Einführung

Ein synthetisches Elastomer namens SEBS (Styrol-Ethylen-Butylen-Styrol) wird durch Copolymerisation von Styrol und Butadien unter Zusatz von Ethylen als Co-Monomer hergestellt. Aufgrund ihrer hervorragenden mechanischen Eigenschaften und ihrer guten Permeabilitätsbeständigkeit werden SEBS-Copolymere in einer Vielzahl von Industriezweigen eingesetzt, unter anderem in der Bau-, Automobil- und Verpackungsbranche. Zur Herstellung geeigneter Blends kann SEBS-g-MA (Styrol-Ethylen-Butylen-Styrol-Pfropf-Maleinsäureanhydrid) auf mit Maleinsäureanhydrid modifizierte Polyolefine aufgepfropft werden. Dies ist eine der wichtigsten Anwendungen von SEBS-Copolymeren.

Um die Grenzflächenhaftung und die mechanischen Eigenschaften der Blends zu verbessern, wird in dieser Arbeit SEBS-g-MA auf Maleinsäureanhydrid-modifizierte Polyolefine (MAH-POs) angewendet. Wir werden die Vorteile des Einsatzes von SEBS-g-MA als Kompatibilisierungsmittel sowie die verschiedenen Möglichkeiten zur Herstellung von Pfropfcopolymeren diskutieren. Darüber hinaus werden wir die mit SEBS-g-MA verbesserten Polymermischungen mit ihren unveränderten Gegenstücken hinsichtlich ihrer physikalischen, chemischen und mechanischen Eigenschaften vergleichen.

Pfropfcopolymer SEBS-g

SEBS-g-MAH, ein mit Maleinsäureanhydrid gepfropftes SEBS-Copolymer, wird häufig als Kompatibilitätsmittel in Polymermischungen eingesetzt. Die molekulare Brücke, die durch das Pfropfcopolymer zwischen den inkompatiblen Polymerketten entsteht, verbessert die mechanischen Eigenschaften und die Grenzflächenhaftung der Mischungen.

Das SEBS-Copolymer wird durch Copolymerisation von Styrol, Ethylen und Butylen in Gegenwart eines Peroxid-Initiators bei der Herstellung von SEBS-g-MAH hergestellt. Das SEBS-g-MAH-Pfropfcopolymer wird durch Reaktion des SEBS-Copolymers mit Maleinsäureanhydrid in Gegenwart von Radikalinitiatoren hergestellt.

Ein Vorteil der Verwendung von SEBS-g-MA als Kompatibilisierungsmittel ist, dass es die Zähigkeit und Schlagzähigkeit der Polymermischungen erhöhen kann, ohne ihre Zugfestigkeit oder Steifigkeit merklich zu verringern. So kann durch die bessere Kompatibilität von SEBS-g-MA zwischen den Polymerketten ein homogenes Gemisch mit verbesserten mechanischen Eigenschaften hergestellt werden.

SEBS-g-MA wird auf MAH-POs angewendet.

In der Kunststoffindustrie werden Polyolefine wie Polyethylen (PE) und Polypropylen (PP) wegen ihrer geringen Kosten, ihres geringen Gewichts und ihrer hervorragenden Verarbeitbarkeit in großem Umfang eingesetzt. Ihre Anwendbarkeit ist jedoch aufgrund ihrer schlechten mechanischen Eigenschaften, zu denen eine geringe Schlagzähigkeit und eine schlechte thermische Stabilität gehören, auf einige Bereiche beschränkt. Um diese Einschränkungen zu umgehen, kann Maleinsäureanhydrid (MAH) auf Polyolefine aufgepfropft werden, um die Kompatibilität und die Grenzflächenhaftung zwischen den Polyolefinketten zu verbessern.

Wenn MAH zu Polyolefinen hinzugefügt wird, entstehen polare funktionelle Gruppen, die mit anderen polaren Spezies, wie dem SEBS-g-MA-Pfropfcopolymer, interagieren können, um eine starke Grenzflächenverbindung zwischen den Polymerketten herzustellen. Dadurch werden die mechanischen Eigenschaften der Polymermischung verbessert, da sie weniger spröde, robuster und stoßfester wird.

