194929. lajstromszámú szabadalom • Termoplasztikus sztirol-butadién blokk-kopolimer alapú kompozíció
194929 A találmány tárgya termoplasztikus sztirol-butadién blokk-kopolimer alapú kompozíció, amely eltérő sztérikus szerkezetű sztirol-butadién blokk-kopolimereket és a termoplasztikus polimerkompozíciók szokásos segédanyagait tartalmazza. A műanyag- és gumiiparban az 1960-as évek végétől alkalmaznak termoplasztikus sztirol-butadién tartalmú szakaszos vagy blokk-kopolimereket, amelyek rövidítésére a továbbiakban S-B blokk-kopolimert használunk. Ezen S-B kopolimerekben a blokkok formájában lévő polisztirol (PS) hányada legalább 25 tömeg%. Ez tekinthető az alapvető különbségnek az S-B és a sztirol-butadién alapú kaucsukok (nemzetközileg elfogadott jelölésük SBR) között, mivel ez utóbbi akban PS blokkok, szegmensek nem fordulnak elő, a sztirol monomer eloszlása az SBR- ben teljesen véletlenszerű. Az S-B blokk-kopolimerek a termoplasztikus vagy hőre lágyuló elasztomerek legősibb képviselői, amelyeknek egyetlen közös vonása az, hogy fizikai térhálószerkezettel rendelkeznek. A fizikai térhálószerkezetet a kémiaitól annak reverzibilis jellege különbözteti meg. A termoplasztikus elasztomerek esetében ez annyit jelent, hogy hőmérséklet hatására e térhálószerkezet megszűnik, lehűtés hatására pedig újra kialakul. Az S-B kopolimerek megömleszthetőségüket a bennük kialakult PS blokkoknak köszönhetik, amelyeknek lágyulási hőmérséklete 130°C körüli. E hőmérséklethatár felett a polibutadién mátrixban eloszlatott és fizikai térhálópontokként szolgáló PS rögök (méretük mikrométer tartományba esik) megolvadnak és merevítő hatásukat elveszítvén az anyagot a hőre lágyuló műanyagoknál megszokott módon, ömledékállapotú feldolgozásra alkalmassá teszik. Lehűtéskor e PS rögök fázisszétválás folytán reverzibilisen újra kialakulnak,és így biztosítják az anyag gumiszerű viselkedését. A termoplasztikus elasztomerek felépítését, sajátságait — beleértve az S-B blokk kopolimerekét is — az alábbi közlemény részletesen taglalja: Karger- Kocsis,J.: Műszaki Gazdasági Tájékoztató 24(10), 1289 (1983). Az S-B felépítésű blokk-kopolimereket számos területen alkalmazzák, így a cipőiparban elsősorban formatalpak készítésére, különféle formacikkek gyártására, továbbá műanyagok (elsősorban poliolefinek) és egyéb anyagok (elsősorban, bitumen) módosítására. Annak érdekében, hogy jól feldolgozható, megfelelő mechanikai tulajdonságú és olcsó S-B blokk-kopolimer alapú kompozíciót kapjunk, módosítására jelenleg számos segédanyagot alkalmazunk. Ennek oka az, hogy az S-B blokk-kopolimer önállóan nem dolgozható fel kedvezőtlen folyóképessége és hődegradációra való hajlama következtében. A segédanyagok közül a polimerek bevitele a keménység beállítását, a folyóképesség és a szilárdsági jellemzők javítását célozza el- 2 1 sősorban. E polimerek leggyakrabban alkalmazott képviselői a PS, az ütésálló polisztirol, a sztirol és a-metil-sztirol kopolimerje, poliolefinek, etilén/vinil-acetát kopolimer. A lágyítók feladata szintén a keménység beállítása, a kompozíció olcsóbbítása, valamint az összetevők összeférhetőségének javítása. Előnyös képviselői a szénhidrogén olajok, gyanták, viaszok, olajpárlatok. A kompozíció olcsóbbítására, valamint a keménység és kopásállóság szavatolására töltőanyagok bevitele terjedt el, közülük elsősorban ásványi őrlemények (kréta, dolomit), mesterségesen előállított töltőanyagok (szilícium-oxid), valamint ezek felületaktív anyagokkal kezelt változatai érdemelnek említést. A kompozíciók adaléka még a hőstabilizátor vagy antioxidáns, valamint igen sok esetben még pigment, sőt habosítószer is. Az alkalmazott S-B blokk-kopolimer felépítését tekintve három fő csoportba sorolható: a. ) lineáris szerkezetű S-B blokk-kopolimer Főláncában nincs számottevő elágazás. Ez nemzetközileg elterjedt rövidítésében igen szemléletesen jut kifejezésre: SBS b. ) elágazott szerkezetű S-B blokk-kopolimer Ebben az esetben a főlánc hosszabb-rövidebb oldallánc-szerű elágazásokat tartalmaz c. ) radiális szerkezetű, esetenként csillag-felépítésűnek is nevezett S-B blokk-kopolimer Szerkezetét az határozza meg, hogy egy központi, 3-5 közötti vegyértékű atom a hosszúláncú elágazások centruma, amely kémiailag kötve rögzíti az értelemszerűen 3-5 irányba kiterjedő S-B blokk-kopolimer láncokat (H.L.Hsieh és R.H.Burr: Modern Plastics International 12 (6), 46 (1982). Eme típusok közül leggyakoribb a 4 leágazású radiális típus, amelynek központi atomja szilícium. Jelölésére a továbbiakban a következő szemléletes jelölést használjuk: (S-B)4Sí. E radiális szerkezetű S-B blokk-kopolimernek rendkívüli előnye az, hogy fizikai-mechanikai mutatói és hőállósága lényegesen kedvezőbb az a.) és b.) pontokban említetteknél. Hátránya is nyilvánvaló, hiszen a szilárdabb, több rögzítőpontot tartalmazó fizikai térhálószerkezet "fellazítása", azaz az anyag ömledékállapotba vitele nagyobb fajlagos energia befektetését igényli. Ez a probléma ráadásul két helyen jelentkezik: egyszer a kompozíció előállítása során, egyszer pedig a granulált kompozíció késztermékké való feldolgozása során. Jelenleg nem ismert ugyanis olyan technológia, amely a kompozíció kialakítását és feldolgozását öszszehangolná, térben és időben nem választaná el. A kompozíció elkészítésének fokozott energiaigénye természetszerűleg a feldolgozó gép idő előtti meghibásodásához, tönkremeneteléhez vezethet. 2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
