Poliisopreno (Caucho natural y sinttico)El caucho es un hidrocarburo elstico, cis -1,4-poliisopreno, polmero del isopreno o 2 metilbutadieno. C5H8que se extrae de una emulsin lechosa (conocida como ltex) que surge en la savia de varias plantas, pero que tambin puede ser producido sintticamente. La principal fuente comercial de ltex es un arbol llamadoHevea brasiliensis. Otras plantas que contienen ltex son el ficus euphorkingdom heartsbias y el diente de len comn. Se obtiene caucho de otras especies comoUrceola elasticade Asia y laFuntamiaelasticade frica occidental. Tambin se obtiene a partir del ltex de Castilla elstica, del Kalule patenium argentatum y de la Gutta-percha palaquium gutta. Hay que notar que algunas de estas especies como la gutta percha son ismeros trans que tienen la misma formulacin qumica, es el mismo producto pero con isomera diferente.En la actualidad el Hevea se cultiva en grandes plantaciones,Las zonas de mayor produccin son Malasia, India, Tailandia, Vietnam y Brasil.

Distribucin de productores y consumidores de caucho natural

Caucho natural y cauchos sintticos.Cuando se calienta el ltex o se le aade cido actico, los hidrocarburos en suspensin, con pequeas cantidades de otras sustancias se coagulan y pueden extraerse del lquido. El producto obtenido es el caucho bruto del comercio, viscoso y pegajoso, blando en caliente y duro y quebradizo en fro. Al estirarlo, no vuelve a adquirir despus la forma primitiva.El producto, observado ya por colon en las indias occidentales, permaneci prcticamente sin valor hasta que en 1839, Charles Goodyear descubri que amasando bien el caucho con azufre y calentndolo a una temperatura superior a 100 C, el azufre se combina qumicamente con el caucho y el producto que resulta tiene propiedades mucho ms tiles; no se deforma por el calor, no es quebradizo en fro y sobre todo, no es pegajoso. A dems, si se estira un trozo, recupera despus de la tensin su forma primitiva. Los anillos del S8se abren y se combinan con los dobles enlaces de las molculas de caucho formando puentes de cadenas de azufre de una molcula de caucho a otra y dando lugar a una trama total. Este proceso se llama vulcanizacin. Distintas sustancias como el negro de humo y xidos de zinc y plomo, y muchos productos orgnicos, actan de acelerantes de la vulcanizacin, dando a dems un caucho ms tenaz y duradero (cmaras para ruedas de automvil). El caucho natural se considera como un polmero del isopreno.La formacin de los distintos cauchos sintticos se basa en la polimerizacin del butadieno o de homlogos (isopreno) o derivados (cloropreno) que tiene la misma estructura.Se conocen gran variedad de cauchos sintticos, algunos de cualidades mecnicas mejores que el caucho natural. El "buna 85" esta formado por polimerizacin del butadieno, el "neopreno" por polimerizacin del cloropreno, el "perbunan N" a partir del butadieno y el cianuro de vinilo, el "buna S" a partir del butadieno y el estirol, as como otros muchos de composicin ms o menos conocidas y patentados con nombres que no guardan relacin con los monmeros que los integran ("ameripol", "koroseal", "thincol", "chemigum", etc.).

Estructura del cauchoEl caucho natural ilustra los requisitos estructurales de un elastmero; cadenas largas y flexibles; fuerzas intermoleculares dbiles y enlaces intermoleculares ocasionales. El caucho es cis-1,4-poliisopreno. Al no tener sustituyentes fuertemente polares, la atraccin intermolecular queda limitada a las fuerzas de Van Der Waals, dbiles por la configuracin cis en todos los dobles enlaces. La figura que se encuentra a continuacin compara las cadenas extendidas del caucho con la de su ismero trans. Apreciamos que la configuracin trans permite cadenas extendidas muy regularmente zigzagueantes que pueden juntarse bien, cosa que no es posible para la configuracin cis. El estereoismero totalmente trans se encuentra en la naturaleza en forma de gutapercha; es altamente cristalino y carece de elasticidad.

Los enlaces cruzados del caucho se logran por medio de la vulcanizacin, que establece puentes de azufre entre las molculas, reaccin que implica las posiciones allicas muy reactivas por lo que depende del doble enlace en el polmero.De los elastmeros sintticos el ms importante es elSBRun copolmero del butadieno (75%) y estireno (25%) que se produce por medio de radicales libres; compite con el caucho en el uso mayor de los elastmeros, o sea, la manufactura de neumticos para automviles. Puede obtenerse polibutadieno y poliisopreno totalmente cis por medio de la polimerizacin Ziegler-Natta.Un elastmero completo o mayormente polidinico es, por supuesto, altamente no saturado. Sin embargo, lo nico que se exige de un elastmero es una instauracin suficiente para permitir la formacin de enlaces cruzados: por ejemplo, en la manufactura del caucho butlico solo se copolimeriza un 5% de isopreno con isobutileno.

Estructura qumica.El poliisopreno, o caucho natural es lo que llamamos un elastmero, es decir, despus de ser estirado o deformado, recupera su forma original.

El poliisopreno es un polmero dieno, o sea un polmero formado a partir de un monmero que contiene dos enlaces dobles carbono-carbono. Como la mayora de los polmeros dieno, tiene un enlace doble carbono-carbono en la cadena polimrica.El poliisopreno obtenido por el proceso de radicales libres era, en relacin con las propiedades que realmente importan, muy inferior al natural. Su estereoqumica era distinta: el caucho natural tiene la configuracin cis en casi todos sus dobles enlaces; el material artificial era una mezcla de cis y trans. No pudo lograrse un caucho sinttico verdadero hasta 1955; lo que se necesitaba era un tipo de catalizador totalmente nuevo, adems de un mecanismo de polimerizacin enteramente diferente. Con ellos se hizo posible la polimerizacin estereoselectiva del isopreno, obtenindose un material virtualmente idntico a caucho natural: el cis 1,4 poliisopreno.El poliisopreno puede extraerse de la savia del rbol de la Hevea, pero tambin puede sintetizarse por medio de la polimerizacinZiegler-Natta. Este es un raro ejemplo de un polmero natural que puede hacerse casi tan bien como lo hace la naturaleza.

Los dobles enlaces de la molcula del poliisopreno son de gran importancia porque permiten su vulcanizacin; es decir la formacin de puentes de azufre entre cadenas diferentes. Estos enlaces cruzados endurecen y dan mayor resistencia al caucho, y eliminan la pegajosidad del caucho no tratado.En 1839Charles Goodyear por accidente descubri el proceso de vulcanizacin mediante la adiccin de azufre al caucho natural.El azufre forma puentes, que unen todas las cadenas polimricas del caucho. Esto se denominaentrecruzamiento. Los puentes formados por cadenas cortas de tomos de azufre unen una cadena de poliisopreno con otra, hasta que todas las cadenas quedan unidas en una sper molcula gigante.

Caucho naturalRecoleccin y composicin de ltex recin extrado.El caucho se obtiene del rbol por medio de un tratamiento sistemtico de "sangrado", que consiste en hacer un corte en forma de ngulo a travs de la corteza profundizando hasta elcmbium (capa de las plantas leosas, situado entre la corteza y el leo). Una pequea vasija que cuelga en el tronco del rbol para recoger el ltex, jugo lechoso que fluye lentamente de la herida del rbol. El ltex contiene 30 a 36% del hidrocarburo del caucho, 0.30-0.7% de cenizas, 1-2% de protenas, 2% de resina y 0.5 de quebrachitol. La composicin del ltex vara en las distintas partes del rbol; generalmente el porcentaje de caucho (hidrocarburo) decrece del tronco a las ramas y hojas. La poca del ao afecta a la composicin del ltex, as como el tipo de suelo y la lnea o casta del rbol. El caucho es una secrecin irreversible o producto de desecho del rbol, y cuanto ms se extrae, tanto ms la planta regenera. El caucho es producido en el protoplasma por reacciones bioqumicas de polimerizacin catalizadas por enzimas.

Extraccin de latex

El ltex fresco es transformado en caucho seco tan pronto como sea posible despus de la recoleccin. Primeramente, se cuela por un tamiz de lmina perforada para eliminar partculas de hojas y corteza. En seguida se diluye de su concentracin de 30-35% de caucho a un ttulo aproximado de 12%. Algunas plantaciones usan un hidrmetro especial llamado Metralac, que determina el contenido slido del ltex sin realizar el ensayo por evaporacin. Despus de la dilucin, se deja el ltex en reposo un corto tiempo para que las materias no separadas por el tamiz (arena y cieno) se sedimenten. Entonces est dispuesto para la coagulacin.El cido frmico est considerado como el mejor de los coagulantes para el caucho natural, pero el cido actico se uso tambin mucho. Otros cidos, el alumbre ordinario y el alumbre de amonio han sido usados como coagulantes. La cantidad de cido requerida, depende del estado de los rboles y de las condiciones climticas. Los rboles jvenes dan un ltex inestable y durante la sangra ha de aadirse al mismo algo de amonaco para asegurar su estabilidad hasta su manufactura. Este amonaco ha de tomarse en cuenta al determinar la cantidad de cido necesario. El ltex de rboles grandes, que no ha recibido amonaco, necesita 40 ml de cido frmico (90%) por cada 100 litros de ltex (con 12% de slidos). El cido de 90% se diluye en agua hasta una concentracin de 4% y se mezcla muy bien con el ltex. El volumen de cido debe controlarse cuidadosamente, pues el exceso impide la coagulacin. En intervalo de pH de 5.05 a 4.77 est el punto en que se efecta la coagulacin del caucho. Dicho intervalo se denomina tambin primera zona de slido.

