Cauciucuri sintetice

Timofte Raluca si Patrascu Madalina

• Cauciucul este un termen general care definește polimere elastice din gumă, poate fi de origine naturală, sau cauciucul sintetic obținut din izopren, acesta din urmă este o formă mai pură omogenă și cheltuielile de obținere sunt mai reduse decât cele ale cauciucului natural. Utilizarea principală a cauciucului sintetic este pentru fabricarea anvelopelor, sau ca înlocuitor al cauciucului natural care se obține din latexul rășina produs de arborele de cauciuc.

Cauciucul sintetic

• In anul 1860 Greville Williams reușește să obțină și să stabilească formula chimică a izoprenului (C5H8) prin distilarea cauciucului natural. Această descoperire face posibilă etapa următoare de sintetizare a cauciucului artificial din izopren și acid clorhidric, în anul 1879 de către „Gustave Bouchardat”. Prin anul 1900 J. Kondakow reușește sintetizarea din dimetilbutadienă, patentul de obținere a cauciucului artificial a fost acordat în anul 1909 lui „Fritz Hofmann”. Această descoperire permite firmei Bayer din Leverkusen să producă între anii 1915 -1918 o cantitate de 2 500 de tone cauciuc artificial. Prima producție de cauciuc sintetic reentabilă din punct de vedere economic a fost cauciucul (SBR) produs în 1929 prin metoda de polimerizare a emulsiei a lui Walter Bock din 1,3-Butadienă și styrol. In anul 1930 Erich Konrad și Eduard Tschunkur reușeșc să producă în Germania cauciucul (NBR), iar în USA firma DuPont produce cauciucul (CR), care azi este numit neopren. În 1942, în USA se reușește producerea cauciucului-silicon, iar în 1948 cauciucul-fluor, ca în anii următori să fie perfecționată tot mai mult producția de cauciuc sintetic.

Utilizare• Intre 65 % și 70 % din producția totală de cauciuc este folosită ca materie primă pentru

producerea anvelopelor de mașini. Cauciucul natural este folosit atare ca polimer sau sub formă de amestec cu cauciucul sintetic. Dezavantajul cauciucului natural este se poate descompune dacă ajunge în contact cu lumina solară (razele UV) sau cu lipidele. O altă aplicare importantă este de folosire ca liant în industria hârtiei, industria producătoare de covoare sau în medicină mănușile din latex. Mai poate fi folosit ca profile elastice de etanșare, la cele care sunt supuse la acțiunea intemperiilor se folosește EPDM (ethylene propylene diene monomer).

Fabricare

Fabricarea cauciucului sintetic comportã douã operatii:-Prepararea monomerului; ca monomeri se pot folosi: izoprenul, butadiena, stirenul metil-stirenul, acrilonitrilul, cloroprenul etc.;-Polimerizarea sau copolimerizarea monomerilor enumerati.Ca procedee de polimerizare se utilizeazã astãzi:-Polimerizarea termicã în prezenta de sodiu metalic;- Polimerizarea în bloc (masã) si în emulsie.

Reactii• Cauciucul formează cu ozonul o ozonidă (C5H8O3)n, care dă prin hidroliză (cu un

randament de circa 90%) levulin-aldehidă (C. Harries, 1901). S-a dedus de aici că macromoleculele cauciucului conţin catene lungi de felul următor (H. Staudinger, 1922):Vulcanizarea cauciucului. Dintre toate transformările chimice ale cauciucului, cea mai importantă din punct de vedere tehnic este reacţia cu sulful, numită vulcanizare.

Reacţia se realizează încălzind un amestec intim de cauciuc şi sulf, la o temperatură superioară punctului de topire a sulfului (115,50), de obicei la 130-1450. sulful se combină chimic, ireversibilCauciucul sintetic este un compus macromolecular cu proprietãti asemãnãtoare celor ale cauciucului natural, care se obtine prin polimerizarea izoprenului sau prin polimerizarea butadienei ori prin copolimerizarea lor cu stiren sau cu nitril-acrilic etc. Vulcanizarea cauciucului sintetic se face analog cu a cauciucului natural.

Istoria cauciucurilor

• Sinteza cauciucului natural a preocupat pe mulţi chimişti în cursul secolului trecut. Nevoile din ce în ce mai mari au stimulat, între cele două războaie mondiale, cercetări ştiinţifice şi industriale, care au culminat în producţia pe scară mare a unor compuşi macromoleculari, cu proprietăţi destul de asemănătoare cu ale cauciucului natural, spre a putea înlocui acest material în cele mai multe din utilizările sale, în special în fabricarea anvelopelor de automobil.

Se ştie de mult că izoprenul se polimerizează spontan (în prezenţa aerului), dând o masă solidă ce se aseamănă într-o oarecare măsură cu cauciucul natural, dar prezintă o rezistenţă mecanică mult mai mică decât acesta (din cauza gradului de polimerizare prea mic) (Williams,1860; Tilden, 1892). Procedeul polimerizării izoprenului cu sodiu metalic, care s-a bucurat mai târziu de o intensă aplicaţie tehnică, a fost descoperit de Mattews şi Strange, în Anglia (1910).Materii prime. Orice fabricaţie de cauciuc sintetic comportă două etape: obţinerea monomerului (eventual şi comonomerului) şi polimerizarea

Cauciucurile sintetice se obţin prin reacţii de polimerizare sau poliadiţie a unui singur monomer sau a doi monomeri diferiţi care în anumite condiţii chimice reacţionează între ei dând produşi cu o anumită structura moleculară şi de o anumită greutate moleculară.

Utilizarea cauciucurilor sintetice este legată practic de toate domeniile economiei. Practic întreaga cantitate de cauciuc sintetic se utilizează sub formă de compoziţii în care intră o serie de componente cu rol determinant şi care, alături de tehnologia de prelucrare, contribuie în mare măsură la realizarea proprietăţilor vulcanizatelor.