Polibutadieno
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Polibutadieno (BR)
El caucho de butadieno, un polímero de 1,3-butadieno, se clasifica como un caucho de uso general. El caucho de polibutadieno también llamado simplemente de caucho de butadieno, está predominantemente basado en el cis-1,4 polibutadieno. La estructura del polibutadieno [-CH2-CH = CH-CH2-] n obtenido a partir del 1,3 butadieno (CH2 = CH-CH = CH2) indica que, preferentemente, se da la adición-1,4 siendo de destacar que la cadena carbonada posee, además, una conexión doble. El polibutadieno (PB) es un caucho sintético, es un polímero formado a partir del proceso de polimerización del monómero 1,3-butadieno. El polibutadieno es un homopolímero de butadieno, C4H6, y es obtenido por polimerización por solución, la más vulgar. También puede ser polimerizado por emulsión. El polibutadieno polimeriza por adición, tanto la forma vinilo 1,2 como la forma trans-1,4 o cis-1,4. Las cinco formas según las cuales la unidad de butadieno se puede unir a la cadena del polímero son :
- Trans-1,4 adición
- Cis-1,4 adición
- Vinilo-1,2 sindiotáctico adición
- Vinilo-1,2 isotáctico adición
- Vinilo-1,2 heterotáctico o atáctico adición
Sus principales propiedades
- Nombre químico: Polibutadieno PB
- Nombre reglamentario: 1,2-polibutadieno sindiotáctico
- IUPAC : Poli (buta-1,3-dieno) y poli (but-1-eno-1 ,4-diilo)
Propiedades
El polibutadieno es el único caucho sintético cuyos vulcanizados presentan una mayor elasticidad que la de los vulcanizados de caucho natural (NR), lo que significa, por otra parte, que la histeresis es limitada y que la resistencia a la abrasión y la flexibilidad a bajas las temperaturas son superiores . Tienen una resistencia al calor superior a la de los vulcanizados de NR y similar a la de los vulcanizados de SBR. Por otro lado, la adherencia al suelo de las mezclas con alrededor de 50-60% de BR es bastante baja, lo que a veces es completamente desaconsejable.
La tensión de rotura de los vulcanizados de BR con alto contenido en cis-1,4 es considerablemente menor que la de vulcanizados comparables basados en NR o SBR. Sin embargo, las mezclas con NR o SBR pueden satisfacer las propiedades técnicas de vulcanizados de BR con requisitos de alta calidad. Por otra parte, las propiedades de los vulcanizados de NR o SBR se mejoran, en diferentes aspectos, cuando se les añade en el caso de que se produzca un cambio en la calidad del agua.
Los grados puros de cis-1,4 BR confieren a los vulcanizados una mejor resistencia a abrasión pero pobre tracción cuando mojados (wet traction). A medida que el contenido en vinilo-1,2 aumenta, la resistencia del polibutadieno a la abrasión empeora y la tracción cuando mojado mejora, por lo que, para aplicaciones concretas es necesario encontrar un el compromiso. Con la excepción del caucho natural epoxidad (ENR), la resistencia a la abrasión se gana, por regla general, a costa de la tracción cuando mojado (wet traction).
Por la dificultad de procesamiento, en particular en los molinos de rodillos, y para que algunas propiedades de los vulcanizados basados en BR pueden alcanzar niveles elevados, El caucho de polibutadieno se utiliza sobre todo en mezclas con NR o SBR. Estas mezclas permiten incorporar mayores cantidades de negro de carbono (negro de humo) y de aceite, y proporcionan la obtención de mayor velocidad de extrusión, mayor tensión de rotura y mejor flexibilidad a baja temperatura
Mezclasde BR con NR, SBR, IR, CR, o NBR
Las ventajas del uso de mezclas de caucho de polibutadieno (BR) con caucho (NR), con caucho de butadieno estireno (SBR), con caucho de isopreno (IR) y, si es necesario también con caucho de policloropreno (CR) o de acrilonitrilo butadieno (NBR), se dividen en ventajas en el proceso de fabricación y mejora en las propiedades de los vulcanizados.