PropiedadesLas caractersticas del polmero crudo y las caractersticas vulcanizadas del poliisopreno sinttico son similares a los valores obtenidos para el caucho natural. El caucho natural y el poliisopreno sinttico ambos tienen una histresis extensible y buenas caractersticas extensibles frente al calor. La naturaleza muy especfica del poliisopreno sinttico proporciona un nmero de factores que la distingan del caucho natural. Hay una variacin mnima en las caractersticas fsicas. Las condiciones de la polimerizacin se controlan bien para asegurar que el polmero es altamente especfico qumicamente. Los no polmeros son menos en el sinttico que en el caucho natural.En el proceso de fabricacin del poliisopreno sinttico, se requieren menos trabajo mecnico e interrupcin. Los ciclos de mezcla son ms cortos lo que permite ahorros de tiempo, de energa y aumento del rendimiento. Adems, el poliisopreno sinttico tiene ms compatibilidad que el caucho natural en mezclas con solucin SBR y EPDM. La uniformidad del poliisopreno sinttico garantiza una calidad constante.

Tabla comparativa de las propiedades de distintos cauchos

Caucho NaturalPoliisopreno

SBRButadienoEstirenoNitriloButadienoAcrilonitriloCloroprenoNeoprene

Propiedades

Generales

Adhesin a MetalesExcelenteExcelenteExcelenteExcelente

Adhesin a TejidosExcelenteBuenaBuenaExcelente

Rango de Temperatura de Trabajo (C)-20 a 80 C-10 a 80 C-35 a 130 C-10 a 100 C

Propiedades Fsicas

GeneralesTemperaturaAmbiente

Rango de Dureza (Sh)40 a 85 ShA40 a 90 ShA40 a 90 ShA40 a 90 ShA

Resistencia a la Traccin Mx. (Kg./cm)300220250250

Alargamiento de Rotura Mx.. (%)650600650600

Deformacin Permanente por CompresinExcelenteBuenaBuenaBuena

ResilienciaExcelenteBuenaBuenaExcelente

Resistencia ElctricaExcelenteExcelenteUso en Casos EspecialesPobre

MecnicasTemp. Ambiente

Resistencia a la FlexinBuena-ExcelenteBuenaBuenaBuena-Excelente

Resistencia a la AbrasinBuenaBuena- ExcelenteBuenaBuena-Excelente

Resistencia al DesgarreExcelentePobreBuena-ExcelenteBuena

Resistencia al ImpactoExcelenteExcelentePobreBuena

Altas Temp.

Envejecimiento a 100 CPobre-BuenaBuenaBuenaBuena-Excelente

Elasticidad a 100 CBuenaBuenaBuenaBuena

Resistencia a la LlamaNo UsarUso en Casos EspecialesUso en Casos EspecialesExcelente

BajasTemperaturasTemperatura de Rigidez (C)-30 a -45-18 a -45-10 a -45-10 a -45

Punto de Vidrio (C)-65-65-45-65

ResistenciaAmbientales

OxigenoBuenaPobreBuenaExcelente

OzonoNo UsarNo UsarPobreBuena

Agua y Luz SolarUso en Casos EspecialesUso en Casos EspecialesUso en Casos EspecialesBuena-Excelente

Qumicas

Agua / VaporExcelente/BuenaBuena/PobreBuena/PobreBuena

lcalis Diluidos / ConcentradosExcelente/PobrePobre/BuenaBuena/BuenaExcelente

cidos Diluidos / ConcentradosExcelente/PobrePobre/PobreBuenaExcelente

Hidrocarburos Alifticos (Kerosn, etc.)No UsarNo UsarExcelentePobre

Hidrocarburos Aromticos (Benceno, Tolueno)No UsarNo UsarBuena-ExcelenteBuena

Hidrocarburos Clorados, DesengrasantesNo UsarNo UsarPobre-BuenaUso en Casos Especiales

Cetonas, Solventes oxigenadosBuenaBuenaUso en Casos EspecialesPobre

AlcoholesBuena-ExcelenteBuenaPobre-BuenaExcelente

Hinchamiento

Aceites

Animales y VegetalesUso en Casos EspecialesUso en Casos EspecialesBuenaBuena

Fuel OilNo UsarNo UsarExcelenteBuena

Lubricantes Sintticos DiesterNo UsarNo UsarPobre-BuenaUso en Casos Especiales

Lubricantes de Bajo Pto. de Anilina < 190 CNo UsarNo UsarExcelenteExcelente

Lubricantes de Alto Pto. de Anilina > 190 CNo UsarNo UsarBuenaBuena

Lquidos de Freno Base no HidrocarburoBuena-ExcelenteBuena-ExcelenteNo UsarUso en Casos Especiales

FluidosHidrulicos

Base HidrocarburoNo UsarNo UsarBuenaPobre

Hidro-GlicolBuena-ExcelenteBuena-ExcelentePobreBuena

Ester SilicioBuena-ExcelenteBuena-ExcelenteBuenaUso en Casos Especiales

Ester FosfricoBuenaBuenaUso en Casos EspecialesPobre

Refrigerantes

AmoniacalBuenaBuenaBuenaExcelente

Cloruro de MetiloUso en Casos EspecialesUso en Casos EspecialesNo UsarNo Usar

Proceso de fabricacinEn el esquema siguiente se representa un organigrama simplificado para un proceso de la polimerizacin del isopreno. Antes de entrar en los reactores, el solvente, el catalizador y el monmero del isopreno deben estar libres de las impurezas qumicas, de la humedad, y del aire, todo que molesta el catalizador. Primero, las corrientes purificadas entran en una cadena de reactores en serie en los cuales se inyecta el catalizador, y luego la polimerizacin empieza.Despus de que el grado deseado de polimerizacin se haya logrado, un desactivador o bloqueador de catalizador se agrega al cemento as que ningn otro acoplamiento del monmero o del polmero ocurre. Un antioxidante incoloro se agrega para proteger el polmero durante el acabado y el almacenaje. En el paso siguiente, la mezcla del cemento pasa a travs de un sistema donde el solvente est recuperado y el cemento del polmero fragmentado por el agua caliente y el vapor. La mezcla de fragmentos entra en los estiradores para quitar el agua antes de que se refresque, se embale, se empaquete, y se coloque en el almacenaje listo para el envo.

UsosEl caucho natural es utilizado en la fabricacin de artculos tales como guantes quirrgicos,preservativos, banditas elsticas, chupones de biberones, suela de calzado, pero su uso mayoritario es en neumticos, ms del 50 % de la produccin mundial.

Neumticos

Suelas de calzados

Chupones

Botas

El poliisopreno tambin es utilizado para la elaboracin de adhesivos, mediante la disolucin en un solvente voltil como el tolueno.

Adhesivo de contacto

Adhesivo de cintas de pegar

El poliisopreno sinttico tiene ms compatibilidad que el caucho natural en mezclas con solucin SBR y EPDM.Dentro de los cauchos, el SBR es el ms importante, alrededor del 60 % de la produccin mundial de cauchos corresponden a este. Teniendo en cuenta que el caucho natural representa un 30%, los dems cauchos sintticos suman un 10%.

Caucho etileno-propileno EPDMIntroduccinLos cauchos y elastmeros de etileno-propileno (tambin llamados EPM y EPDM) son unos de los cauchos sintticos ms usados y de mayor crecimiento para propsitos generales y especficos. Se vendieron cerca de 870 toneladas mtricas (1,9 billones de libras) desde su introduccin comercial en la dcada del 60. Las tecnologas de polimerizacin y catlisis, hoy en uso, proveen la habilidad de disear polmeros para satisfacer la demanda y de aplicaciones especficas y las necesidades de procesamiento. La versatilidad en el diseo y performance del polmero ha resultado en el amplio uso en juntas de hermeticidad para autos, burletes para vidrio, mangueras para radiador, jardn y riego, tubos, cinturones, aislante elctrico, membranas para techos, modificador de impacto en plsticos, vulcanizado de termoplsticos y aditivos para aceite de motor.Es un caucho de muy reciente historia, pues su origen data de 1961, cuando consigui los primeros trabajos el profesor K. Ziegler, al polimerizar las olefinas y olenas con alto peso molecular. Sin embargo, el polmero inicial de etileno-propileno no pudo salir al mercado hasta el ao 1964, fecha en que descubri el mismo profesor cmo reticulaba el elastmero con una aportacin de azufre (4%) e incorporacin de un tercer monmero, y adquira el compuesto propiedades visco-elsticas.Propiedades y caractersticas

Los cauchos de etileno-propileno se destacan por su resistencia al calor, oxidacin, ozono y a la intemperie debido a su estructura polimrica de cadena saturada. Como elastmeros no polares, tienen buena resistividad elctrica y resistencia a solventes polares, como agua, cidos, lcalis, steres fosfatados y muchas cetonas y alcoholes. Los grados amorfos o de baja cristalinidad tienen excelente flexibilidad a baja temperatura con una temperatura de transicin vtrea de -60C.Resistencias al agrietamiento por calor a temperaturas de 130C pueden ser obtenidas mediante sistemas de vulcanizacin con azufre y resistencias al calor de hasta 160C pueden obtenerse mediante cura con sistemas de perxido. La resistencia a la compresin es buena, particularmente a altas temperaturas, si son utilizados sistemas de curado basados en azufre o perxidos.Estos polmeros responden de forma aceptable incluso con altas cargas de relleno y plastificante disminuyendo su precio. Estos incluso pueden desarrollar alta resistencia al desgarro y a la traccin, excelente resistencia a la abrasin, como as tambin, se ve mejorada su resistencia al hinchamiento por aceite y su retardo a la llama.

Propiedades generales de los elastmeros de etileno-propilenoPropiedades del polmeroValor

Viscosidad Mooney ML 1+4 @ 125C5-200+

Contenido de etileno45 a 80% en peso

Contenido de dieno0 a 15% en peso

Densidad0,86 a 0,87g / cm3

Propiedades vulcanizadoValor

Dureza (Shore A)30 a 95

Resistencia a la traccin7 a 21MPa

Elongacin100 a 600%

Compresin20 a 60%

Temperatura de trabajo-50 a 160C

Resistencia al desgarroMediana a buena

Resistencia a la abrasinBuena a excelente

ElasticidadMediana a buena

Propiedades elctricasExcelentes

Los rangos pueden ser mayores dependiendo la composicin. No todas las propiedades pueden lograrse en un mismo compuesto.

