Cao su SBR (Styrene Butadiene Rubber) là một loại cao su tổng hợp được sản xuất từ quá trình đồng trùng hợp giữa hai monome chính là styrene và butadiene. Đây là một trong những vật liệu được sử dụng rộng rãi nhất trong nhóm cao su tổng hợp hiện nay, đặc biệt trong sản xuất lốp xe và các sản phẩm cao su kỹ thuật nhờ vào độ bền cơ học tốt, khả năng chịu mài mòn cao và tính ổn định trong nhiều điều kiện môi trường.
Thành phần và cấu trúc của cao su SBR
Cao su SBR là một copolyme, tức là polyme được tạo thành từ hai loại monome khác nhau. Styrene giúp tăng độ cứng và khả năng định hình bề mặt, trong khi butadiene mang lại độ đàn hồi và khả năng chịu va đập. Tỷ lệ styrene và butadiene trong SBR thông thường khoảng 23,5% styrene và 76,5% butadiene. Tỷ lệ này có thể được điều chỉnh tùy theo yêu cầu kỹ thuật của từng ứng dụng.
Quá trình sản xuất cao su SBR phổ biến nhất là polyme hóa nhũ tương. Trong phương pháp này, styrene và butadiene được phân tán trong môi trường nước cùng với chất nhũ hóa và chất xúc tác để tạo thành polyme. Nếu thực hiện ở nhiệt độ thấp khoảng 5 độ C thì gọi là polyme hóa lạnh, cho ra sản phẩm có cấu trúc mạch thẳng, mềm dẻo. Ngược lại, polyme hóa ở nhiệt độ cao có thể tạo ra các mạch nhánh làm giảm tính đàn hồi của vật liệu.
Ngoài phương pháp nhũ tương, cao su SBR còn được sản xuất bằng polyme hóa dung dịch. Phương pháp này tạo ra polyme có cấu trúc đồng đều hơn, cải thiện tính cơ học và tăng khả năng bám dính, thường được dùng trong các ứng dụng yêu cầu hiệu suất cao.
Các loại cao su SBR phổ biến
Cao su SBR được chia thành hai nhóm chính dựa theo phương pháp sản xuất:
SBR nhũ tương (E-SBR)
Sản xuất bằng polymer hóa nhũ tương, phổ biến với các dòng như SBR 1500, SBR 1502… không chứa dầu hoặc SBR 1712 có chứa dầu để tăng khả năng gia công. E-SBR có chi phí thấp, phù hợp với các ứng dụng phổ thông.
SBR dung dịch (S-SBR)
Sản xuất bằng phương pháp dung dịch, cho cấu trúc polymer đồng nhất, cải thiện khả năng chịu mài mòn và tính cơ học. Thường dùng trong lốp xe hiệu suất cao hoặc các ứng dụng yêu cầu đặc tính chính xác.
Tham khảo: Cao su là gì và các phân loại phổ biến
Tính chất của cao su SBR chịu nước và Ozone
Cao su SBR có nhiều đặc điểm nổi bật khiến nó trở thành lựa chọn vật liệu phổ biến trong sản xuất công nghiệp:
- Độ bền cơ học cao: SBR có khả năng chịu kéo, chịu mài mòn và va đập tốt, đặc biệt khi được gia cố bằng chất độn (than đen, silica…).
- Tính đàn hồi tốt: Tuy thấp hơn cao su thiên nhiên nhưng đủ đáp ứng các ứng dụng cần tính đàn hồi và độ bền dẻo.
- Khả năng kháng hóa chất: Cao su SBR kháng tốt axit hữu cơ, axit vô cơ nhẹ, kiềm, nước, rượu… nhưng không kháng được dầu mỏ, dung môi thơm và hydrocarbon clo hóa.
- Chịu nhiệt ổn định: Hoạt động hiệu quả trong khoảng nhiệt độ từ -40 đến 100 độ C tùy theo hệ phối trộn và điều kiện lưu hóa.
- Kháng lão hóa tốt: So với cao su tự nhiên, SBR ít bị ảnh hưởng bởi điều kiện thời tiết, ánh sáng và ozone khi được bổ sung chất phòng lão.
- Khả năng phối trộn linh hoạt: SBR có thể dễ dàng kết hợp với cao su thiên nhiên, cao su butadiene, các polymer khác… để cải thiện hiệu năng.
Ứng dụng của cao su SBR trong thực tế
Dưới đây là một số ứng dụng phổ biến của cao su SBR trong các ngành công nghiệp:
- Sản xuất lốp xe: Đây là lĩnh vực sử dụng SBR lớn nhất. SBR được dùng để tạo lớp mặt lốp giúp tăng khả năng bám đường và kéo dài tuổi thọ lốp.
- Sản phẩm cao su kỹ thuật: Được sử dụng trong các chi tiết kỹ thuật chịu lực, sản phẩm gioăng, đệm cao su, ống dẫn, băng tải, thảm cao su…
- Hàng tiêu dùng: Có thể ứng dụng trong giày dép, thảm trải sàn, đồ chơi… yêu cầu độ bền và độ đàn hồi.
- Vật liệu cách điện: Nhờ tính cách điện tương đối tốt và khả năng chịu mài mòn, SBR có thể được sử dụng trong sản xuất lớp vỏ bọc, cách điện cho một số loại dây cáp và phụ kiện điện.
Ứng dụng trong gia công cao su công nghiệp
Cao su SBR được sử dụng rộng rãi trong các phương pháp gia công cao su định hình như ép nén, ép chuyển, ép phun… Nhờ đặc tính ổn định trong quá trình lưu hóa, khả năng phân bố đều trong khuôn và dễ kiểm soát độ nhớt, SBR thích hợp để sản xuất các sản phẩm cao su kỹ thuật với đa dạng hình dạng khác nhau.
Trong ép nén và ép chuyển, SBR cho độ bền cơ học ổn định, bề mặt thành phẩm đồng đều và thời gian chu kỳ sản xuất hợp lý. Đối với ép phun, mặc dù ít phổ biến hơn so với các loại vật liệu khác phù hợp với quy trình này, nhưng SBR vẫn có thể được sử dụng nếu công thức được điều chỉnh phù hợp.
Nhược điểm và giới hạn sử dụng cần lưu ý
Mặc dù có nhiều ưu điểm nhưng cao su SBR cũng có một số hạn chế cần lưu ý:
- Khả năng kháng dầu và dung môi hữu cơ kém nên không phù hợp với các ứng dụng trong môi trường có dầu mỡ.
- Độ bền kéo và độ đàn hồi thấp hơn cao su tự nhiên.
- Có thể bị lão hóa nhanh nếu không sử dụng chất chống oxy hóa và chống lão phù hợp.
Cao su SBR là một trong những loại cao su tổng hợp quan trọng nhất hiện nay với khả năng đáp ứng tốt yêu cầu của nhiều ngành công nghiệp. Tuy nhiên, để tối ưu hiệu suất sử dụng, cần cân nhắc kỹ điều kiện làm việc, môi trường và đặc điểm kỹ thuật của sản phẩm để lựa chọn loại cao su SBR phù hợp nhất. Mời bạn liên hệ Thái Dương Plastics để được tư vấn thêm các vật liệu và phương pháp ép cao su công nghiệp hiện đại.