Hidrojenlenmiş stiren-izopren kopolimerlerin polimerizasyon işlemi moleküler ağırlıklarını ve blok yapılarını nasıl etkiler?

1. polimerizasyon teknikleri
Hidrojenlenmiş stiren-izopren blok kopolimerleri üretmek için kullanılan iki ana polimerizasyon tekniği şunlardır.
Yaşayan anyonik polimerizasyon
Sıralı polimerizasyon
Yaşayan anyonik polimerizasyon
Temel özellikler: Bu işlem, iyi tanımlanmış yapılara sahip yüksek kontrollü blok kopolimerler oluşturmak için kullanılır. Yaşayan anyonik polimerizasyon işlemi oldukça hassastır, yani moleküler ağırlık, blok uzunluğu ve blok yapısı üzerinde sıkı kontrol sağlar.
Moleküler ağırlık üzerindeki etki: Polimerin moleküler ağırlığı öncelikle monomer-initiatör oranı tarafından kontrol edilir. Daha yüksek bir oran daha yüksek bir moleküler ağırlığa yol açarken, daha düşük bir oran daha düşük moleküler ağırlığa neden olur.
Blok yapısı üzerinde etki: Süreç tipik olarak dar moleküler ağırlık dağılımlarına neden olur ve bloklu yapıların hassas oluşumuna izin verir. Stiren ve izopren bloklarının uzunlukları, polimerizasyon koşulları ve her monomer ilavesinin zamanlaması ayarlanarak kontrol edilebilir.
Ortaya çıkan kopolimer özellikleri: Blok yapısı üzerindeki yüksek kontrol, sert stiren blokları ve yumuşak izopren blokları arasında açık faz ayrımı olan kopolimerlere yol açar. Bu faz ayrımı, esneklik, gerilme mukavemeti ve darbe direnci gibi özellikler için çok önemlidir.
Sıralı polimerizasyon
Temel özellikler: Bu işlem, bir bloğun (stiren veya izopren) polimerizasyonunu ve ardından ikinci bloğun polimerizasyonunu içerir. İşlem ayrıca daha karmaşık yapılar oluşturmak için birden fazla adım (örneğin, triblok kopolimerler, burada bir stiren bloğunun izopren ve daha sonra tekrar stiren).
Moleküler ağırlık üzerindeki etki: Her bloğun moleküler ağırlığı, polimerizasyon süresi ve monomer konsantrasyonu kontrol edilerek ayarlanabilir. Sıralı polimerizasyonda, moleküler ağırlık farklı bloklar arasında değişebilir (stiren ve izopren) ve her blok istenen ürün özelliklerine bağlı olarak farklı bir uzunluğa polimerize edilebilir.
Blok yapısı üzerindeki etkisi: Elde edilen kopolimerler tipik olarak diğer polimerizasyon yöntemleri ile üretilenlerden daha düzgün blok boyutlarına sahiptir. Bununla birlikte, polimerizasyon koşullarına (örn. Sıcaklık, çözücü ve başlatıcı) bağlı olarak hala bir dereceye kadar heterojenlik olabilir.
Ortaya çıkan kopolimer özellikleri: Sıralı polimerizasyon, iyi tanımlanmış stiren ve izopren blokları oluşturma eğilimindedir, ancak son derece hassas moleküler ağırlık dağılımlarına ulaşmada, anyonik polimerizasyondan daha az esnekliğe sahiptir.

2. Hidrojenasyon işlemi
Polimerizasyondan sonra, stiren-izopren blok kopolimer, izopren bloklarındaki doygunluk seviyelerini azaltmak için tipik olarak hidrojenlenir. Hidrojenasyon, kopolimerin fiziksel özelliklerini ve stabilitesini değiştirir.

Moleküler ağırlık üzerindeki etki: hidrojenasyon işlemi tipik olarak polimerin moleküler ağırlığını önemli ölçüde değiştirmez, ancak doymamış bağların doymuş olanlara dönüştürülmesi nedeniyle toplam zincir uzunluğunu hafifçe etkileyebilir, bu da kopolimerin zincir esnekliğini ve termal özelliklerini etkileyebilir .