Estructura y sntesis qumicaLos cauchos de etileno-propileno son sintetizados tanto en bloques o a partir de monmeros como los polmeros termoplsticos polipropileno y polietileno. El etileno y el propileno son combinados al azar para producir polmeros elsticos y estables. Una amplia familia de elastmeros de etileno-propileno pueden ser producidos alcanzando desde estructuras amorfas no cristalinas hasta semi-cristalinas dependiendo de la composicin del polmero y de cmo son combinados. Estos polmeros tambin son producidos en un amplio rango de viscosidades Mooney (o pesos moleculares).El etileno y el propileno se combinan para formar un polmero de cadena carbonada saturada, qumicamente estable generando una excelente resistencia al calor, a la oxidacin, al ozono, y a la intemperie. Un tercer monmero dieno no conjugado puede ser terpolimerizado de forma controlada para mantener la cadena saturada y una zona reactiva no saturada a un lado de la cadena principal susceptible de sufrir vulcanizacin o modificacin qumica del polmero. Los terpolmero son denominados EPDM (etileno-propileno-dieno con la M haciendo referencia a la estructura de cadena saturada). El copolmero etileno-propileno se denomina EPM.

Estructura qumica del EPDM con ENB

Hay dos clases de terpolmero comnmente utilizados, principalmente el etiliden norboneno (ENB) seguido de diciclopentadieno (DCPD). Cada dieno se incorpora con una diferente tendencia para introducir una larga cadena ramificada o polmeros con cadenas laterales que influyen en el procesado y el grado de curado por vulcanizacin con azufre o perxido. Una diferencia importante que introduce el dieno es la posibilidad de un centro reactivo propicio para la vulcanizacin con azufre a diferencia del EPM que no puede ser vulcanizado con azufre por carecer de insaturaciones en su cadena carbonada.

Tabla de comparacin segn el dieno utilizadosDienoCuraPropiedades obtenidasCadenas largas ramificadas

ENBRpido y alto grado de curadoBuena resistencia a la traccin y compresinDe media a baja

DCPDLento curado con azufreBuena resistencia a la compresinElevada

Otro tercer monmeros utilizado, aunque menos frecuente es el vinil norborneno (VNB). Los dienos, por lo general comprenden desde el 2,5% hasta un 12% en peso de la composicin, sirven como enlaces cruzados para el curado con azufre y funcionan como un coagente en el curado con perxidos.

Catalizadores especiales son utilizados para polimerizar los monmeros en estructuras polimricas controladas. Desde un comienzo, en los elastmeros de etileno-propileno, han sido utilizadas una familia de catalizadores denominados de Ziegler-Natta. Las mejoras en los catalizadores y procesos dieron como resultado el incremento de la productividad manteniendo la estructura del polmero. Estos catalizadores se forman in situ por reaccin de las sales de vanadio y haluros de alquilo-aluminio. Ms recientemente, una nueva familia de catalizadores, denominadas metaloceno, fue desarrollada y utilizada en la produccin comercial de elastmeros de etileno-propileno.

Procesos de fabricacin

Existen tres grandes procesos comerciales de polimerizacin de caucho etileno-propileno: en solucin, en suspensin y en fase gaseosa. Los sistemas de produccin varan segn el productor. Hay diferencias en el grado del producto obtenido dependiendo de cada productor y proceso usado, pero todos son capaces de generar una variedad de polmero de EPM o EPDM. La forma fsica puede variar desde slidos como balas, pellets y grnulos a mezclas con aceites.

El proceso depolimerizacin en solucines el ms ampliamente utilizado y su gran versatilidad logra una amplia gama de polmeros. El sistema de etileno, propileno y catalizador son polimerizados en exceso de solvente hidrocarbonado. Si son utilizados estabilizadores y aceites, estos son aadidos directamente despus de la polimerizacin. El solvente y monmeros no reaccionados son entonces separados mediante agua caliente, vapor o mediante evaporacin mecnica. El polmero, el cual se halla en forma de grumos, es secado mediante eliminacin del agua en tornillos, prensas mecnicas y/o hornos de secado. Los grumos secos son luego conformados en balas o extruidos en pellets. Los polmeros de alta viscosidad son vendidos a granel en forma de balas desmenuzadas o pellets. Los grados amorfos son comercializados comnmente en balas slidas.

Esquema del proceso de polimerizacin en solucin

El proceso depolimerizacin en suspensines una modificacin de la polimerizacin en masa. El sistema de monmeros y catalizador es inyectado en un reactor lleno con propileno. La polimerizacin tiene lugar en forma inmediata, formando grumos de polmero que no es soluble en el propileno. La polimerizacin en suspensin reduce la necesidad de solvente y equipos para la manipulacin del solvente y la baja viscosidad de la suspensin ayuda al control de la temperatura del proceso y a la manipulacin del producto. El proceso no est limitado por la viscosidad de la solucin, de forma que polmeros con altos pesos moleculares pueden ser producidos sin un proceso adicional. La eliminacin del propileno y termonmero completan el proceso antes del conformado y embalado del producto.

Esquema del proceso de polimerizacin en suspensin

La tecnologa parapolimerizacin en estado gaseosofue recientemente desarrollada para la obtencin de cauchos de etileno-propileno. El reactor consiste en un lecho fluidizado vertical. Los monmeros y nitrgeno en forma de gas con el catalizador son introducidos al reactor y el producto slido es removido peridicamente. El calor de reaccin es retirado mediante la circulacin de gas que adems sirve para generar el lecho fluido. No son utilizados solventes, eliminando la necesidad de una etapa posterior de eliminacin, lavado y secado. Este proceso tampoco est limitado por la viscosidad de la solucin, con lo que se logran polmeros con altos pesos moleculares sin afectar la productividad. Se inyecta una cantidad sustancial de negro de humo al reactor como un ayudante de fluidizacin para prevenir que se peguen los grnulos de polmeros formados entre s o en las paredes del reactor. Pero los productos preparados incluso con unos niveles bajos de negro de carbono son completamente negros y no resultan satisfactorios para aplicaciones que requieren productos coloreables. Agentes coadyuvantes blancos coloreables de la fluidizacin incluyen diferentes tipos de slices calcinadas, arcillas, talco y carbonato de calcio. Un problema principal, de la adicin de estos coadyuvantes de la fluidizacin blancos coloreables durante la produccin, es su tendencia a generar unas fuertes cargas estticas negativas lo que, en condiciones de polimerizacin, conduce a que se acumule resina sobre las paredes del reactor. Lo que puede ser salvado con la utilizacin de algn agente antiesttico.El producto obtenido se forma en grnulos para permitir un rpido mezclado posterior.

ProductoresLos mayores productores y proveedores de EPM y EPDM son Bayer Polymers, Crompton Corp., Exxon-Mobil Chemical Co., DSM Elastomers, Dupont Dow Elastomers, Herdillia, JSR, Kumho Polychem, Mitsui Chemicals, Polimeri Europa y Sumitomo Chemical Co.

Procesado y vulcanizacinEl procesado, la vulcanizacin y las propiedades fsicas de los elastmeros de etileno-propileno son en gran medida controlados por las caractersticas de contenido de etileno, contenido de dieno, peso molecular (viscosidad Mooney) y la distribucin del peso molecular. Por ejemplo, disminuyendo el contenido de etileno disminuye la cristalinidad y las propiedades asociadas como dureza y mdulo.Contenido de dienoLos copolmeros etileno-propileno slo puede ser reticulado con perxidos o radiacin. Mientras que los terpolmeros etileno-propileno-dieno pueden ser reticulados tanto con perxidos como con azufre. The cure rate and the crosslink density increase with increasing diene content. La grado de curado y la densidad de reticulacin se incrementa con el aumento del contenido de dieno.Los terpolmeros con altos niveles de ENB son especialmente adecuados para la produccin de perfiles por vulcanizacin continua a baja presin o para co-vulcanizacin de cauchos de dieno.Contenido de etileno

La distribucin del comonmero de propileno puede variar de azar a alternante. Si los contenidos de etileno y propileno son aproximadamente iguales, ambos monmeros dentro de la molcula del polmero se distribuyen por igual, es decir, el caucho es amorfo.Si el contenido de etileno es ms o menos 65% en peso, las secuencias de etileno crecen en nmero y longitud. Estas secuencias son capaces de formar cristales. Propileno interrumpe secuencias largas de etileno y les impide cristalizar:- En los bajos niveles de propileno (por debajo del 35 por ciento en peso), una pequea cantidad de cristalinidad est presente, lo que proporciona al EPM buena resistencia en verde.- En los altos niveles de propileno (por encima de 50 por ciento en peso), slo existen cortas secuencias de etileno en la cadena del polmero provocando que no haya cristalinidad.En el vulcanizado, una mayor cristalinidad del polmeros resulta en una resistencia a la traccin mejorada y una mayor dureza, pero tambin con una mayor resistencia a la compresin en bajas temperaturas.

Otros efectos del aumento de contenido de etileno incluyen:- Mejora la resistencia verde en fro.- Extrusin buena- Alta capacidad de llenado con carga y plastificante.Peso molecular

El peso molecular del caucho EP se puede variar dentro de un rango relativamente amplio durante la polimerizacin. En general, las de mayor peso molecular proporcionan las siguientes propiedades:

- Mayor resistencia en verde a temperaturas elevadas- Mayor capacidad para relleno / carga de aceite.- Compresin inferior- Mejor resistencia a la rotura

El peso molecular del polmero tiene una influencia considerable en la resistencia al colapso de extruidos a temperaturas elevadas. Esta es una propiedad de especial importancia para la produccin continua de productos de extrusin. Otro factor que tiene influencia es la distribucin del peso molecular.

