Жесткие, но пластичные. Прочные, но гибкие. Упругие, но прозрачные. Все это СБС-полимеры, которые чудесным образом сочетают в себе на первый взгляд несовместимые качества. За это их любят дорожные строители, мастера-кровельщики, создатели обуви, дизайнеры и современные художники. Рассказываем, как появились СБС-полимеры, кто и как их производит, для чего их используют сейчас и какое будущее их ждет.
Что надо знать про СБС-полимеры
СБС-полимеры относят к группе термоэластопластов (ТЭП). Это значит, что при обычных температурах они упруги и эластичны как резина, но при нагреве свыше 100 °С начинают размягчаться, а затем и плавиться. Поэтому из них можно отлить изделия любой формы. Застыв, СБС-полимеры снова приобретают свойства резины — эластичной, но при этом жесткой и прочной. Именно из такого материала изготавливают индивидуальные ортопедические стельки по форме ноги. СБС-полимеры выдерживают холода до –90 °С, поэтому их добавляют в мастики для ремонта дорог и аэродромов на Крайнем Севере.
Также СБС-полимеры могут улучшать свойства других материалов. Например, асфальтобетонные покрытия с добавлением СБС-полимеров становятся более устойчивыми к жаре и морозам, образованию трещин, выбоин и колеи.
Чудесные свойства СБС-полимеров обусловлены строением их молекул, которые состоят из двух стирольных блоков, обрамляющих один блок бутадиена. Собственно, СБС и означает «стирол-бутадиен-стирол». Стирольные блоки разных молекул соединяются в прочные домены, а бутадиен придает полимеру эластичность. Получается гибкий, упругий и в то же время жесткий материал.
Как СИБУР производит СБС-полимеры
ТЭП-материалы существовали еще в 1930-х годах, но глубоко их изучать начали лишь в 1960-х. Так исследователи компании Shell обнаружили, что СБС-полимеры снижают текучесть и повышают прочность синтетического каучука. В 1965 году новый продукт вышел на мировой рынок. В 1980-х годах в Воронежском филиале ВНИИ синтетического каучука имени Лебедева выпустили первые советские диен-стирольные полимеры с целью заместить импортные СБС.
В современной России первым производителем СБС-полимеров стал СИБУР. Произошло это в 1991 году, когда на Воронежсинтезкаучуке выпустили первые 35 тысяч тонн этого материала. В 2013-м здесь было запущено производство бутадиен-стирольных термоэластопластов мощностью 50 тысяч тонн в год. В 2020 году благодаря проекту ТЭП-100 суммарную мощность производства термоэластопластов увеличили до 135 тысяч тонн в год. В сентябре 2021 года на Воронежсинтезкаучуке выпустили миллионную тонну СБС-полимеров. Такого объема хватило бы, чтобы покрыть 350 тысяч километров четырехполосного шоссе. Это в 8,75 раза больше длины экватора.
Также производство СБС-полимеров работает на Нижнекамскнефтехиме. Всего в продуктовом портфеле СИБУРа более полутора десятков марок СБС-полимеров, и на подходе несколько новых марок.
СИБУР является единственным производителем СБС-полимеров в России и странах СНГ, причем использует для этого собственное сырье. Бутадиен получают из попутного нефтяного газа на тобольском ЗапСибНефтехиме. 21 января 2024 года здесь произведена 6-миллионная тонна бутадиена.
Стирол, представляющий собой жидкий ароматический углеводород, синтезируют из бензола и этилена на пермском СИБУР-Химпроме. Мощность производства составляет 135 тысяч тонн стирола в год.
Настоящее и будущее СБС
Мы уже знаем, что СБС-полимерами укрепляют дорожное покрытие. Это продлевает срок службы дорог без ремонта с трех-четырех до семи-десяти лет. В России за последние пять лет с применением СБС построено более 20 ключевых участков федеральных трасс и дорог регионального значения, часть из них — в Воронеже и Воронежской области (М-4).
Также СБС-полимеры являются компонентом дорожных мастик, используемых при ремонте асфальтового полотна. Благодаря им получают модифицированные марки битума с повышенной износостойкостью и устойчивостью к экстремальным температурам. СБС-полимеры обеспечивают стойкость дорожной разметки, их используют для производства высокопрочных клеев-расплавов и самоклеящихся кровельных материалов.
Антискользящие каучуковые покрытия ручек рабочего инструмента — это тоже СБС-полимеры. Модифицированный СБС каучук применяют для изготовления обуви. Подошвы из него отлично выдерживают высокие и низкие температуры, многочисленные сжатия и растяжения, а также трение об асфальт и другие поверхности.
СБС-полимеры нетоксичны, поэтому из них можно делать детские игрушки. Также СБС-пластик является отличным материалом для 3D-печати. Из него получаются прочные и в то же время гибкие детали, которые не подвержены усадке, легко окрашиваются, выдерживают высокую влажность и могут обладать высокой прозрачностью. Это незаменимо при создании прототипов дизайнерской посуды, плафонов, медицинских изделий и даже произведений современного искусства.
R&D-центр СИБУРа «Эластомеры» активно ищет новые сферы применения для СБС-полимеров. Например, изучает возможности модификации СБС-полимерами АБС-пластиков, из которых делают детали автомобилей, мебель, корпуса компьютерной техники, мебель и игрушки. Благодаря добавлению СБС удалось увеличить ударопрочность АБС-пластика на 20%.
Также исследователи выяснили, что при добавлении к СБС-полимерам 2% малеинового ангидрида (МАН) получается новый материал с повышенной адгезией, пригодный для производства сверхпрочных клеев. Для отрыва его от металлической поверхности требуется в 2,5 раза больше усилий, чем для отрыва чистого СБС. Новые перспективные материалы только готовятся к выходу на рынок, но мы уже видим большой интерес к ним у наших партнеров.
