Polibutadien

Polibutadien to zbiorcza nazwa grupy kauczuków syntetycznych wytwarzanych z 1,3-butadienu. Tak zwane kauczuki BR (kauczuk butadienowy) są jednym z najważniejszych stosowanych obecnie kauczuków syntetycznych. Polibutadien jest najczęściej stosowany razem z kauczukiem butadienowo-styrenowym.

Produkcja

Wytwarzany jest w wyniku różnego rodzaju polimeryzacji łańcuchowej. Podczas procesu polimeryzacji istniejące wiązania podwójne są rozkładane i wykorzystywane jako ogniwa łańcucha (łańcuchy polimerowe).

W polimeryzacji łańcuchowej jako jednostki powtarzające się mogą występować zarówno jednostki 1,2 (grupa winylowa), jak i 1,4-cis- lub 1,4-trans-.

Radialna polimeryzacja łańcuchowa (polimeryzacja emulsyjna) wytwarza makrocząsteczki o krótkim łańcuchu, gdy nadtlenek wodoru jest stosowany jako inicjator polimeryzacji. W ten sposób można również produkować w sposób ukierunkowany diole terminalne, które są następnie wykorzystywane do produkcji elastomerycznych poliuretanów (PU).
Jeśli reakcja z normalnymi inicjatorami (nadtlenek potasu i sole żelaza) przebiega w zakresie niskich temperatur, udział grup winylowych może być selektywnie obniżony, w przeciwnym razie wszystkie powtarzające się jednostki występują statystycznie w normalnej temperaturze.

Koordynacyjna polimeryzacja łańcuchowa, z drugiej strony, wytwarza polimery z bardzo dużą zawartością jednostek 1,4-cis ze względu na stosowane katalizatory Zieglera-Natty. Wulkanizaty z tej drogi produkcyjnej są następnie wykorzystywane jako elastomery.

Inną możliwą drogą polimeryzacji jest anionowa polimeryzacja łańcuchowa. W tym przypadku proces polimeryzacji inicjuje się za pomocą butylolitu, a z polimeryzacji powstają struktury o prawie zrównoważonym stosunku jednostek 1,4-cis i 1,4-trans (40 % jednostek 1,4-cis, 50 % jednostek 1,4-trans).

Cechy

Polibutadien posiada doskonałe właściwości dla swojego zastosowania: może być stosowany w bardzo szerokim zakresie temperatur (-80 °C do +90 °C), ma podobną wytrzymałość do kauczuku naturalnego, a także bardzo wysoką odporność na ścieranie. Po wypełnieniu i wulkanizacji jest dodatkowo bardzo odporny na pęknięcia, wytrzymałość jest już bardzo wysoka nawet bez wypełniaczy.

Użyj

Ze względu na już bardzo dobre właściwości techniczne i elastyczność kauczuku syntetycznego, jego główne zastosowanie to produkcja opon samochodowych i rdzeni do piłek golfowych. W celu dalszej poprawy właściwości i przetwórstwa, polibutadien jest często mieszany z kauczukiem naturalnym lub SBR (kauczuk butadienowo-styrenowy), kopolimerem 1,3-butadienu i styrenu.

Wniosek

Kauczuk naturalny już dawno przestał być wykorzystywany jako materiał wyjściowy do produkcji wyrobów – pierwszy w pełni syntetyczny kauczuk wyprodukowano już w 1900 roku, a do czasu II wojny światowej roczna produkcja kauczuku syntetycznego w samej tylko firmie Bayer w Leverkusen osiągnęła już 2500 ton metrycznych. Poszukiwanie alternatywnych rozwiązań stało się konieczne, ponieważ Niemcy nie miały już dostępu do naturalnych źródeł kauczuku z powodu dwóch wojen światowych. Obecnie około 60% stosowanego kauczuku to kauczuk syntetyczny, z których najbardziej rozpowszechnione to polibutadien (BR) i kauczuk butadienowo-styrenowy (SBR). Prawie 70 % całkowitej ilości gumy produkowanej na świecie jest wykorzystywane do produkcji opon samochodowych. BR, SBR i kauczuk naturalny są zwykle stosowane w tym celu w połączeniu.