Elastômero Termoplástico Estirênico: Propriedades, Classes e Guia de Seleção

Pegue um cabo de ferramenta macio, retire a proteção de uma etiqueta sensível à pressão ou pressione o polegar na sola de um tênis de corrida e há uma boa chance de você estar tocando em um elastômero termoplástico estirênico. Esses materiais tornaram-se silenciosamente a resposta padrão sempre que uma peça precisa parecer emborrachada, mas ainda assim ser moldada, extrudada ou reciclada como um plástico.

Se você estiver especificando uma pela primeira vez ou tentando descobrir por que uma formulação existente continua desviando das especificações, a nomenclatura pode ser confusa. SBS, SEBS, SEPS, TPE-S, TPS: as abreviaturas se sobrepõem e diferentes fornecedores descrevem a mesma química com palavras diferentes. A versão curta é bastante simples. Um elastômero termoplástico estirênico é um copolímero em bloco construído a partir de segmentos de poliestireno duro e um bloco intermediário de borracha macia. O que se segue explica o que essa estrutura significa na prática, como as notas principais diferem e como reduzir uma longa lista a dois ou três candidatos que valem a pena testar.

O que define um elastômero termoplástico estirênico

A palavra para focar é "bloquear". Uma molécula estirênica de TPE não é uma mistura aleatória de monômeros; é uma cadeia montada em sequência, normalmente poliestireno, depois um segmento intermediário emborrachado e depois novamente poliestireno. À temperatura ambiente, os blocos terminais de poliestireno estão abaixo da sua temperatura de transição vítrea, de modo que se agrupam em domínios rígidos. Esses domínios ancoram os blocos intermediários emborrachados e atuam como reticulações físicas, o que confere ao material sua recuperação elástica.

Aqueça o polímero acima do ponto de amolecimento dos domínios de poliestireno e essas ligações cruzadas desaparecem temporariamente. O material flui, preenche um molde e então reforma sua estrutura de domínio durante o resfriamento. Esta é a diferença essencial entre um TPE estirênico e uma borracha termofixa convencional: nenhuma etapa de vulcanização, nenhum ciclo de cura longo e resíduos de produção que geralmente podem ser moídos e reutilizados. É também por isso que estes polímeros são por vezes chamados de borrachas termoplásticas, um termo que descreve o comportamento e não a química.

As três principais famílias de copolímeros em bloco de estirênico

Quase todo TPE estirênico que você encontrará comercialmente pertence a uma das três famílias, diferenciadas pelo que está no meio da cadeia.

SBS: Estireno-Butadieno-Estireno

SBS é o copolímero em bloco de estirênico original e ainda o mais econômico. Oferece alta resistência à tração, boa recuperação elástica e excelente compatibilidade com betume e com muitas resinas pegajosas, razão pela qual domina a modificação de asfalto e formulações adesivas termofusíveis. Sua limitação é o bloco intermediário de butadieno insaturado, que é vulnerável à luz ultravioleta, oxigênio e exposição prolongada ao calor. Para aplicações internas, compostos para calçados e adesivos de curta duração, ele continua sendo um valor excepcional.

Copolímero em bloco de estireno-butadieno série Zhongli SBS Elastômero termoplástico estirênico econômico para modificação de asfalto, adesivos, calçados e modificação de polímeros, com fácil processamento e desempenho em baixas temperaturas. Ver Produto →

SEBS: Estireno-Butadieno-Estireno Hidrogenado

A hidrogenação do bloco intermediário de butadieno o converte em um segmento saturado de etileno-butileno, e essa única mudança remodela o perfil da propriedade. SEBS resiste muito melhor à degradação UV e ao envelhecimento térmico, mantém a cor e a clareza e absorve grandes quantidades de óleo parafínico sem ficar oleoso. Ele também se mistura facilmente com polipropileno, o que o torna um burro de carga para sobremoldagem de toque suave, tubos flexíveis, compostos de cabos e modificação de polímeros. Se a sua peça sofrer luz solar, esterilização ou longa vida útil, o SEBS geralmente é o ponto de partida.

Copolímero em bloco de estireno-butadieno da série SEBS hidrogenado Zhongli Elastômero termoplástico hidrogenado derivado de SBS que oferece resistência ao envelhecimento, às intempéries e a baixas temperaturas para TPE, calçados, filmes, produtos médicos e modificação de plástico. Ver Produto →

SEPS: Estireno-Isopreno-Estireno Hidrogenado

Quando o bloco intermediário é isopreno em vez de butadieno, a hidrogenação produz um segmento de etileno-propileno. SEPS traz duas coisas que as outras famílias não alcançam: solubilidade excepcional em óleo de hidrocarboneto e um alto grau de transparência em compostos bem formulados. Essa combinação o torna o material preferido para géis de óleo, melhoradores de índice de viscosidade, ingredientes cosméticos e de cuidados pessoais e elastômeros transparentes onde a turbidez é inaceitável. Também tolera temperaturas de serviço mais altas que o SBS.