La viscosidad Mooney de EPDM da una indicacin del peso molecular del polmero.Tabla resumen de caractersticas generales de los elastmeros de etileno-propilenoCaractersticaElevadoBajo

Contenido de etilenoBuena resistencia a la traccin en verdeMejora extrusinElevada resistencia a la traccin y mduloAlta carga (reduce costos)Baja temperatura de flexinBaja dureza y mduloMejora calandrado y molienda

Contenido de dienoDiferentes grados de curadoMayor versatilidadBuena resistencia a la compresinMdulo elevadoResistencia al quemadoAlta estabilidad trmicaBaja dureza y mdulo

Peso molecularBuena resistencia a la traccin, desgarro y mduloElevada cargaBuena resistencia en verdeResistencia al colapsadoFacilidad para el mezcladoMejores grados para extrusinMejora calandradoBaja viscosidadResistencia al quemado

Distribucin del peso molecularMejora el procesado (extrusin, calandrado y molienda)Resistencia al colapsadoCurado elevadoBajo hinchamientoDificulta procesado

Caucho nitrilo (NBR)El caucho nitrilo, tambin conocido como Buna-N, Perbunan, o NBR, es un caucho sinttico, copolmero de acrilonitrilo (ACN) y butadieno. Los nombres comerciales incluyen Krynac, Nipol y Europrene.El caucho nitrilo, al igual que el caucho estireno-butadieno y otros elastmeros sintticos fue producto de investigaciones que tuvieron lugar durante y entre las dos guerras mundiales, como sustitutos del caucho natural. Un grupo de copolmeros de butadieno-acrilonitrilo, tomando el nombre de Buna N, fue patentado en 1943 por los qumicos alemanes Erich Konrad y Eduard Tschunkur, que trabajaban para la IG Farben. La Buna N fue producida en los Estados Unidos durante la Segunda Guerra Mundial con el nombre de GR-N (Goverment Rubber-Nitrile) y subsiguientemente el grupo de elastmeros de acrilonitrilo-butadieno fue conocido como caucho nitrilo.

Sntesis y caractersticas

Los cauchos nitrilo-butadieno (NBR) son una familia de copolmeros no saturados, de 2-propenonitrilo (acrilonitrilo) y varios monmeros de butadieno (1,2-butadieno y 1,3-butadieno).

Frmula qumica general de los cauchos nitrilo

La reaccin de polimerizacin entre el acrilonitrilo (2-propenonitrilo) y el butadieno (1,3-butadieno) sera la siguiente:

Sntesis de caucho nitrilo

A continuacin se muestra la estructura qumica del NBR, indicando las tres posibles estructuras isomricas para los segmentos de butadieno.

A pesar de que sus propiedades fsicas y qumicas varan dependiendo de la composicin de nitrilo del polmero, este tipo de caucho sinttico es generalmente resistente a aceites, combustibles y otros productos qumicos (ms nitrilo dentro del polmero, mayor es la resistencia a los aceites, pero menor la flexibilidad del material).

Se utiliza en la industria automotriz y aeronutica para las mangueras de combustible y manipulacin de hidrocarburos, sellos y arandelas. Se utiliza en la industria nuclear para fabricar guantes de proteccin. La capacidad del NBR para soportar una amplia gama de temperaturas (de -40C a 108C) hace que sea un material ideal para aplicaciones aeronuticas. El nitrilo-butadieno tambin se usa para crear productos moldeados, calzado, adhesivos, selladores, esponjas, espumas expandibles y alfombras de piso.

Su capacidad de recuperacin (resilencia) hace del NBR un material til para fabricacin de guantes de laboratorio desechables, guantes de limpieza y/o de examinacin mdica. El caucho nitrilo es ms resistente que el caucho natural a los aceites y cidos, pero tiene una fuerza y una flexibilidad inferior. Los guantes de nitrilo son sin embargo tres veces ms resistente a los pinchazos (resistencia a la perforacin) que los guantes de caucho natural.El caucho nitrilo es generalmente resistente a los hidrocarburos alifticos. Tanto el caucho nitrilo, como el caucho natural, puede ser atacado por el ozono, hidrocarburos aromticos, cetonas, steres y aldehdos.

Resumen de las principales caractersticas del NBRCARACTERISTICAS POSITIVAS

- Excelente resistencia a los aceites- Muy buenas propiedades mecnicas- Muy buena resistencia a los solventes- Muy buena adhesin a los metales- Temperatura de trabajo mayor 120C- Buena resistencia a la flexin- Se proveen en distintos grados- Resistencia a la abrasin (XNBR)- Excelente propiedades mecnicas (HNBR)- Resistencia a la temperatura y al ozono (HNBR)

CARACTERISTICAS NEGATIVAS

- Escasa resistencia al ozono- No resiste grasas azufradas- Baja resistencia a la llama- Baja permeabilidad a los gases- Elevado costo en comparacin de los cauchos ordinarios

PropiedadesEl caucho nitrilo es entonces un copolmero de acrilonitrilo-butadieno. Es el que ms resiste a los aceites de todos los productos de caucho comercializados y se usa en artculos que funcionan en contacto con aceites minerales. Hay diferentes grados de caucho nitrilo, esto depende del contenido de nitrilo (la proporcin de acrilonitrilo puede variar desde el 18% al 40 %). Los de alto contenido en nitrilo (35-40%) resisten ms a los aceites, pero son ms caros, tienen mayor temperatura de transicin vtrea (Tg) y por eso, poseen pocas propiedades a bajas temperaturas y son ms rgidos. Los grados medios (25%) y bajos (18%) en contenido de nitrilo, se usan donde no es tan importante la resistencia a los aceites.Las propiedades del NBR varan de la siguiente forma con contenido creciente de acrilonitrilo

Se considera que los vulcanizados de nitrilo pueden usarse permanentemente a una temperatura no mayor a los 120C.

ProduccinEl NBR es producido por el sistema de polimerizacin en emulsin. Existen dos procesos de fabricacin a nivel industrial de uso habitual de caucho nitrilo: el proceso de produccin en caliente y el proceso de produccin en fro.En el primero se aaden al reactor o tanque de polimerizacin un emulsionante (jabn), 2-propenonitrilo, varios monmeros de butadieno (incluido el 1,3-butadieno y el 1,2-butadieno), activadores generadores de radicales y un catalizador. El agua sirve como medio de reaccin dentro del reactor. Los reactores se calientan a 30-40C para facilitar la reaccin de polimerizacin y promover la formacin de ramificaciones en el polmero. Debido a que varios monmeros capaces de propagar la reaccin estn involucrados en la produccin de caucho nitrilo, la composicin de cada polmero puede variar (dependiendo de las concentraciones de cada monmero aadido al reactor de polimerizacin y a las condiciones dentro del mismo). Una unidad que se repita en todo el polmero no puede existir. Tambin por esta razn, no existe ninguna denominacin IUPAC para el polmero en general. La reaccin de una posible porcin del polmero es la siguiente:

A los monmeros usualmente se les permite reaccionar durante 5 a 12 horas. A la polimerizacin se le permite proceder a la conversin aproximada del 70% antes de que un agente de terminacin de reaccin (como dimetilditiocarbamato e dietil hidroxilamina) se aada para reaccionar con los radicales libres restantes. Una vez que el ltex resultante es tratado con el agente terminador de reaccin, los monmeros sin reaccionar se eliminan en un equipo separador. La recuperacin de monmeros sin reaccionar es cercana al 100%. Despus de la recuperacin de monmeros, el ltex es enviado a travs de una serie de filtros para eliminar los slidos no deseados y luego se envan a los tanques de mezcla, donde se estabiliza con un antioxidante. El polmero producido en forma de ltex se coagula con nitrato de calcio, sulfato de aluminio, y otros agentes coagulantes en un tanque de aluminio. La sustancia coagulada se lava y se seca en polvo o grumos de caucho.

Esquema del proceso de produccin de NBR

El proceso para la produccin de NBR fro es muy similar a la del NBR caliente. Los reactores de polimerizacin se calientan a 15,5C en lugar de 30-40C. En condiciones de temperatura ms baja, se forman menos ramificaciones en los polmeros (la cantidad de ramificaciones distingue el NBR fro del NBR caliente).

La polimerizacin del NBR puede ser realizado en procesos continuos, semi-continuos y tipo batch (en etapas).Otros tipos de cauchos nitrilo

Adems del NBR caliente y el NBR frio, tambin estn disponibles otros tipos de cauchos nitrilo.- Caucho nitrilo carboxilado (XNBR)

Este tipo de polmero contiene, adems de la cadena acrilonitrilo-butadieno, un tercer monmero, que puede ser divinilbenceno o cido metacrlico.

Al vulcanizar el nitrilo carboxilado, no slo se cura el polmero a travs de la doble ligadura convencional (aportada por el butadieno) sino tambin los grupos carboxlicos mencionados, actuando entonces estos como una especie de refuerzo que confiere excelentes propiedades mecnicas al compuesto.

- Caucho nitrilo hidrogenado (HNBR)

Es posible hidrogenar parcial o totalmente la cadena molecular del caucho nitrilo resultando polmeros altamente resistentes a la temperatura, a los aceites calientes y al ozono, debido a la reduccin de la reactividad de la cadena polimrica. Los grados totalmente hidrogenados se curan con perxidos y los parcialmente hidrogenados, con un nivel de insaturacin de 3 a 5% pueden hacerlo con azufre.

- Caucho nitrilo entrecruzado

Son polmeros ramificados altamente entrecruzados por adicin de un monmero difuncional. Estos productos son habitualmente utilizados en piezas moldeadas para generar, con suficiente fuerza de moldeo o presin, la eliminacin del aire atrapado. Otro uso es para el incremento de la estabilidad dimensional o retencin de la forma en piezas extrudadas o calandradas. Esto genera una mayor eficiencia en la extrusin y vulcanizacin de piezas intrincadas, como as tambin, provee una mejor liberacin de los rodillos de la calandra.

