos grades de SBCs atendem aos requisitos regulamentares e são certificados para aplicações médicas em diferentes usos (por exemplo, contato com a pele, contato com sangue, etc.).
Para mais informações, visite nossa página sobre TPEs de grau médico ou entre em contato conosco. Nossos especialistas terão prazer em aconselhá-lo.
SBCs em adesivos hot melt
Adesivos hot melt é uma outra aplicação comum para SBCs. Os SBCs são um componente essencial para fornecer propriedades adesivas. A Kuraray oferece materiais com excelentes características de processabilidade e desempenho.
Recursos adicionais sobre adesivos hot melt podem ser encontrados aqui:
SBCs utilizados para modificação de polímeros
Os SBCs oferecem ampla versatilidade, permitindo que os clientes ajustem seus polímeros para aplicações específicas em uma variedade de indústrias. De componentes automotivos a materiais de embalagem, de produtos de construção a bens de consumo, os SBCs provaram seu valor em inúmeras soluções inovadoras.
Ao incorporar SBCs em misturas de polímeros, os clientes podem melhorar a vida útil e a durabilidade dos produtos, reduzindo a necessidade de substituições frequentes e minimizando o desperdício. SBCs podem ser úteis como modificadores para polipropileno (PP), polietileno (PE), poliestireno (PS), policarbonato (PC), resinas acrilonitrila-butadieno-estireno (ABS) e éter polifenileno (PPE).
A resistência ao impacto e a flexibilidade aprimoradas proporcionadas pelos SBCs contribuem para produtos mais duradouros e resistentes, resultando na redução do impacto ambiental.
Além disso, os SBCs possibilitam a criação de soluções poliméricas leves, mas resistentes, reduzindo o consumo total de material e a pegada de carbono. Sua versatilidade permite características de processamento otimizadas, diminuindo o consumo de energia durante os processos de fabricação. Saiba mais sobre SBCs como modificadores de polímeros.
SBCs utilizados como melhoradores do índice de viscosidade
Quando se trata de obter perfis de viscosidade precisos, os SBCs se destacam como modificadores de viscosidade altamente eficientes e versáteis. Esses polímeros têm a capacidade de alterar significativamente a viscosidade dos óleos lubrificantes em baixas concentrações, proporcionando capacidades excepcionais de espessamento.
Uma das características de destaque dos SBCs é a sua estabilidade ao cisalhamento, garantindo que a viscosidade permaneça consistente em diversas condições de temperaturas e cisalhamento. Isto os torna ideais para aplicações que envolvem forças mecânicas intensas, onde a estabilidade e o controle confiável do fluxo são cruciais. Saiba mais sobre os SBCs como melhoradores do índice de viscosidade.
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