Ventajas en el proceso de fabricación:
- mayor velocidad de extrusión
- mayor estabilidad dimensional
- mayor flujo durante el moldeo
- mayor resistencia a la reversión
- mayor posibilidad de aumentar la cantidad de negro de carbono y aceite
- reducción de la adhesión a los rodillos de los mezcladores abiertos en los compuestos de CR
Mejora en las propiedades de los vulcanizados:
- mayor resistencia a la abrasión
- mejores propiedades elásticas
- mayor resistencia a la fatiga por flexión
- mayor flexibilidad a bajas temperaturas
- mayor resistencia al envejecimiento
1,2-polibutadieno sindiotáctico
El 1,2-polibutadieno sindiotáctico es una resina termoplástica elastomerica cristalina (25-40%) que tiene una estructura estereorregular en la que los grupos vinilo de cadena lateral están alternativamente en los lados opuestos en relación con la cadena principal polimérica. El 1,2-polibutadieno sindiotáctico es un material único que muestra las propiedades tanto del plástico como del caucho, y por lo tanto tiene muchos usos. Por ejemplo, pueden fabricarse películas, fibras y diversos artículos moldeados utilizando 1,2-polibutadieno sindiotáctico. También se puede mezclar y curar con cauchos naturales y sintéticos. El 1,2-polibutadieno sindiotáctico puede prepararse mediante solución, emulsión o polimerización en suspensión. En general, el 1,2-polibutadieno sindiotáctico tiene una temperatura de fusión dentro del rango de aproximadamente 195 ° C, pero dos en cuanto a las consideraciones de procesabilidad, generalmente es deseable que el 1,2-polibutadieno sindiotáctico tenga una temperatura de fusión. de menos de aproximadamente 130ºC. Debido a que el 1,2-polibutadieno sindiotáctico es insoluble en la síntesis del 1,2-polibutadieno sindiotáctico, la mezcla de polimerización es una suspensión extremadamente espesa a una concentración de polímero comercialmente deseable del 10%. hasta el 25% en peso. Esta suspensión espesa se vuelve difícil de estirar y transferir, lo que disminuye la eficiencia de la transferencia de calor e interfiere con el control del proceso adecuado. Además, la suspensión contribuye a la represión del polímero insoluble en los deflectores, las cuchillas del agitador, los ejes del agitador y las paredes del reactor de polimerización. Por lo tanto, es necesario limpiar el reactor de forma regular, lo que resulta en frecuentes paradas de procesos continuos y serias limitaciones. La tarea de limpiar el reactor sucio es generalmente difícil y requiere mucho tiempo. Todos estos inconvenientes afectan negativamente la productividad y el costo de operación.
Aplicaciones
Como caucho de uso general, el BR se utiliza principalmente en la fabricación de neumáticos para automóviles y es probable que la demanda aumente con el crecimiento de la producción de vehículos. Dicho esto, las características y propiedades de la BR dependen de la receta de polimerización. Aunque la BR es un polímero simple que utiliza solo 1,3-butadieno, el diseño de la estructura esquelética del polímero, incluido el control de la microestructura y la estereorregularidad, y la funcionalización de los extremos de la cadena pueden realizar diversas funciones. A medida que se imparte un mayor rendimiento a los neumáticos de automóviles, continúa el desarrollo de procesos de polimerización que permiten un alto grado de control sobre la estructura de la cadena de butadieno. El futuro próximo debe ver el desarrollo y la producción comercial de nuevas formas de BR. Suelas, correas transportadoras y de transmisión, revestimiento de rodillos y otras aplicaciones que requieran un compuesto con resistencia a la reversión. El polibutadieno se utiliza para mejorar las propiedades mecánicas del poliestireno y, en menor proporción, del ABS. El aporte de entre un 4 y un 12% de polibutadieno hace que el poliestireno pase de ser un material frágil y quebradizo a otro dúctil y resistente HIPS.
