Введение

Kraton – это торговое название, присвоенное ряду высокоэффективных эластомеров, производимых компанией Kraton Polymers и используемых в качестве синтетических заменителей каучука. Полимеры Kraton обладают многими свойствами натурального каучука, такими как гибкость, высокое сцепление и герметизирующие свойства, но при этом отличаются повышенной устойчивостью к воздействию тепла, атмосферных явлений и химических веществ.

Компания

Происхождение полимеров Kraton восходит к программе синтетического каучука (GR S), финансируемой правительством США во время Второй мировой войны с целью разработки и создания внутренней производственной базы для синтетического стирол-бутадиенового каучука (SBR) как альтернативы натуральному каучуку. Shell Oil Company приобрела у правительства США завод в Торрансе, Калифорния, построенный для производства синтетического стирол-бутадиенового каучука. Компания создала подразделение Elastomers, которое впоследствии стало корпорацией Kraton. В 1950-х годах Shell Oil Company расширила ассортимент эластомеров под техническим руководством Мюррея Луфтгласса и Нормана Р. Леджа. В рамках программы по продаже активов, объявленной Shell в декабре 1998 года, бизнес Kraton по производству эластомеров был продан частной инвестиционной компании Ripplewood Holdings в 2000 году. 17 декабря 2009 года Kraton провела первичное публичное размещение акций (IPO) и стала независимой публичной компанией. В 2021 году сотрудники Kraton были удостоены награды ASC Innovation Award за "REvolutionTM – следующее поколение биоосновных тактифицирующих добавок". Сотрудники Kraton принимают награду ASC Innovation Award.

Свойства

Кратоновые полимеры представляют собой стирольные блок-сополимеры (SBC), состоящие из полистирольных блоков и резиновых блоков. Резиновые блоки состоят из полибутадиена, полиизопрена или их гидрогенизированных аналогов. Триблок с полистирольными блоками на обоих концах, соединенными резиновым блоком, является наиболее важной полимерной структурой, наблюдаемой в SBC. Если резиновый блок состоит из полибутадиена, соответствующая триблочная структура имеет вид: поли(стирол-блок-бутадиен-блок-стирол), обычно обозначаемая как SBS. Кратон D (SBS и SIS) и их селективно гидрогенизированные версии Кратон G (SEBS и SEPS) являются основными полимерными структурами кратона. Микроструктура SBS состоит из доменов полистирола, регулярно расположенных в матрице полибутадиена, что показано на микрофотографии, полученной с помощью ТЕМ. Изображение получено на тонкой полимерной пленке, осажденной на ртуть из раствора, с последующей окраской тетроксидом осмия. Температура стеклования (Tg) полибутадиеновых блоков обычно составляет −90 °C, а Tg полистирольных блоков – +100 °C. Следовательно, при любой температуре в диапазоне от −90 °C до +100 °C кратон SBS будет проявлять свойства физически сшитого эластомера. Если кратоновые полимеры нагревают значительно выше Tg блоков, производных от стирола, то есть выше примерно 100 °C, например, до 170 °C, физические сшивки переходят от жестких стекловидных областей к текучим расплавленным областям, и весь материал становится текучим, что позволяет отливать, формовать или экструдировать его в любую желаемую форму. При охлаждении эта новая форма восстанавливает свои эластомерные свойства. Именно поэтому такой материал называется термопластичным эластомером (ТПЭ). Полистирольные блоки формируют домены нанометрового размера в микроструктуре и стабилизируют форму формованного изделия. В зависимости от соотношения резиновой и полистирольной фаз в материале, полистирольные домены могут быть сферическими или образовывать цилиндры или ламели. Гидрогенизированные кратоновые полимеры, известные как Кратон G, демонстрируют повышенную устойчивость к температуре (обработка при 200–230 °C является обычной практикой), к окислению и к УФ-излучению. SEBS и SEPS, благодаря своей полиолефиновой природе, обладают отличной совместимостью с полиолефинами и парафиновыми маслами.

Приложения

Полимеры кратона всегда используются в смесях с различными другими ингредиентами, такими как парафиновые масла, полиолефины, полистирол, битум, тасирующие смолы и наполнители, для обеспечения широкого спектра конечных продуктов – от клеев-расплавов до ударопрочных прозрачных полипропиленовых контейнеров, от медицинских компаундов TPE до модифицированных битумных кровельных материалов или от игрушек из масляного геля (включая секс-игрушки) до эластичных креплений в подгузниках. Они придают асфальту гибкость, что необходимо при использовании для покрытия поверхностей ниже уровня земли или для высоконагруженных дорожных покрытий, таких как гоночные трассы Формулы-1. Соединения на основе кратона также применяются в нескользящих рукоятках ножей. Первые коммерческие компоненты с использованием кратона G (термопластичной резины) в автомобильной промышленности появились в 1970-х годах. Внедрение в США требований к автомобильным бамперам по поглощению ударов без повреждения систем безопасности автомобиля привело к первому успешному коммерческому применению специализированных гибких полимеров в качестве облицовки для AMC Matador 1974 года. American Motors Corporation (AMC) также использовала этот полимерный пластик на AMC Eagle для создания колесных арок в цвет кузова с гибкими расширителями, переходящими в пороги. Это было необходимо из-за того, что колея Eagle была на 2 дюйма шире, чем у платформы AMC Concord, на которой базировались автомобили с полным приводом. Кузов Eagle был легким, гибким и не трескался на холоде, в отличие от кузовов из стекловолокна. Некоторые марки кратона также можно растворять в углеводородных маслах для получения смазок с эффектом сдвигового разжижения, которые используются при производстве телекоммуникационных кабелей, содержащих оптические волокна.