Copolímero em bloco de estireno-isopreno hidrogenado Zhongli SEP(S) Copolímero em bloco transparente, solúvel em óleo, usado como modificador de reologia para géis de enchimento de cabos, cosméticos, melhoradores de índice de viscosidade de óleo lubrificante e cera gelatinosa. Ver Produto →

Propriedades que você pode projetar

Uma das atrações práticas dos TPEs estirênicos é quanto do perfil de propriedades pode ser ajustado durante a composição, em vez de fixado no reator. Algumas alavancas são mais importantes:

• Dureza. As formulações abrangem aproximadamente 5 a 95 Shore A. A adição de óleo branco suaviza o composto; adicionar polipropileno ou poliestireno aumenta a rigidez.
• Elasticidade e conjunto. A arquitetura do bloco e o conteúdo de estireno determinam o quão bem o material retorna à forma após repetidas deformações.
• Estabilidade térmica. Os blocos intermediários hidrogenados resistem à oxidação e ao amarelecimento em temperaturas elevadas, o que é importante para interiores automotivos e peças em contato com alimentos.
• Clareza. Os graus transparentes dependem da correspondência dos índices de refração entre o polímero, o óleo e quaisquer aditivos utilizados.
• Resposta a óleo e solvente. SEPS dissolve-se em óleo de hidrocarboneto; SEBS incha. Escolher o errado é uma fonte comum de falhas em campo.
• Adesão. Resinas de pegajosidade e extrusão reativa podem ser usadas para criar pegajosidade ou para ligar o elastômero a substratos polares.

Como esses materiais são processados

Os TPEs de estireno funcionam em equipamentos termoplásticos padrão: moldagem por injeção, extrusão, moldagem por sopro e sobremoldagem de dois disparos em substratos rígidos, como polipropileno ou ABS. Nenhuma prensa de vulcanização é necessária, os tempos de ciclo são curtos e os moldadores podem ajustar a temperatura de fusão e o cisalhamento para controlar a orientação do domínio e o acabamento superficial.

A composição é onde acontece a maior parte da engenharia. A extensão do óleo suaviza o polímero base, a mistura de polipropileno cria um TPE com melhor resistência ao calor e a extrusão reativa introduz grupos polares ou funcionais para melhor adesão. Para equipes que trabalham em modificação plástica , essas classes compostas costumam ser a diferença entre uma peça frágil e uma que sobrevive a um teste de queda.

Onde os elastômeros termoplásticos estirênicos são usados

A lista de aplicações é excepcionalmente ampla para uma única família de polímeros, e é exatamente por isso que a seleção da classe merece cuidado:

• Adesivos e selantes, incluindo formulações termofusíveis e sensíveis à pressão
• Modificação de asfalto e betume, além de compostos termoplásticos para marcação de estradas
• Modificação de polímero, especialmente tenacidade ao impacto de polipropileno
• Calçados, entressolas de espuma e ferramentas de aderência suave
• Tubos médicos, peças de contato com alimentos e tampas farmacêuticas
• Compostos de fibra óptica e enchimento de cabos
• Ingredientes cosméticos e de cuidados pessoais, incluindo géis de óleo e espessantes
• Bens de consumo de toque suave, amortecimento e itens inovadores

Como a mesma química básica atende a muitos segmentos, é útil ver como as notas se alinham antes de se comprometer com um teste. Uma referência útil é esta visão geral comparando SBS, SEBS e SIS lado a lado , que mapeia cada estrutura para os aplicativos onde ela apresenta melhor desempenho.

Uma lista de verificação prática de seleção

Quando um cliente nos envia um desenho de peça e uma condição de serviço, geralmente trabalhamos com a mesma sequência de perguntas. É um bom hábito, quer você esteja comprando uma tonelada ou um caminhão.

1. Defina a dureza e o módulo que a peça realmente precisa, em vez da dureza do último material usado.
2. Estabeleça a faixa real de temperatura de serviço, incluindo picos de curto prazo durante o processamento ou esterilização.
3. Decida se a peça será exposta à luz solar, ozônio ou ar quente. Se sim, escolha uma classe hidrogenada.
4. Confirme o ambiente químico, especialmente o contato com óleo e solvente, uma vez que a solubilidade difere acentuadamente entre SEBS e SEPS.
5. Verifique os requisitos ópticos. Se a clareza for importante, reservar tempo para testes de formulação, em vez de assumir qualquer nota transparente, funcionará.
6. Combine a rota de processamento, porque moldagem por injeção, extrusão e sobremoldagem preferem um fluxo de fusão diferente.
7. Verifique antecipadamente as demandas regulatórias, incluindo requisitos médicos, de contato com alimentos e relacionados a brinquedos.

Por trás do material: fabricação e consistência

As fichas de dados de propriedades informam o que um polímero pode fazer. A produção consistente informa o que acontecerá no próximo mês. Na Zhejiang Zhongli Synthetic Material Technology, nossas linhas de produção funcionam com sistemas de controle Yokogawa DCS com bombas e instrumentação de origem internacional, e cada lote passa por oito etapas de inspeção entre a entrada da matéria-prima e a liberação dos produtos acabados. Nossa estação de trabalho de pós-doutorado apoia o trabalho de design molecular por trás dos graus de SBS, SEBS, SEP(S) e polímero de isopreno hidrogenado que produzimos, e é também onde geralmente começam as modificações específicas do cliente.

A escolha de um elastômero termoplástico estirênico raramente se resume a um único número. Tudo se resume a combinar uma arquitetura de bloco com a temperatura, a química e a rota de processamento que seu produto realmente experimentará. Comece com o bloco intermediário, confirme o nível de hidrogenação e, em seguida, ajuste a dureza e a clareza por meio da composição. Se você nos enviar os detalhes da sua inscrição, nossa equipe técnica terá prazer em analisar as opções com você e sugerir uma nota para teste.