Produzione di gomma sintetica

Gli elastomeri sintetici sono prodotti su scala industriale con metodi di polimerizzazione in emulsione o in soluzione. ( La polimerizzazione della soluzione e la polimerizzazione in emulsione sono descritte nell'articolo sulla chimica dei polimeri industriali . I polimeri prodotti in soluzione generalmente hanno molecole più lineari (cioè meno ramificazione delle catene laterali dalla catena polimerica principale) e hanno anche una distribuzione più stretta di molecole peso (cioè maggiore lunghezza) e flusso più facilmente. Inoltre, il posizionamento delle unità monomeriche nella molecola di polimero può essere controllato più precisamente quando la polimerizzazione viene condotta in soluzione. Il monomero o i monomeri vengono disciolti in un solvente idrocarburico , generalmente esano o cicloesano, e polimerizzati, usando un catalizzatore organometallico come il butillitio.

Nel polimerizzazione in emulsione , il monomero (o monomeri) viene emulsionato in acqua con un sapone adatto (ad es. stearato di sodio) impiegato come tensioattivo e un catalizzatore solubile in acqua a radicali liberi (ad es. persolfato di potassio, perossidi, un sistema redox) aggiunto per indurre la polimerizzazione. Dopo che la polimerizzazione ha raggiunto il livello desiderato, la reazione viene fermata aggiungendo un inibitore radicale. Circa il 10 percento dell'elastomero sintetico prodotto mediante tecniche di emulsione viene venduto come lattice . Il resto viene coagulato con salamoia acidificata, lavato, asciugato e pressato in balle da 35 kg (77 libbre).

Diagramma schematico del metodo di polimerizzazione in emulsione. Molecole di monomero e iniziatori di radicali liberi vengono aggiunti a un bagno di emulsione a base d'acqua insieme a materiali saponosi noti come tensioattivi o agenti ad azione superficiale. Le molecole di tensioattivo, composte da un'estremità idrofila (che attira l'acqua) e idrofoba (che respinge l'acqua), formano un'emulsione stabilizzante prima della polimerizzazione rivestendo le goccioline di monomero. Altre molecole di tensioattivo si raggruppano in aggregati più piccoli chiamati micelle, che assorbono anche molecole di monomeri. La polimerizzazione si verifica quando gli iniziatori migrano nelle micelle, inducendo le molecole di monomeri a formare grandi molecole che compongono la particella di lattice. Encyclopædia Britannica, Inc.

Quando la polimerizzazione in emulsione di SBR viene eseguita "a caldo" (cioè a 50 ° C o 120 ° F), le molecole polimeriche sono più ramificate. Quando la polimerizzazione viene eseguita "a freddo" (cioè a 5 ° C o 40 ° F), sono più lineari e generalmente più alti nel peso molecolare, caratteristiche che migliorano la resistenza al rotolamento e la resistenza all'usura dei pneumatici. In alcuni casi la polimerizzazione è continuata al fine di fornire prodotti di peso molecolare così elevato da essere normalmente intrattabili. In questi casi viene aggiunto circa il 30 percento di un olio pesante prima della coagulazione per produrre elastomeri "a olio prolungato" con resistenza all'usura superiore