Кратон полимерлері: қасиеттері, тарихы және қолданылуы
Kraton (polymer)
Kraton полимерлері: резеңкеге синтетикалық балама, жоғары төзімділік, икемділік, жақсы жабысу қасиеттері. Тарихы 2-ші Дүниежүзілік соғысқа дейін барады.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Kraton – Kraton Polymers компаниясы өндіретін, резеңкеге синтетикалық балама ретінде қолданылатын бірнеше жоғары өнімді эластомерлердің саудалық атауы. Кратон полимерлері табиғи каучук сияқты икемділік, жоғары сүйірлеу және тығыздау мүмкіндіктері сияқты көптеген қасиеттерді ұсынады, бірақ сонымен қатар жоғары температураға, ауа райына және химиялық заттарға төзімділігі де артық.
Kraton is the trade name given to a number of high performance elastomers manufactured by Kraton Polymers, and used as synthetic replacements for rubber. Kraton polymers offer many of the properties of natural rubber, such as flexibility, high traction, and sealing abilities, but with increased resistance to heat, weathering, and chemicals.
Компания
Kraton полимерлерінің тарихы Екінші дүниежүзілік соғыс кезінде АҚШ үкіметінің қаржыландырған синтетикалық каучук (GR S) бағдарламасына дейін жетеді. Бұл бағдарламаның мақсаты табиғи каучукқа балама ретінде синтетикалық стирол-бутадиен каучугін (SBR) дамыту және отандық өндіріс мүмкіндігін құру болған. Shell Oil Company компаниясы АҚШ үкіметінен синтетикалық стирол-бутадиен каучугін өндіру үшін салынған Калифорния штатындағы Торранс зауытын сатып алды. Компания эластомерлер бөлімін құрды, ол кейіннен Kraton Corporation атанды. Shell Oil Company 1950-ші жылдары Мюррей Люфтгласс пен Норман Р. Ледждің техникалық жетекшілігімен эластомерлердің өнім портфелін кеңейтті. 1998 жылдың желтоқсанында Shell компаниясы жариялаған инвестицияларды сату бағдарламасы аясында Kraton эластомерлер бизнесі 2000 жылы Ripplewood Holdings жеке капитал фирмасына сатылды. Kraton 2009 жылдың 17 желтоқсанында IPO-ны аяқтады және жеке акционерлік компанияға айналды. 2021 жылы Kraton қызметкерлері "Биобазалық жабысу заттарының жаңа буыны REvolutionTM" үшін ASC инновациялық сыйлығын жеңіп алды. Kraton қызметкерлері ASC инновациялық сыйлығын қабылдады.
The origin of Kraton polymers goes back to the synthetic rubber (GR S) program funded by the U. S. government during World War II to develop and establish a domestic supply capability for synthetic styrene butadiene rubber (SBR) as an alternative to natural rubber. Shell Oil Company purchased the Torrance, California facility from the U. S. government that was built to make synthetic styrene butadiene rubber. The company formed Elastomers Division that eventually became Kraton Corporation. Shell Oil Company broaden the product portfolio of elastomers in the 1950s, under the technical leadership of Murray Luftglass and Norman R. Legge. As part of the divestment program that was announced by Shell in December 1998, the Kraton elastomers business was sold to a private equity firm Ripplewood Holdings in 2000. Kraton completed IPO on December 17, 2009 to became a separate publicly traded company. In 2021 Kraton employees won an ASC Innovation Award for "Next Generation of Biobased Tackifiers REvolutionTM". Kraton employees accept an ASC Innovation Award
Қасиеттері
