كراتون (بوليمر)

كراتون هو الاسم التجاري لعدد من المطاطات عالية الأداء التي تنتجها شركة كراتون بوليمرز، وتُستخدم كبدائل صناعية للمطاط الطبيعي . تتميز بوليمرات كراتون بالعديد من خصائص المطاط الطبيعي ، مثل المرونة، والتماسك العالي، وقدرات منع التسرب، ولكن مع مقاومة معززة للحرارة، والعوامل الجوية، والمواد الكيميائية.

يعود أصل بوليمرات كراتون إلى برنامج المطاط الصناعي (GR-S) الذي مولته حكومة الولايات المتحدة خلال الحرب العالمية الثانية لتطوير وإنشاء قدرة توريد محلية لمطاط الستايرين بوتادين الصناعي (SBR) كبديل للمطاط الطبيعي. ^{[ 1 ]}

اشترت شركة شل للنفط منشأة تورانس بولاية كاليفورنيا من الحكومة الأمريكية، والتي شُيّدت لإنتاج مطاط الستايرين بوتادين الصناعي. ^{[ 2 ]} وأسست الشركة قسم الإيلاستومرات الذي أصبح فيما بعد شركة كراتون. وسّعت شركة شل للنفط نطاق منتجاتها من الإيلاستومرات في خمسينيات القرن العشرين، ^{[ 3 ]} تحت القيادة الفنية لموراي لوفتغلاس ونورمان آر. ليج . ^{[ 4 ]}

كجزء من برنامج التخارج الذي أعلنته شركة شل في ديسمبر 1998، بيعت أعمال شركة كراتون للمطاط الصناعي إلى شركة ريبل وود هولدينغز للاستثمار المباشر في عام 2000. ^{[ 5 ] [ 6 ]} أكملت كراتون طرحها الأولي للاكتتاب العام في 17 ديسمبر 2009، لتصبح شركة مستقلة مدرجة في البورصة. ^{[ 7 ]} في عام 2021، فاز موظفو كراتون بجائزة ASC للابتكار عن "الجيل القادم من المواد اللاصقة الحيوية REvolution™". ^{[ 8 ]} موظفو كراتون يتسلمون جائزة ASC للابتكار

بوليمرات الكراتون هي بوليمرات مشتركة كتلية من الستايرين (SBC) تتكون من كتل من البوليسترين وكتل من المطاط. تتكون كتل المطاط من البولي بوتادين أو البولي إيزوبرين أو مكافئاتهما المهدرجة. يُعد التركيب الثلاثي الكتل، الذي تتكون فيه كتل البوليسترين من طرفيه وترتبط بكتلة مطاطية، أهم بنية بوليمرية تُلاحظ في SBC. إذا كانت كتلة المطاط تتكون من البولي بوتادين، فإن التركيب الثلاثي الكتل المقابل هو: بولي (ستايرين-كتلة-بوتادين-كتلة-ستايرين)، ويُختصر عادةً إلى SBS. يُعد الكراتون D (SBS وSIS) ونسخه المهدرجة انتقائيًا، الكراتون G (SEBS وSEPS)، من أهم بنى بوليمر الكراتون. تتكون البنية المجهرية لـ SBS من نطاقات من البوليسترين مرتبة بانتظام في مصفوفة من البولي بوتادين، كما هو موضح في صورة المجهر الإلكتروني النافذ (TEM ). تم الحصول على الصورة من غشاء رقيق من البوليمر تم صبه على الزئبق من محلول، ثم صُبغ برابع أكسيد الأوزميوم .