SEBS-g-MA kann auf verschiedene Weise mit MAH-modifizierten Polyolefinen gemischt werden, z. B. durch Schmelzmischung, Lösungsmischung und reaktive Verarbeitung. In einem Schmelzcompoundierextruder werden SEBS-g-MA und MAH-POs während des Schmelzmischens kombiniert. Um eine Lösung zu mischen, müssen die SEBS-g-MA und MAH-PO zunächst in einem Lösungsmittel gelöst werden, bevor sie kombiniert werden. Bei der reaktiven Verarbeitung wird ein reaktiver Kompatibilisator verwendet, um eine kovalente Verbindung zwischen den Polymerketten der MAH-POs und SEBS-g-MA herzustellen.

Die Eigenschaften der Polymere, die Verarbeitungsbedingungen und der Verwendungszweck beeinflussen die Wahl der Mischtechnik. Die reaktive Verarbeitung wird bei spezielleren Anwendungen bevorzugt, bei denen eine bessere Kontrolle der Reaktion erforderlich ist, doch ist das Schmelzmischen aufgrund seiner Einfachheit nach wie vor der am häufigsten verwendete Ansatz für industrielle Anwendungen.

SEBS-g-MA Verbesserte Polymermischungen: Eigenschaften

Es wurde nachgewiesen, dassSEBS-g-MAH  verbessert die mechanischen Eigenschaften von Mischungen aus MAH-modifizierten Polyolefinen erheblich. Durch das Aufpfropfen von SEBS-g-MA auf die MAH-POs wird die Grenzflächenhaftung zwischen den Polymerketten verstärkt, was zu einer gleichmäßigeren Mischung mit höherer Zähigkeit und Schlagfestigkeit führt.

Zur Untersuchung der mechanischen Eigenschaften der Mischungen wurden Zugversuche, Schlagversuche und dynamische mechanische Analysen (DMA) durchgeführt. Während die Steifigkeit weitgehend unverändert blieb, wurde festgestellt, dass der Zusatz von SEBS-g-MAH die Zugfestigkeit und die Bruchdehnung erhöhte. Ein starker Anstieg der Schlagzähigkeit lässt darauf schließen, dass sich die Zähigkeit der Mischungen verbessert hat.

Die thermische Stabilität der Mischungen wurde ebenfalls bewertet, und es wurde festgestellt, dass der Zusatz von SEBS-g-MA die Stabilität erhöht, indem er die Verschlechterung bei hohen Temperaturen aufhält, was auf die Fähigkeit von SEBS-g-MA zurückzuführen ist, die Kettenspaltung zu unterdrücken und als Hitzestabilisator zu fungieren, indem es die Bildung von Radikalen verhindert.

Um die Grenzflächenhaftung und die mechanischen Eigenschaften von Polymermischungen zu verbessern, wird das Pfropfcopolymer SEBS-g-MA häufig als Kompatibilitätsmittel eingesetzt. Mit Maleinsäureanhydrid modifizierte Polyolefine erhalten eine höhere Zähigkeit, Schlagfestigkeit und thermische Stabilität, wenn ihnen SEBS-g-MA zugesetzt wird.

Zur Herstellung von SEBS-g-MAJ können verschiedene Techniken eingesetzt werden, darunter Schmelzmischung, Lösungsmischung und reaktive Verarbeitung. Die Eigenschaften der Polymere, die Verarbeitungsbedingungen und der Verwendungszweck beeinflussen die Wahl der Mischtechnik.

Generell ist SEBS-g-MAH ein nützliches Hilfsmittel zur Verbesserung und Veränderung der Eigenschaften von Polyolefinen, das einen verstärkten Einsatz dieser Materialien in einer größeren Bandbreite von Anwendungen ermöglicht. Die SEBS-g-MA-Technologie wird sich weiter entwickeln und neue Entwicklungen bei der Kompatibilisierung und Modifizierung von Kunststoffen ermöglichen.