Кратон полимерлері – полистирол блоктары мен резеңке блоктарынан тұратын стиролды блок сополимерлер (SBC). Резеңке блоктары полибутадиен, полиизопрен немесе олардың гидрленген эквиваленттерінен құралады. SBC-де ең маңызды полимерлік құрылым – екі шетінде полистирол блоктары бар, резеңке блогымен байланысқан триблок. Егер резеңке блогы полибутадиеннен тұрса, тиісті триблок құрылымы: поли(стирен-бутадиен-стирен), әдетте SBS деп қысқартылады. Kraton D (SBS және SIS) және олардың селективті гидрленген түрлері Kraton G (SEBS және SEPS) – Kraton полимерлерінің негізгі құрылымдары. SBS микроқұрылымы полибутадиен матрицасында жүйелі түрде орналасқан полистирол домендерінен тұрады, бұл ТЭМ микрофотографиясында көрсетілген. Сурет полимердің ерітіндіштегі сынапқа құйылған жұқа пленкасынан алынып, кейін осмий тетроксидімен боялды. Полибутадиен блоктарының шыныға айналу температурасы (Tg) әдетте -90 °C, ал полистирол блоктарының Tg +100 °C құрайды. Осылайша, -90 °C мен +100 °C арасындағы кез келген температурада Kraton SBS физикалық байланысқан эластомер ретінде қасиет көрсетеді. Егер Kraton полимерлерін стиролдан туындаған блоктардың Tg-нен жоғары температурада, яғни 100 °C-тан асып, мысалы 170 °C-қа дейін қыздырса, физикалық байланыстар қатты, шыны тәрізді аймақтардан ағып жатқан балқыған аймақтарға өтеді, соның салдарынан материалдың барлығы ағып, кез келген қалаған пішінге құюға, қалыптауға немесе экструзиялауға болады. Салқындағанда бұл жаңа пішін эластомерлік қасиеттерін қайтадан иеленеді. Сондықтан мұндай материал термопластикалық эластомер (ТПЭ) деп аталады. Полистирол блоктары микроқұрылымда нанометрлік өлшемдегі домендерді құрайды және қалыпталған материалдың пішінін тұрақтандырады. Материалдағы резеңкеге шаққандағы полистирол мөлшеріне байланысты полистирол домендері шар тәрізді, цилиндрлер немесе қабаттар түрінде болуы мүмкін. Гидрленген Kraton полимерлері, Kraton G деп аталатындар, температураға (200–230 °C температурада өңдеу жиі кездеседі), тотығуға және ультракүлгін сәулелерге төзімділігін арттырады. SEBS және SEPS полиолефиндік резеңке табиғатына байланысты полиолефиндермен және парафиндік майлармен өте жақсы үйлесімділік көрсетеді.
Kraton polymers are styrenic block copolymer (SBC) consisting of polystyrene blocks and rubber blocks. The rubber blocks consist of polybutadiene, polyisoprene, or their hydrogenated equivalents. The tri block with polystyrene blocks at both extremities linked together by a rubber block is the most important polymer structure observed in SBC. If the rubber block consists of polybutadiene, the corresponding triblock structure is: poly(styrene block butadiene block styrene) usually abbreviated as SBS. Kraton D (SBS and SIS) and their selectively hydrogenated versions Kraton G (SEBS and SEPS) are the major Kraton polymer structures. The microstructure of SBS consists of domains of polystyrene arranged regularly in a matrix of polybutadiene, as shown in the TEM micrograph. The picture was obtained on a thin film of polymer cast onto mercury from solution, and then stained with osmium tetroxide. The glass transition temperature (Tg) of the polybutadiene blocks is typically −90 °C and Tg of the polystyrene blocks is +100 °C. So, at any temperature between about −90 °C and +100 °C Kraton SBS will act as a physically crosslinked elastomer. If Kraton polymers are heated substantially above the Tg of the styrene derived blocks, that is, above about 100 °C, like 170 °C the physical cross links change from rigid glassy regions to flowable melt regions and the entire material flows and therefore can be cast, molded, or extruded into any desired form. On cooling, this new form resumes its elastomeric character. This is the reason such a material is called a thermoplastic elastomer (TPE). The polystyrene blocks form domains of nanometre size in the microstructure, and they stabilize the form of the molded material. Depending on the rubber to polystyrene ratio in the material, the polystyrene domains can be spherical or form cylinders or lamellae. The hydrogenated Kraton polymers named Kraton G exhibit improved resistance to temperature (processing at 200–230 °C is common), to oxidation, and to UV. SEBS and SEPS due to their polyolefinic rubber nature present excellent compatibility with polyolefins and paraffinic oils.