تبلغ درجة حرارة التحول الزجاجي (Tg ₎ لكتل ​​البولي بوتادين عادةً -90  درجة مئوية، بينما تبلغ _Tg لكتل ​​البوليسترين +100  درجة مئوية. لذا، عند أي درجة حرارة بين -90  درجة مئوية و+100  درجة مئوية تقريبًا، يتصرف كراتون SBS كمطاط متشابك فيزيائيًا . عند تسخين بوليمرات كراتون إلى درجة حرارة أعلى بكثير من Tg _لكتل ​​الستايرين، أي أعلى من 100  درجة مئوية تقريبًا، مثل 170 درجة مئوية، تتحول الروابط المتشابكة  الفيزيائية من مناطق زجاجية صلبة إلى مناطق انصهار سائلة، ويتدفق كامل المادة، وبالتالي يمكن صبها أو تشكيلها أو بثقها إلى أي شكل مطلوب. عند التبريد، يستعيد هذا الشكل الجديد خصائصه المطاطية. لهذا السبب تُسمى هذه المادة بالمطاط اللدائني الحراري (TPE). تُشكل كتل البوليسترين نطاقات نانوية الحجم في البنية المجهرية، وتُساهم في استقرار شكل المادة المُشكّلة. اعتمادًا على نسبة المطاط إلى البوليسترين في المادة، يمكن أن تكون جزيئات البوليسترين كروية أو أسطوانية أو صفائحية . تُظهر بوليمرات كراتون المهدرجة، المسماة كراتون جي، مقاومة محسّنة للحرارة (المعالجة عند 200-230 درجة مئوية شائعة)، وللأكسدة، وللأشعة فوق البنفسجية. يتميز كل من SEBS وSEPS، نظرًا لطبيعتهما المطاطية البولي أوليفينية، بتوافق ممتاز مع البولي أوليفينات والزيوت البارافينية. 

تُستخدم بوليمرات الكراتون دائمًا في مزيج مع مكونات أخرى متنوعة مثل الزيوت البارافينية، والبولي أوليفينات، والبوليسترين، والبيتومين، والراتنجات اللاصقة، والحشوات لتوفير مجموعة واسعة جدًا من المنتجات النهائية، بدءًا من المواد اللاصقة الذائبة بالحرارة إلى حاويات البولي بروبيلين الشفافة المعدلة لمقاومة الصدمات ، ومن مركبات TPE الطبية إلى لباد الأسقف المعدل من البيتومين، أو من المواد الهلامية الزيتية إلى الملحقات المرنة في حفاضات الأطفال. ^{[ 9 ]}

يمكن أن يجعل الأسفلت مرنًا، وهو أمر ضروري إذا كان الأسفلت سيُستخدم لتغطية سطح تحت مستوى الأرض أو لتطبيقات الرصف عالية المتطلبات مثل حلبات سباقات الفورمولا 1. ^{[ 10 ]}

تُستخدم المركبات القائمة على الكراتون أيضًا في مقابض السكاكين المانعة للانزلاق. ^{[ 11 ] [ 12 ]}

بدأ استخدام مادة كراتون جي (المطاط الحراري) في صناعة السيارات في سبعينيات القرن العشرين. ^{[ 13 ]} وقد أدى تطبيق المتطلبات الأمريكية التي تلزم مصدات السيارات بامتصاص الصدمات بسرعة 8 كم /ساعة دون إلحاق أي ضرر بمعدات السلامة في السيارة إلى أول تطبيق تجاري ناجح في صناعة السيارات للبوليمرات المرنة المتخصصة كواجهة أمامية لسيارة إيه إم سي ماتادور موديل 1974. ^{[ 14 ]}  

استخدمت شركة أمريكان موتورز (AMC) هذا النوع من البلاستيك البوليمري في سيارة AMC Eagle لتصنيع أقواس العجلات المرنة ذات اللون المتناسق والتي تمتد بسلاسة إلى امتدادات الألواح الجانبية. ^{[ 15 ] [ 16 ]} كان هذا ضروريًا نظرًا لعرض قاعدة عجلات سيارة Eagle الذي يزيد بمقدار بوصتين عن قاعدة عجلات سيارة AMC Concord التي بُنيت عليها سيارات الدفع الرباعي. ^{[ 17 ]} تميز هيكل سيارة Eagle المصنوع من مادة Kraton بخفة وزنه ومرونته، كما أنه لم يتشقق في الطقس البارد كما هو الحال عادةً مع مكونات هياكل السيارات المصنوعة من الألياف الزجاجية. ^{[ 18 ]}

يمكن أيضًا إذابة بعض أنواع الكراتون في زيوت الهيدروكربون لإنشاء منتجات من نوع الشحوم "تخفيف القص" التي تستخدم في تصنيع كابلات الاتصالات التي تحتوي على ألياف بصرية.

• لويس، بي آر (يناير 1972). "المجهر الإلكتروني لبوليمرات كتلة سيم-إس بي إس". بوليمر . 13 (1): 20-26 . doi : 10.1016/0032-3861(72)90030-4 .
• "وثائق البيانات الرسمية وتطبيقات بوليمر Kraton G SEBS وSEPS" . kraton.com . مؤرشف من الأصل بتاريخ 19 مايو 2017. تم الاطلاع عليه بتاريخ 13 يناير 2023 .