- Caucho nitrilo con antioxidante

El caucho nitrilo est disponible con un antioxidante polimerizado en la cadena polimrica. Esto provee proteccin adicional al NBR durante prolongados tiempos de servicio en exposicin de aire y fluidos. En compuestos con alto contenido de refuerzo de negro de humo, la reactividad qumica entre el polmero y el pigmento puede limitar la capacidad de resistencia al envejecimiento. La resistencia a la abrasin se ve mejorada comparada con el NBR convencional, especialmente a altas temperaturas. Estos tambin exhiben excelentes propiedades dinmicas.

AplicacionesLos usos de la goma de nitrilo incluyen guantes (sustituto del caucho natural) para la industria de la salud, correas de transmisin del automvil, mangueras, juntas tricas o anillos de estanqueidad (o-rings), juntas, retenes, correas en V, cuero sinttico, rodillo de impresora y como revestimiento de cables. El ltex NBR tambin se puede utilizar en la elaboracin de adhesivos y como aglutinante de pigmentos.

Rodillo de impresora

Guantes de caucho nitrilo

Juntas

Botas de caucho nitrilo

Plancha de NBR

Adhesivo de caucho nitrilo Scotch-Weld de 3M

A diferencia de los polmeros destinados a la ingestin, donde pequeas inconsistencias en la composicin / estructura qumica puede tener un efecto pronunciado sobre el cuerpo, las propiedades generales del NBR no son alterados por menores diferencias estructurales / composicionales. El propio proceso de produccin no es demasiado complejo; la polimerizacin, la recuperacin de monmeros, y los procesos de coagulacin requieren algunos aditivos y equipos, pero que son tpicos de la produccin de la mayora de los cauchos. El equipo necesario es sencillo y fcil de obtener. Por estas razones, la sustancia es ampliamente producida en los pases ms pobres, donde el trabajo es relativamente barato. Entre los ms altos productores de NBR estn China continental y Taiwn.

Una versin hidrogenada del caucho nitrilo, HNBR, tambin conocido como HSN (nitrilo altamente saturado) se utiliza comnmente para la fabricacin de anillos de estanqueidad para sistemas de aire acondicionado del automvil.

O-rings

No se deben utilizar guantes de caucho nitrilo cuando se trabaja con el cido ntrico fumante rojo, la combustin sbita de estas dos sustancias qumicas pueden causar graves quemaduras qumicas. Se debe tener cuidado cuando se trabaja con el cido y los guantes, al mismo tiempo.

Mayores productores de caucho nitriloCompaaLocacin

BayerCanad; Francia

GirsaMxico

HyundaiCorea del Sur

JSR CorporationJapn

KumhoCorea del Sur

NantexTaiwn

NitriflexBrasil

PetroChinaChina

PetroflexBrasil

Polimeri EuropaItalia

Zeon ChemicalsEstados Unidos

Zeon Chemicals EuropeReino Unido

Zeon CorporationJapn

Caucho SBRExisten diferentes tipos de cauchos, y estos se pueden clasificar en dos grandes grupos: el caucho natural y el caucho sinttico. La principal diferencia entre ambos radica en el origen de las materias primas. A continuacin se explica cada uno de ellos: Caucho natural:Este se obtiene a partir de un fluido lcteo llamado ltex hallado en muchas especies vegetales tpicas de regiones tropicales. Caucho sinttico:Este se obtiene a partir del procesamiento de hidrocarburos.Hoy en da, el caucho posee mltiples utilidades en diferentes tipos de industrias (automotriz, calzado, adhesivos, etc.). Actualmente en la Argentina hay ms de 300 empresas que elaboran productos relacionados con el caucho dando trabajo a ms de 10.000 personas (contado obreros, tcnicos y empleados). De aqu deriva la importancia del mismo.El caucho estireno butadieno ms conocido como caucho SBR es un copolmero (polmero formado por la polimerizacin de una mezcla de dos o ms monmeros) del estireno y el 1,3-butadieno. Este es el caucho sinttico mas utilizado a nivel mundial.

Clasificacin de Cauchos SintticosCauchos de usos mltiplesLos polmeros utilizables se derivan de monmeros obtenidos por el craqueo de la nafta mediante vapor. La caracterstica comn a la mayora de estos elastmeros es la doble ligadura residual que favorece la vulcanizacin. A continuacin se encuentran los cauchos de mltiples utilidades: El copolmero estadstico de estireno/butadieno (SBR)(75% de butadieno en peso) se usa principalmente en cubiertas de automviles livianos, puro o mezclado con goma natural. El polibutadienoda a los neumticos gran resistencia a la abrasin, excelente resistencia en condiciones de baja temperatura (la mejor de las gomas de usos mltiples) y muy buen comportamiento de envejecimiento. Sin embargo, exhibe baja adherencia a una superficie hmeda, generando deslizamiento. Por eso se emplea mezclada con SBR o bien goma natural. El cis-1,4 poli-isoprenoes una rplica casi perfecta de la goma natural, y por lo tanto puede sustituirla sin dificultad alguna. Las gomas obtenidas por copolimerizacin de etileno/propileno y denotadas EPson incompatibles con otros elastmeros de usos mltiples. Tambin son difciles de vulcanizar y carecen de adherencia. La introduccin de un termonmero (hexadieno, diciclopentadieno) permite la vulcanizacin por el proceso usual con azufre, pero aumenta los costos significativamente .

Cauchos de usos EspecializadosLa demanda mundial de gomas especializadas es de aproximadamente 10% de la demanda total de goma. Muchos elastmeros se encuentran en esta categora, y los principales se discuten a continuacin. La goma de butiloes un copolmero de isobuteno con aproximadamente 2% de isopreno. Se usa principalmente en la produccin de tubos internos debido a su excelente impermeabilidad a los gases. El policloropreno o neoprenose usa en una amplia variedad de aplicaciones relacionadas con su resistencia a los aceites y solventes. La goma de nitrilo,un copolmero de butadieno/acrilonitrilo (75% de butadieno en peso) se usa especialmente por su excelente resistencia a aceites y solventes aromticos. Sin embargo, su procesado es difcil. Los termoplsticos elastmerosson copolmeros trisecuencia esti-reno/butadieno/estireno o bien estireno/isopreno/estireno. Estos materiales exhiben propiedades de elastmeros, pero pueden ser procesados como termoplsticos sin vulcanizacin.

Clasificacin de Cauchos SBRDe acuerdo con el cdigo del International Institute of Synthetic Rubber Producers (Instituto Internacional de Productores de Goma Sinttica, IISRP), los copolmeros de SBR se clasifican en diferentes categoras: SBR serie 1000:Copolmeros obtenidos por copolimerizacin en caliente. SBR serie 1500:Copolmeros obtenidos por copolimerizacin en fro. Sus propiedades dependen de la temperatura de reaccin y del contenido de estireno y emulsificante. La variacin de estos parmetros afecta el peso molecular y por lo tanto las propiedades de la mezcla vulcanizada. SBR serie 1700:SBR 1500 extendida con aceite. SBR series 1600 y 1800:Se mezcla negro de carbn con goma SBR 1500 durante la produccin mediante la incorporacin de una dispersin acuosa de negro de carbn con el ltex de SBR previamente extendido con aceite. Se obtiene una mezcla maestra cercana al producto final luego de la coagulacin y secado.

Diferencias entre el Caucho SBR y el Caucho NaturalA continuacin se ver la comparacin entre el caucho SBR y el caucho natural: SBR es inferior a la goma natural para procesado, resistencia a la traccin y a la rotura, adherencia y calentamiento interno. SBR es superior en permeabilidad, envejecimiento, y resistencia al calor y desgaste. La vulcanizacin de SBR requiere menos azufre, pero ms acelerador. El efecto reforzador del negro de carbn es mucho ms pronunciado sobre SBR que sobre goma natural. Para uso en neumticos, SBR es mejor para vehculos de pasajeros, en tanto que la goma natural es preferible para vehculos utilitarios y autobuses. Las SBR extendidas con aceite se usan principalmente para fabricacin de neumticos, correas cintas transportadoras, etc.) y suelas de zapatos; las mezclas maestras de SBR se emplean en la produccin en masa de cubiertas de neumticos.Cuadro comparativoPropiedadesCaucho NaturalSBR

Rango de Dureza20-9040-90

Resistencia a la roturaBuenaRegular

Resistencia abrasivaExcelenteBuena

Resistencia a la compresinBuenaExcelente

Permeabilidad a los gasesRegularRegular

Produccin de caucho SBR

Mtodos de Produccin de las materias primas

Obtencin del butadienoSe obtiene principalmente a partir de los gases del petrleo mediante diferentes procesos. El primero se basa en el cracking trmico del petrleo, aumentando la temperatura y disminuyendo la presin de manera de mejorar el rendimiento de butadieno como producto. El ms utilizado en la actualidad, se fundamenta en la deshidrogenacin cataltica del butano o del butileno. En el caso de emplear butano se deshidrogena primero a butileno y despus a butadieno:

En ambos casos el producto obtenido a de purificarse a travs del agregado de un agente de eliminacin que forma una mezcla de ebullicin constante con el butadieno disminuyendo la volatilidad de este ltimo respecto de sus impurezas. Este mtodo permite obtener un producto con un 99% de pureza. No obstante la extraccin por disolvente parece ser el mtodo con mejor rendimiento. El disolvente utilizado en esta tcnica es el furfural. Es posible tambin, obtener butadieno a partir de alcohol etlico por medio de la conversin cataltica:

El proceso europeo utiliza acetaldehdo como materia prima, el cual forma aldol y por hidrogenacin se obtiene el 1,3-butileno glicol que por deshidratacin da butadieno. El proceso americano fabrica butadieno partiendo de alcohol etlico. El alcohol se oxida cataliticamente a acetaldehdo, y ste reacciona en caliente con ms alcohol en presencia de un catalizador para formar el butadieno:

Obtencin del EstirenoTambin llamado vinilbenceno, se prepara a partir del benceno y acetileno mediante la reaccin de Friedel-Crafts. El etilbenceno obtenido se deshidrogena por su mezcla con vapor a 800 C, en presencia de un catalizador de bauxita:

Mtodos de Produccin del Caucho SBRA continuacin se encuentra un cuadro comparando las propiedades de cauchos SBR obtenidos por ambos procesos:Las proporciones respectivas de butadieno y estireno en el copolmero son de aproximadamente 75 y 25% en peso para un caucho SBR Sinttico. Este tipo de goma es fabricado mediante dos tipos de procesos industriales: Procesos en los cuales la polimerizacin se lleva a cabo por medio de radicales libres en emulsin en agua y a baja temperatura (polimerizacin en emulsin en fro). Notar que el mtodo de polimerizacin en caliente (goma caliente) que usaba persulfatos como iniciadores, se descart en favor de la polimerizacin en fro, que se difundi con la adopcin de sistemas redox Procesos de polimerizacin en solucin aninica.A continuacin se encuentra un cuadro comparando las propiedades de cauchos SBR obtenidos por ambos procesos:PropiedadesEmulsin en FroSolucin

Resistencia a la tensin (Kg/cm2)211227

Elongacin a la rotura (%)380470

Mdulo (300%) (Kg/cm2)155137

Resistencia al desgarro (lb/in a 20C)320310

Procesos de Emulsin en FroEsta es la tcnica ms usada, y representa el 90% de la capacidad de produccin mundial. Todos los procesos son continuos y generalmente estn altamente automatizados. Tienen la capacidad de producir muchos tipos de SBR.Los licenciatarios del proceso son la Compaa Firestone de Neumticos y Goma, USA, Goodrich (USA), Polymer Corporation (Canad), e International Synthetic Rubber (Goma Sinttica Internacional, Reino Unido).Cada instalacin posee cuatro secciones: Preparacin de reactivos Polimerizacin. Recuperacin de monmeros. Coagulacin y secado de goma. Preparacin de reactivosLos monmeros son tratados con soda custica en tanques agitados para remover los inhibidores de polimerizacin usados para el transporte y almacenamiento de monmeros. A continuacin los efluentes son lavados con agua para remover cualquier vestigio de custica. Los dos monmeros, parte de los cuales representa la corriente de reciclaje luego de la reaccin, son mezclados en proporciones en peso de butadieno/estireno de 3 a 1.Se usan tanques de peso y de preparacin para preparar las diferentes emulsiones y soluciones requeridas para las secciones de reaccin o bien de acabado del producto.Solucin de jabnEste es usado como provisin emulsificadora. Su composicin depende del tipo de producto final deseado. Usualmente es una solucin de jabn de cidos grasos o sales cidas carboxlicas, tales como cido verstico o cido benzoico.IniciadorTodos los procesos usan sistemas redox. Como agente reductor frecuentemente se utiliza sulfoxilato de sodio. El agente oxidante es hidroperxido de cumeno o, preferentemente, hidroperxido de paramentano, que permite velocidades de reaccin mayores, dada su capacidad para descomponerse rpidamente. El quelatante es sulfato ferroso.Terminacin abruptaEn la abrumadora mayora de los casos, la conversin de monmeros es menor del 65%, dado que la elevada conversin causa una transformacin parcial del polmero en gel. Para garantizar una calidad uniforme del producto, la reaccin se detiene apenas se alcanza la conversin deseada. Se usan varios inhibidores en solucin, tales como dimetilditiocarbamato de sodio.EstabilizadoresEstos son emulsiones que se agregan al ltex antes de la coagulacin para prevenir la degradacin por oxidacin y el entrecuzamiento del polmero durante las operaciones de acabado y almacenamiento. Se usan varios estabilizadores, incluyendo N-fenil alfa-naftilamina (Neozona D, PBNA, 2246, o Ac-5).CoagulantesLa polimerizacin genera un ltex, es decir una masa viscosa en emulsin. Si se desea un elastmero slido, el ltex debe ser coagulado mediante el agregado de sustancias qumicas. El coagulante principal es una solucin de cloruro de sodio conteniendo cido sulfrico.Reguladores del peso molecularEl peso molecular del producto final se regula mediante mecaptanes como dodecil mercaptn, que ayuda a limitar el peso molecular originando transferencias de cadenas.Reaccin de polimerizacinLa reaccin transcurre en una serie de reactores agitados, a una temperatura de 5C y una presin de 1 a 4 bares para mantener el butadieno en estado lquido. El tiempo de polimerizacin es de 10h.Cada reactor, con una capacidad de 15 a 20 m3, se mantiene en una atmsfera inerte para evitar cualquier entrecruzamiento. Estos reactores cuentan con una camisa externa, y estn equipados con una bomba de circulacin de salmuera fra (amonaco). Una instalacin con una capacidad de produccin de 40.000 t/ao de polmero seco requiere diez reactores en serie.La emulsin pasa a travs de cada reactor en flujo ascendente durante 1 h antes de pasar al reactor siguiente. Por lo tanto, para la conversin total del 60%, la conversin de monmero por reactor deber ser del 6%.Se introduce una solucin de dodecil mercaptn en el reactor final para detener la polimerizacin. Se usa un aditivo como hidrazina o un derivado de la hidroxilamina para evitar la formacin de espuma cuando el ltex es calentado.El ltex se bombea a un tanque de amortiguamiento mantenido a una presin de 4 bares a 50C por inyeccin abierta de vapor.Recuperacin de monmerosEl 40% de los monmeros no reaccionante debe ser recuperado y a continuacin, reciclado.El butadieno es vaporizado en dos tanques de accin rpida en serie. Los ltimos restos de butadieno son removidos por medio de una bomba de vaco. Este es enfriado, recomprimido, y luego enviado a un decantador, donde se separa del agua. A continuacin es bombeado a un tanque de almacenamiento en presencia de un inhibidor.El ltex libre de butadieno es bombeado a una columna de bandejas en la base de la cual se inyecta vapor (5 bares) para desalojar el monmero de estireno. Este es enfriado y enviado a un tanque de decantacin, donde se separa del agua arrastrada. Luego es bombeado al tanque de almacenamiento.Coagulacin y secadoEl ltex que abandona el fondo de la columna es enfriado y luego almacenado en tanques de homogeneizacin (volumen unitario 800 m3). El nmero de estos tanques depende del rango de gradaciones de SBR que la unidad debe producir (generalmente entre tres y seis). El antioxidante N-fenil alfa-naftilamina (aproximadamente 1% en peso) se agrega al ltex, el que entonces se coagula por el agregado sucesivo de sal y cido sulfrico diluido. Rompiendo la emulsin, el cido permite al copolmero precipitar en forma de migajas, las que se enjuagan con agua para remover impurezas inorgnicas.A continuacin el polmero, que contiene aproximadamente 50% de agua, es secado (horno de tnel) y prensado en forma de fardos de 40 kg.Proceso de Emulsin en Fro

Insumos del ProcesoLa tabla que se encuentra a continuacin posee las materias primas necesarias para producir un Caucho SBR de la serie 1500.ProductoPartes en peso

Butadieno72

Estireno28

Agua180

Jabn de cidos grasos4,5

Otro emulsificante0,3

Dodecil mercaptn0,2

Hidrxido de P-mentano0,63

Sulfato ferroso0,01

Sulfoxilato de Sodio0,05

Procesos de polimerizacin en solucinEstos procesos representan el 10% de la capacidad mundial, y se usan en algunos pases adems del proceso de emulsin. El mtodo de solucin ofrece la ventaja de una gran flexibilidad, dado que permite la produccin de SBR o polibutadieno mediante el uso de iniciadores con base de litio. Sin embargo, las gradaciones de SBR de los procesos en solucin son ms difciles de procesar que los polmeros de procesos en emulsin, dificultando su uso en neumticos.Los licenciatarios del proceso son Firestone Tire and Rubber Company (USA), Phillips Petroleum Company (USA) y Shell (Pases Bajos).Las capacidades por lnea van de 25.000 a 30.000 t/ao. Estos procesos, que son muy similares al proceso de polimerizacin de butadieno en solucin, son adecuados para capacidades de hasta 100.000 t/ao.Algunos puntos importantes:1. El iniciador es butilo de litio.2. El solvente es un hidrocarburo como el hexano. La proporcin de pesos solvente/monmero es de 8. Esto produce un polmero ms viscoso hacia el final de la reaccin, en tanto que asegura adecuada agitacin del reactor y una buena transferencia de calor. Una concentracin de monmero ms elevada en el solvente ayudara a incrementar la velocidad de polimerizacin y a reducir el nmero de reactores, pero exigira mayor rea de intercambio de calor y limitara el peso molecular del monmero, dada la alta viscosidad del medio reactivo.3. Los reactores son de acero vitrificado, encamisados y equipados con un agitador de turbina.4. La reaccin de polimerizacin tiene lugar a 1,5 bares y 50C. El tiempo de la reaccin es de 4h para una conversin de un 98%.5. El sistema de purificacin por remocin por golpe y vapor debera servir para obtener el mximo de recuperacin de hexano, y tambin para concentrar la SBR de la pasta (la pasta es la solucin de polmero concentrada del 10 al 15%).6. Las operaciones de acabado son las mismas que aquellas descriptas para el caso del proceso de emulsin.