Қолданбалар
Кратон полимерлері әрқашан парафиндік майлар, полиолефиндер, полистирол, битум, жабысу қасиетін арттыратын шайырлар және толтырғыштар сияқты әртүрлі басқа да ингредиенттермен қоспаларда қолданылады. Олар ыстық балқыту жабысқыштарынан бастап, соққыға төзімді мөлдір полипропилен ыдыстарға дейін, медициналық ТПЭ қосылыстарынан битумды шатыр материалдарына дейін, майлы гель ойыншықтарынан (секс-тойлар да бар) бекіткіштерге дейін қолданылатын өте кең ассортименттегі өнімдерді қамтамасыз етеді. Бұл асфальтты икемді етеді, асфальтты төменгі жатқан беттерді жабуға немесе F1 жарыс трассалары сияқты жоғары талаптарға жауап беретін асфальт жұмыстарына пайдалану үшін қажет. Кратон негізіндегі қоспалар сырғалмайтын пышақ саптарында да қолданылады. Kraton G (термопластикалық резеңке) қолданылған автомобиль өнеркәсібіндегі ең алғашқы коммерциялық бұйымдар 1970 жылдарда пайда болды. АҚШ-тың автомобиль бамперлеріне қатысты талаптар – автомобильдің қауіпсіздік құралдарына зақым келтірмей соққыны сіңіру – 1974 жылғы AMC Matador үшін фасад ретінде арнайы иілгіш полимерлерді табысты коммерциялық түрде қолдануға әкелді. American Motors Corporation (AMC) сондай-ақ AMC Eagle үшін осы полимерлі пластикті дөңгелек қанаттарының иілгіш жалаңаяқтарын жасау үшін қолданды, олар рокерлік панельге біріктірілді. Бұл Eagle-дің AMC Concord платформасына қарағанда 2 дюймге енірек доңғалақ іздеріне байланысты қажет болды, оған AWD машиналары негізделген. Eagle-дің Kraton корпусы жеңіл, иілгіш және әдеттегідей шыны талшықты автомобиль корпусының бұйымдары сияқты суық ауа райында жарылмайды. Kraton-ның кейбір түрлерін оптикалық талшықтары бар телекоммуникациялық кабельдерді өндіруде қолданылатын "қиып-түю" майына ұқсас өнімдерді жасау үшін көмірсутекті майларға ерітуге болады.
Kraton polymers are always used in blends with various other ingredients like paraffinic oils, polyolefins, polystyrene, bitumen, tackifying resins, and fillers to provide a very large range of end use products ranging from hot melt adhesives to impact modified transparent polypropylene bins, from medical TPE compounds to modified bitumen roofing felts or from oil gel toys (including sex toys) to elastic attachments in diapers. It can make asphalt flexible, which is necessary if the asphalt is to be used to coat a surface that is below grade or for highly demanding paving applications like F1 racing tracks. Kraton based compounds are also used in non slip knife handles. The earliest commercial components using Kraton G (thermoplastic rubber) in the automobile industry were in 1970s. The implementation of U. S. requirements for automobile bumpers to absorb impacts with no damage to the car's safety equipment lead to the first successful commercial automotive application of specialized flexible polymers as fascia for the 1974 AMC Matador. American Motors Corporation (AMC) also used this polymer plastic on the AMC Eagle for the color matched flexible wheel arch flares that flowed into rocker panel extensions. This was needed because of the Eagle's 2 inch wider track compared to the AMC Concord platform on which the AWD cars were based on. The Eagle's Kraton bodywork was lightweight, flexible, and did not crack in cold weather as is typical of fiberglass automobile body components. Some grades of Kraton can also be dissolved into hydrocarbon oils to create "shear thinning" grease type products that are used in the manufacture of telecommunications cables containing optical fibers.