Blok yapısı üzerindeki etki: Hidrojenasyon, polimerin ısı veya UV maruziyeti altında bozulma eğilimini azaltan, hava direncini ve kimyasal stabilitesini arttıran doymuş izopren segmentlerine neden olur. Ayrıca, izoprenin doğal kauçuk benzeri, doymamış formundan daha kararlı, doymuş bir forma geçişi nedeniyle malzemenin sertliğini artırarak boyutsal stabilite ve darbe direncini artırabilir.

3. Blok uzunluğu ve dağılımı üzerinde kontrol
Polimerizasyon işlemi, stiren/izopren blok dağılımı üzerinde kontrol sağlar, bu da HSI kopolimerinin nihai özelliklerini belirler.

Stiren blok uzunluğu:
Daha uzun stiren blokları: Polimerizasyon daha uzun stiren blokları üretecek şekilde kontrol edilirse, ortaya çıkan polimer daha iyi yük taşıma özellikleri ve gerilme mukavemeti ile daha sert, termoplastik özellikler sergileyecektir. Stiren fazı, daha yüksek termal stabilite ve sertliğe katkıda bulunarak daha kristalli olma eğilimindedir.
Daha kısa stiren blokları: Daha kısa stiren blokları, gelişmiş esnekliğe sahip ancak potansiyel olarak azalmış gerilme mukavemetine sahip daha esnek bir kopolimere yol açar. Daha kısa stiren blokları, sert bir termoplastikten ziyade kauçuk gibi davranan bir kopolimerle sonuçlanabilir.

İzopren blok uzunluğu:
Daha uzun izopren bloklar: Daha uzun izopren blokları, esnekliğini, titreşim sönümlemesini ve düşük sıcaklık performansını artırarak kopolimerde daha lastik özellikler yaratır. Bu kopolimerler mükemmel darbe direnci ve esneklik sergileme eğilimindedir.
Daha kısa izopren bloklar: Daha kısa izopren blokları, polimerin sertliğini artırabilir, potansiyel olarak esnekliği azaltır, ancak boyutsal stabilite ve ısı direnci gibi diğer özellikleri iyileştirir.

Blok dağılımı:
Alternatif veya rastgele dağılım: Bazı polimerizasyon yöntemleri, polimerin morfolojisini ve faz ayrılmasını etkileyebilen rastgele veya alternatif stiren-izopren bloklarla sonuçlanır. Bu tip dağılım, standart blok kopolimer yapısıyla ilişkili ideal kauçuk veya termoplastik özelliklerden bazılarını tehlikeye atabilir.

4. Akış özellikleri ve işleme üzerindeki etki
Blok yapısı ve moleküler ağırlık, reolojik özellikleri (yani, akış davranışını) doğrudan etkiler. hidrojenlenmiş stiren-izopren blok kopolimerler İşleme sırasında:
Yüksek moleküler ağırlık: Yüksek moleküler ağırlık, işlemek için daha fazla enerji gerektirebilen daha yüksek viskozite ile sonuçlanır (örn. Daha yüksek ekstrüzyon sıcaklıkları veya daha uzun kalıp döngüleri).
Blok boyutu ve dağılım: Düzgün bir blok yapısı (iyi tanımlanmış stiren ve izopren blokları ile) tutarlı eriyik akışı ve daha iyi işlenebilirlik sağlarken, blok uzunluklarının geniş bir dağılımı işleme sırasında düzensiz akış özelliklerine ve komplikasyonlara yol açabilir.

5. Nihai ürün performansı üzerindeki etkiler
Polimerizasyon işlemi ayrıca nihai ürünün son kullanım özelliklerini de etkiler:
Mekanik Özellikler: Stiren ve izopren bloklarının dengesi, nihai ürünün gücünü, esnekliğini, aşınma direncini ve darbe direncini etkiler. Polimerizasyon işlemini ayarlayarak, üreticiler bu özellikleri belirli uygulama gereksinimlerini karşılayacak şekilde uyarlayabilir.
Termal ve çevresel stabilite: Hidrojenlenmiş stiren-izopren blok kopolimerler, izopren bloklarının doygunluğu sayesinde hidrojenasyondan sonra tipik olarak üstün termal stabiliteye, UV direncine ve kimyasal stabiliteye sahiptir. Bu özellikler, dış ortamlardaki veya yüksek sıcaklık durumlarındaki uygulamalar için çok önemlidir.