На улице тает снег, мы радуемся весне, но тепло может принести и неприятности: из-за обилия влаги и резких колебаний температуры асфальт может пойти трещинами, кровля — прохудиться, а электрическая изоляция — потерять надежность. Но в продуктовой линейке СИБУРа есть средство, которое может помочь, — это СБС-полимеры, которые мы производим уже больше 30 лет и придумываем новые. Хотите узнать, какие марки и для чего мы создали совсем недавно? Читайте дальше.
Сетка молекул
Аббревиатура СБС означает «стирол-бутадиен-стирол». Если добавить этот полимер в материал, например в битум, он образует в нем прочную и эластичную сеть связей, которая не допустит расслоения и растрескивания. Но благодаря чему? Все дело в особом строении этого соединения.
Как видно из названия, в этом полимере два компонента: бутадиен и стирол. Первый — это газ, который выделяют из природного или попутного нефтяного газа. Эту операцию делают, например, на ЗапСибНефтехиме. Стирол же — жидкий ароматический углеводород, которые производят из бензола и этилена (например, на СИБУР-Химпроме).
«При производстве СБС полистирольные блоки разных молекул полимера организуются вместе в твердые шарики — домены, которые связываются эластичными полибутадиеновыми блоками — нитями в трехмерную сетку. Получается прочная эластичная структура, армированная жесткими полистирольными доменами», — объясняет Кирилл Аксенов, главный эксперт Службы разработки продуктов и технологий Воронежсинтезкаучука.
СБС-полимеры относят к группе термоэластопластов (ТЭП) — это материалы, которые при нормальной температуре похожи по характеристикам на резину, а при нагреве размягчаются. В отличие от резины из ТЭП легко отливать изделия разной формы.
Резинотехнические изделия (РТИ), изготовленные с применением ТЭП, отличаются одновременно долговечностью, гибкостью, упругостью, прочностью.
Среди термоэластопластов СБС-полимеры выделяются тем, что не боятся экстремальных холодов, а значит, их можно использовать в полярных регионах. Кроме того, СБС легко формуется. Готовое изделие из него просто получить в термопластавтомате или экструдере.
Для того чтобы модифицировать материал под требования клиента или сделать его дешевле, полимер смешивают с другими компонентами в компаунды. Это смеси, которые обычно используют для защиты электрических устройств от влаги и коротких замыканий, в качестве изоляции, а также для производства резиновых изделий, например подошв для обуви и ковриков для машин. Изоляция из компаундов устойчива к влаге и за счет эластичности гасит вибрации.
Полная история пластичных полимеров
Первые ТЭП-материалы появились в 1920–1930-х годах (одним из них был, к примеру, пластифицированный ПВХ). Однако действительно серьезные разработки в этой области начались в 1960-х.
Пионерами стали сотрудники лаборатории синтетических каучуков компании Shell. Они пытались решить проблему слишком высокой текучести и плохой прочности каучука, полученного из полиизопрена и полибутадиена. Решением проблемы и стали СБС-полимеры, которые показали и низкую текучесть, и большую прочность.
Именно СБС быстро стали самыми распространенными среди ТЭП-материалов. Не в последнюю очередь благодаря доступности сырья и относительной дешевизне, особенно в сравнении с термопластичными полиуретанами или полиамидами. Их стали использовать, например, для производства дорожных и кровельных материалов, а также полимерной основы для клеев. Кстати, в 2022 году мы в СИБУРе запустили производство новых марок СБС как раз для этих нужд.
Однако мы забежали вперед. После того, как в 1965 году американские ученые представили свои разработки миру и СБС пошел в производство, собственный аналог этих полимеров захотели разработать и в СССР. Уже в 1980-х в Воронежском филиале ВНИИ синтетического каучука имени Лебедева (ВНИИСК) начали выпускать опытные партии ДСТ (диен-стирольных термоэластопластов) для замещения импортных СБС.
Индивидуальный подход: создаем СБС-полимеры под запросы заказчика
СИБУР стал первым производителем СБС-полимеров в России — в 1991 году, используя разработки ВНИИСК, мы выпустили 35 тысяч тонн этого материала. А 30 лет спустя, в сентябре 2021 года, СИБУР достиг рекордной отметки — на Воронежсинтезкаучуке произвели миллионную тонну СБС-полимеров. Из такого объема можно получить 8,5 миллиарда квадратных метров кровли или покрытие для 350 тысяч километров четырехполосной автодороги.
«У СИБУРа есть универсальные марки СБС, которые пригодны для всех сегментов применения (но лучше всего они подходят для модификации дорожных битумов). Есть и очень специализированные марки, которые выпускаются в меньших объемах, зато они соответствуют запросам самых требовательных клиентов», — говорит Кирилл Аксенов.
Например, Воронежсинтезкаучук выпускает для дорожного покрытия специальную марку СБС — ДСТ Л 30-01 СР. В 2020 году мы улучшили ее структуру и характеристики на основе разработок центра «Эластомеры». Дорожный битум, модифицированный маркой ДСТ Л 30-01 СР, устойчив к расслаиванию, может храниться и транспортироваться долгое время без потери своих товарных свойств. Сейчас центр «Эластомеры» разрабатывает новое решение, которое сможет повысить морозостойкость и долговечность дорожного покрытия.
Как масло продлевает жизнь обуви
Исследователи работают и над новыми маслонаполненными марками СБС для производства обувных компаундов и подошв. Структура молекул в таких полимерах модифицирована, а еще в них добавляют масло-пластификатор (оно повышает гибкость и долговечность готового продукта). За счет этого улучшается процесс смешивания обувного компаунда, его технологичность, а сами подошвы получаются более комфортными и износостойкими.
Прямо сейчас специалисты решают две задачи — подбирают альтернативное отечественное масло-пластификатор для марки СБС РП 8361. Эти марки могут эффективно заменить импортные аналоги у нас в стране, а также заинтересовать зарубежных покупателей.
Центр «Эластомеры» разрабатывает новые марки СБС, исходя из запросов клиентов. Так получилась, например, специализированная марка СБС Р 30-00 АП. Она отличается повышенной устойчивостью к высоким температурам и механическим воздействиям (перемешиванию в смесителе или экструдере). В то же время гранулы СБС этой марки быстро напитываются маслом-пластификатором, благодаря этому получаются компаунды высокого качества, без неоднородностей.
Этот продукт разработали на основе базовой марки СБС Р 30-00, созданной во ВНИИСК. Мы выпускаем ее с момента запуска производства в 1991 году. Однако СИБУР благодаря своей гибкости постоянно адаптируется к новым требованиям и создает все новые материалы, в том числе и новые марки СБС.
#всеполимеры #нашедело