Propiedades del Caucho SBRProcesadoSalvo cuestiones de detalle o magnitud, los cauchos SBR se procesan en los mismos equipos y del mismo modo que el Caucho Natural. La primer diferencia radica en que requieren menos masticacin inicial para un adecuado procesamiento posterior (en algunos casos casi ninguno) de modo que permiten un mayor rendimiento del equipo de mezclado. En cambio requieren algo ms de potencia y generan ms calor durante el mezclado. Dado que su viscosidad es ms constante y menos sensible a la masticacin mecnica, permiten establecer condiciones de trabajo normalizadas con menor riesgo de variacin incluso frente a desviaciones del procesamiento.Otra diferencia que se puede establecer entre el SBR y el Caucho Natural es el menor nivel de pegajosidad en crudo del primero. Si se requiere aumentarla, se debern utilizar resinas que favorezcan esta caracterstica, en tipo y cantidad acordes con las necesidades en proceso.Debido a su mayor capacidad de carga (negro de humo), los SBR pueden mezclarse con secuencia invertida (ciclo up-side down) en menor tiempo y con ptima dispersin de mezclado.Sus propiedades de extrusin son superiores a las del Caucho Natural por tener menor tendencia a la prevulcanizacin (excepto que el nivel y tipo de negro de humo influya ms que el caucho en este aspecto).Propiedades de rupturaYa hemos mencionado anteriormente que, debido a que su estructura molecular no permite la cristalizacin, los cauchos SBR no tienen buenas propiedades mecnicas por si solos y requieren altos volmenes de carga reforzante en los compuestos. El tamao de partcula del negro de humo empleado juega un papel importante en la carga de rotura de los compuestos de caucho SBR. Los compuestos que contienen negros de tamao de partcula pequeo, dan los valores ms altos en carga ptima; con un exceso de negro de humo, ms all de un cierto nivel, la carga de rotura comienza a decrecer.Propiedades dinmicasLas propiedades dinmicas del caucho SBR limitan su uso para aplicaciones donde la generacin de calor debido a solicitaciones cclicas es importante: debido a su gran fase plstica, los vulcanizados de SBR tienen alta histresis. Quizs este comportamiento sea la diferencia ms grande que, con respecto a las propiedades dinmicas, tenga el caucho SBR con respecto al natural. Esta desventaja del SBR es crtica, cuando se trata de artculos de goma de gran espesor, sometidos a esfuerzos repetitivos debido a la mala conductividad trmica de la goma y a su consecuente ineficiencia en la disipacin de calor.Ante el fenmeno de fatiga, el SBR tiene una gran resistencia al agrietamiento pero falla en materia de crecimiento de grietas o cortes, debido a sus relativamente bajas propiedades de ruptura. Todas estas desventajas se pueden mejorar combinando las propiedades de los diferentes cauchos en mezclas de SBR/NR, en proporciones que dependen de los requisitos y condiciones de uso a que van a someterse los compuestos.DegradacinDe los dos tipos de degradacin se puede afirmar que el caucho SBR aventaja al natural tanto en resistencia a la reversin como en resistencia al ozono, y envejecimiento oxidativo en general.Su resistencia al ozono le da mayor posibilidad de uso en artculos expuestos a la intemperie cuando no hay razones que justifiquen el uso de otro elastmero ms resistente.AbrasinEl caucho SBR tiene buena resistencia al desgaste, especialmente a aquel que responda ms a mecanismos de fatiga por rozamiento. En este sentido se comporta mejor que el caucho natural y de ah su adopcin casi universal en las bandas de rodamiento para neumticos de automviles. (su alta histresis, que se manifiesta en una mayor generacin de calor, restringe su uso en cubiertas de vehculos pesados, donde el espesor de la banda de rodamiento no permite como ya se dijo, disipar el calor en prejuicio de la resistencia y duracin del casco de la cubierta). Su resistencia a la abrasin se incrementa de acuerdo al tipo y cantidad de negro de humo empleado y se puede mejorar notablemente si se utiliza al SBR combinado con caucho polibutadieno en la formulacin.

AplicacionesCubiertas de neumticos de tamao pequeo y medioSector calzadoCorreas transportadoras y de transmisinMangueras para maquinarias y motoresJuntas de hermeticidadPedales de freno y embragueProductos sanitariosGuantesPerfiles

Polibutadieno (PB)INTRODUCCIONEl polibutadieno (PB) es un caucho sinttico, es un polmero formado a partir del proceso de polimerizacin del monmero 1,3-butadieno.Tiene una alta resistencia al desgaste y se utiliza especialmente en la fabricacin de neumticos, que consume alrededor del 70% del polibutadieno producido. Otro 25% se utiliza como un aditivo para mejorar la resistencia mecnica de los plsticos como el poliestireno y el acrilonitrilo-butadieno-estireno (ABS). Tambin se utiliza para la fabricacin de pelotas de golf, varios objetos elsticos y para recubrir o encapsular conjuntos electrnicos, ofreciendo resistencia elctrica extremadamente alta. Exhibe una recuperacin del 80% despus de la tensin es aplicada, un valor slo superado por la elastina (protena de los vertebrados que confiere elasticidad a los tejidos) y la resilina (protena elstica presente en algunos insectos).

HISTORIAEl butadieno fue polimerizado por primera vez en 1910 por el qumico ruso Sergei Vasilievich Lebedev. Debido a sus descubrimientos, la Unin Sovitica se convirti en el primer pas en lograr una produccin industrial sustancial del material a finales de la dcada del 30. Al mismo tiempo, otros pases poderosos como Alemania y los Estados Unidos decidieron desarrollar el SBR como alternativa al caucho natural.A mediados de la dcada del 50 se avanz considerablemente en el campo de los catalizadores, que llevaron al desarrollo de una versin mejorada del polibutadieno. Los principales fabricantes de neumticos y algunos empresas petroqumicas comenzaron a construir plantas de polibutadieno en todos los continentes, el auge dur hasta que la crisis del petrleo de 1973. Desde entonces, la tasa de crecimiento de la produccin ha sido ms modesta, se centr principalmente en el Lejano Oriente.Otros nombres recomendados por IUPAC son: poli (buta-1,3-dieno) y poli (but-1-eno-1 ,4-diilo).

ESTRUCTURA QUMICA Y SNTESISLa estructura qumica simplificada del polibutadieno es la siguiente

El polibutadieno se obtiene a partir del 1,3-butadieno. El 1,3-butadieno es un dieno, es decir, un monmero que presenta dos dobles enlaces carbono-carbono en posicin 1 y 3.

Se obtiene por medio de una polimerizacin Ziegler-Natta.

Los monmeros dieno pueden unirse entre s de varias maneras. Por lo que el butadieno, puede constituir tres unidades repetitivas diferentes en una cadena polimrica, dando lugar a tres ismeros llamados cis, trans y vinilo. Las propiedades del polibutadieno son diferentes dependiendo de la proporcin de estos ismeros. Por ejemplo, el polibutadieno llamado "alto cis" tiene una alta elasticidad y es muy popular, mientras que el llamado "alto trans" es un plstico cristalino sin ninguna aplicacin til.

La unidad repetitiva de arriba se denomina "cis-1 ,4" porque los tomos de carbono del doble enlace carbono-carbono se encuentran unidos a la cadena principal del mismo lado del doble enlace, y porque el monmero est unido a la cadena a travs de los tomos de carbono 1 y 4. La segunda unidad repetitiva se llama "trans-1,4" porque los tomos de carbono del doble enlace carbono-carbono estn unidos a la cadena principal a lados opuestos del doble enlace, y una vez ms, el monmero est unido a la cadena por medio de los tomos de carbono 1 y 4.La tercera unidad repetitiva se llama "1,2" porque el monmero est unido a la cadena por medio de los tomos de carbono 1 y 2. Se llama "vinilo lateral" porque en lugar de ser parte de la cadena principal, el grupo vinilo, o sea el doble enlace carbono-carbono, cuelga fuera de la cadena como grupo lateral.NOTA: En latn cis significa "del mismo lado" y trans significa "del otro lado". Quizs usted los haya visto en nombres de lugares como Gallia cisalpina, que quiere decir "tierra de los Celtas de este lado de los Alpes", o Transilvania, "tierra del otro lado del bosque".

Tipos de polibutadienoSegn el catalizador utilizado en su produccin se pueden obtener diferentes tipos de polibutadieno, cada uno con unas propiedades especficas.

Composicin tpica de polibutadieno basado en el catalizador utilizadocis (%)trans (%)vinilo (%)

Neodimio9811

Cobalto9622

Nquel9631

Titanio9334

Litio10 a 3020 a 6010 a 70

Polibutadieno alto cis

Este tipo se caracteriza por tener una alta proporcin de unidades cis (tpicamente ms de 93%) y pocas unidades vinilo (menos de 4%). Se fabrica utilizando catalizadores Ziegler-Natta basados en metales de transicin. En funcin del metal utilizado, las propiedades varan ligeramente.El cobalto da molculas ramificadas que confieren una baja viscosidad al material y facilitan su uso. En contrapartida, la resistencia mecnica es relativamente baja. Con el neodimio se consiguen molculas casi lineales (y por tanto alta resistencia mecnica) y porcentajes de cis superiores al 98%. Tambin se obtiene una procesabilidad aceptable, gracias a una distribucin de pesos moleculares bastante amplia. Otros catalizadores menos utilizados son el nquel y el titanio

Polibutadieno bajo cisEl sistema catalizador basado en un alquil-litio (por ejemplo butil-litio) produce un polibutadieno llamado "bajo-cis" que contiene un 40% de cis, 50% de trans y 10% de vinilo.Los grupos vinilo aumentan la temperatura de transicin vtrea (Tg).Por su alta Tg, el polibutadieno bajo-cis no se utiliza para la fabricacin de neumticos. Pero si se lo utiliza como aditivo de plsticos.

Polibutadieno alto viniloEn 1980 los investigadores de la empresa japonesa Zeon descubrieron que el polibutadieno con alto contenido en vinilo (ms del 70%), a pesar de tener una alta Tg, s poda utilizarse ventajosamente en combinacin con alto-cis para hacer neumticos. Este material se produce con alquil-litio como catalizador. Adems de Zeon tambin es producido por Firestone en los EE.UU.La tambin japonesa JSR comercializa un grado especial de polibutadieno con 90% de vinilo en configuracin sindiotctica que tiene las propiedades de un elastmero termoplstico (es elstico a temperatura ambiente pero fluye a alta temperatura, pudiendo ser procesado mediante inyeccin).

Polibutadieno alto trans

Es posible producir polibutadieno con ms de 90% de unidades trans utilizando catalizadores similares a los del alto-cis: neodimio, lantano, nquel. Este material es un plstico cristalino (no elastmero) que funde a unos 80C. Antiguamente se utilizaba para la capa exterior de las pelotas de golf. Hoy en da no se usa industrialmente pero compaas como Ube estn investigando posibles aplicaciones.

Polibutadieno metaloceno

El uso de catalizadores tipo metaloceno para polimerizar el butadieno est siendo explorado por investigadores japoneses. Sus ventajas parecen ser una mayor capacidad para controlar tanto la distribucin de masas moleculares como la proporcin de cis, trans y vinilo. Hasta el 2006 ningn fabricante ha lanzado grados de "polibutadieno metaloceno" comercialmente.

PROPIEDADESEl polibutadieno es un caucho sinttico de alta resistencia. Debido a su resistencia excepcional, que puede ser utilizado para la fabricacin de pelotas de golf. La acumulacin de calor es menor en los productos basados en caucho de polibutadieno sometidos a flexin repetida durante el uso. Esta propiedad conduce a su uso en los flancos de los neumticos para automviles y camiones. En la banda de rodadura, el polibutadieno tiene un lugar importante, ya que provee alta resistencia al desgaste y menos resistencia a la rodadura que cualquier otro elastmero. Su principal inconveniente se presenta cuando el piso est mojado. Para eliminar este obstculo, el polibutadieno se puede mezclar y ser vulcanizado con otros tipos de caucho, tales como el caucho natural y caucho estireno-butadieno para optimizar las propiedades de bandas de rodadura de los neumticos y otras aplicaciones. La goma de polibutadieno puede ser utilizado en juntas de contenedores de agua debido a sus propiedades de baja absorcin de agua. Balas de goma y recubrimientos de pisos pueden ser producidos tambin por caucho de polibutadieno. El polibutadieno es, sin embargo, sensible a la oxidacin y al ozono debido a la reactividad de los dobles enlaces presentes en cada unidad de repeticin. Para protegerlo contra el agrietamiento y deterioro se le aaden normalmente antioxidantes.

PRODUCCINLa produccin anual de polibutadieno es de 2 millones de toneladas en 2003. Esto lo convierte en el segundo caucho sinttico, por detrs del caucho estireno-butadieno (SBR).Tradicionalmente los procesos de produccin del polibutadieno alto-cis y bajo-cis eran bastante diferentes y se realizaban en plantas separadas. ltimamente la tendencia es a producir en una sola planta el mximo nmero de tipos distintos de caucho, incluyendo polibutadieno bajo-cis, alto-cis (catalizado con neodimio) y SBR.

Proceso de produccin de alto-cisEtapas principales del proceso:Purificacin del butadieno y del disolvente. Antes de alimentar las materias primas al reactor es esencial eliminar de ellas ciertas impurezas que desactivan el catalizador. Esto se realiza mediante lechos de almina o mediante columnas de destilacin.

Reaccin.El butadieno, el disolvente y el catalizador se introducen en uno o varios reactores. El disolvente suele ser hexano, ciclohexano, benceno o tolueno y tiene dos funciones principales: reducir la viscosidad y aumentar la inercia trmica del sistema.Como en todas las polimerizaciones, se genera una cantidad importante de calor, que es evacuado de los reactores mediante un refrigerante. Los reactores suelen operar a entre 30 y 100C de temperatura y a, como mximo, 5 bar de presin.

Coagulacin.Se aade agua para detener la reaccin y a continuacin se evaporan el disolvente y el butadieno no reaccionado, quedando una pasta de polibutadieno y agua denominada slurry. Los vapores se condensan y se separan el agua de los hidrocarburos, los cuales son recirculados a la entrada del primer reactor.

Secado.Se separa el agua del slurry, quedando copos de polibutadieno.

Prensado.El polibutadieno se vende en forma de balas paralelepipdicas (slido conformados por seis paralelogramos, siendo iguales y paralelos cada dos opuestos entre s), que se obtienen apretando los copos en prensas.Embalado.Cada bala es envuelta en una pelcula de plstico transparente, poliestireno si va a ser consumida en la produccin de poliestireno y polietileno en el resto de los casos. Las balas se empaquetan en cajas metlicas o en pals de madera de aproximadamente una tonelada de peso.Durante el proceso se aaden antioxidantes, esenciales para que el polibutadieno conserve sus propiedades, tanto durante su almacenamiento, como en el momento de su transformacin posterior. Otro aditivo que suele incorporarse es aceite mineral, que facilita el procesado del caucho sin disminuir sus propiedades mecnicas.

Proceso de produccin de bajo-cis

El esquema general del proceso es similar al de las plantas de alto-cis excepto en la seccin de reaccin. El uso de un catalizador de alquil-litio resulta en una denominada polimerizacin viva, en la cual las molculas de polmero formadas tienen extremos activos sobre los que se puede intervenir a voluntad. Aadiendo el tipo adecuado de sustancia se puede as regular la distribucin de pesos moleculares, el grado de ramificacin de las molculas o el porcentaje de unidades vinilo. Tambin se pueden aadir, si se desea, grupos funcionales a las molculas.Otra particularidad del bajo-cis es que el catalizador es extremadamente sensible al agua, que tiene que ser eliminada hasta las trazas ms nfimas.

USOSNeumticosLa fabricacin de neumticos consume en torno al 70% de la produccin mundial de polibutadieno, en su gran mayora alto-cis. En concreto, el polibutadieno se usa principalmente en las caras laterales del neumtico, adems de en las bandas de rodamiento. Ambas piezas se conforman mediante extrusin y calandrado.Sus principales materiales competidores en esta aplicacin son el caucho estireno-butadieno (SBR) y el caucho natural. El polibutadieno es ventajoso frente al SBR por su menor temperatura de transicin vtrea (Tg), que le confiere una alta resistencia a la abrasin y una baja resistencia al rodamiento. Se obtienen as neumticos de larga duracin y bajo consumo de combustible. Sin embargo, la baja Tg tambin provoca una baja capacidad de traccin en mojado, por lo cual el polibutadieno casi siempre tiene que utilizarse en combinacin con alguno de los otros dos elastmeros.

Neumticos

Seccin de neumtico

Modificacin de plsticosAlrededor del 25% de la produccin de polibutadieno se utiliza para mejorar las propiedades mecnicas del poliestireno y, en menor proporcin, del ABS.El aporte de entre un 4 y un 12% de polibutadieno hace que el poliestireno pase de ser un material frgil y quebradizo a otro dctil y resistente. El polibutadieno se disuelve en estireno y se aade a los reactores de polimerizacin, producindose la vulcanizacin del caucho debido al aumento de temperatura al que se somete al poliestireno para extraer el estireno no reaccionado. Al final se obtiene un producto compuesto de dos fases: una matriz continua de poliestireno y numerosas oclusiones de polibutadieno dispersas en ella.

Matriz de poliestireno con oclusiones de polibutadieno

La forma, estructura y tamao de las oclusiones determinan en gran parte las propiedades mecnicas del poliestireno y a su vez dependen en parte de las propiedades del polibutadieno, en particular de su viscosidad y de su proporcin de ismeros cis, trans y vinilo.Los requisitos de calidad para la modificacin de plsticos son mucho ms estrictos que los de los neumticos, en particular en cuanto al color y al contenido en geles, que tienen que ser lo ms bajos posibles. Tambin se tienen que cumplir largas listas de restricciones relativas a la salud humana porque una gran parte del poliestireno se emplea en contacto con alimentos.El polibutadieno copa la casi totalidad del mercado de la modificacin de plsticos, quedando slo pequeos nichos para otros cauchos de especialidad como el copolmero estireno-butadieno-estireno (SBS). Los tipos de polibutadieno ms usados en esta aplicacin son en primer lugar el bajo cis (probablemente porque los grupos vinilo favorecen el injerto de cadenas de poliestireno sobre las molculas de polibutadieno, lo cual mejora la resistencia mecnica del material) y en segundo lugar el alto cis producido con cobalto. Los otros tipos de catalizador de alto-cis se consideraban inadecuados hasta que en 2004 el fabricante Lanxess lanz grados de alto cis, con catalizador de neodimio, aptos para el poliestireno, cuya produccin se sigue desarrollando hoy da.

Pelotas de golf

La mayora de las pelotas de golf actuales consisten en un ncleo elstico de polibutadieno rodeado de una capa de material duro y rgido. Se prefiere el polibutadieno a otros elastmeros por su alta resiliencia.El ncleo de la pelota se conforma mediante moldeo por compresin con reaccin qumica. El polibutadieno primero se mezcla enrgicamente con aditivos, se extruye, se calandra y se corta en trozos que se introducen en un molde. A continuacin el molde es sometido a alta presin y alta temperatura durante unos 30 minutos, tiempo suficiente para vulcanizar el material.En el vulcanizado de pelotas de golf se utilizan perxidos, que tienen el inconveniente de sobre-reticular las unidades vinilo. Por ello en esta aplicacin se emplea sobre todo polibutadieno neodimio, con 99% o ms de unidades cis y casi nada de vinilo. Otra ventaja del catalizador de neodimio es que produce molculas muy poco ramificadas, que confieren poca histresis al material, consiguindose as que casi toda la energa transmitida por el palo a la bola se convierta en movimiento y no en calor.La produccin de pelotas de golf en 1999 consumi unas 20.000 toneladas de polibutadieno.

Pelota de golf cortada

OtrosUna gran variedad de objetos de caucho, desde cintas transportadoras hasta suelas de zapatos, se fabrican con algn tipo de polibutadieno.

Al ser qumicamente muy similar al PE (polietileno), el polibutadieno es un excelente adhesivo para PE.

Correa trapezoidal estriada